Predição de metástase tumoral empregando um modelo radiômico de fusão de órgão alvo/lesão primária

A metástase é uma importante característica biológica dos tumores malignos e também é o principal fator que afeta o resultado dos pacientes com câncer. A morte direta da maioria dos pacientes com câncer é o efeito de massa das lesões metastáticas ou a perda da função do órgão-alvo metastático. Portanto, tornou-se uma das tarefas urgentes e árduas no campo da oncologia explorar o mecanismo fisiopatológico da metástase tumoral maligna e encontrar novos alvos para formar novos métodos para o diagnóstico precoce e tratamento da metástase tumoral.

A metástase tumoral é um processo contínuo e gradual. As células tumorais no tumor primário proliferaram, as células tumorais foram eliminadas do tumor primário, invadiram a membrana basal, invadiram vasos sanguíneos, vasos linfáticos ou cavidade corporal e migraram para outro local ou órgão com o fluxo sanguíneo e o fluxo linfático. As células tumorais aderiram aos capilares do órgão alvo, penetraram nos vasos sanguíneos para formar micrometástases, proliferação celular e produziram novos vasos sanguíneos, e formaram tumores secundários do mesmo tipo do tumor primário. Eles podem invadir e metastatizar novamente. No processo de metástase, mutações genéticas e alterações subsequentes na imunogenicidade das células tumorais promovem a formação de um microambiente inibitório do tecido tumoral local, que suprime o sistema imunológico do hospedeiro e leva à metástase tumoral.

Estudos anteriores descobriram que a metástase tumoral tem especificidade de órgão, chamada de "tropismo de órgão". Ou seja, diferentes tipos de tumores tendem a metastatizar para diferentes órgãos. Por exemplo, o câncer de pulmão frequentemente metastatiza para o cérebro, o câncer colorretal e o câncer de pâncreas comumente metastatizam para o fígado, o câncer de mama e o câncer de próstata comumente metastatizam para os ossos, e assim por diante. Portanto, Stephen Paget, patologista britânico, apresentou e elaborou sua "teoria da semente e do solo" há mais de cem anos, defendendo que a metástase requer a disseminação de células tumorais, ou seja, "sementes", e o ambiente ideal para receber órgãos, ou seja, “solo fértil”. Ele propôs nesta teoria que a metástase bem-sucedida para órgãos distantes requer não apenas células tumorais com potencial metastático (sementes), mas também um órgão hospedeiro adequado (solo). Durante a progressão do tumor, a composição e os tipos fenotípicos de células imunes no microambiente tumoral são moldados tanto pelas células malignas quanto pelo nicho dos tecidos adjacentes. Os tumores metastáticos (sementes) reterão características genéticas quando forem transferidos para diferentes ambientes de tecidos específicos de órgãos (solo). Não é suficiente que as células tumorais atinjam um determinado tecido orgânico, mas também requer a coordenação entre as células tumorais (sementes) e o microambiente do órgão (solo) para plantar e crescer em um ambiente adequado (solo) e se tornarem focos metastáticos. Na "teoria das sementes e do solo", comprovou-se que as características intrínsecas das sementes afetam vários processos importantes de transferência. Por outro lado, poucos estudos têm focado na relação entre as características intrínsecas do solo (órgão alvo) e a formação de metástases tumorais malignas, um dos principais motivos é que muitas vezes não é ético realizar pesquisas invasivas no órgão alvo de pacientes sem metástase.

A Radiômica é um campo emergente, que desenvolve novos biomarcadores através da análise quantitativa de imagens de exames de imagem de pacientes, que podem estudar e analisar as potenciais características fisiopatológicas de regiões de interesse de forma não invasiva. Estudos anteriores mostraram que estudos radiômicos de sementes (tumores primários) podem prever metástases de muitos tumores malignos, o que estabelece evidências radiômicas para a teoria da "semente e solo" do ponto de vista das sementes. No entanto, estudos radiômicos na perspectiva do solo (órgão alvo da metástase) são raros. Tomando como exemplo as metástases cerebrais do câncer de pulmão, a maioria dos estudos radiômicos existentes que utilizam informações de imagens cerebrais avaliam apenas as regiões onde ocorreram metástases cerebrais. Considerando que a radiômica também pode extrair características biológicas de órgãos-alvo que ainda não sofreram metástase, nosso grupo descobriu que a análise radiômica de imagens de ressonância magnética cerebral pré-tratamento de pacientes com câncer de pulmão sem metástase cerebral basal pode efetivamente prever a probabilidade de metástase cerebral em um determinado período de tempo. Este estudo também revelou pela primeira vez que o órgão alvo sem metástase (solo) também desempenha um papel fundamental na ocorrência de metástase de tumor maligno.

Os resultados deste estudo também sugerem que o modelo de predição de malignidade derivado da radiômica pode ser uma ferramenta promissora para triagem de pacientes com alto risco de metástase tumoral. Modelos integrados de previsão de risco que levam em conta as características das sementes e do solo podem ajudar a orientar a prática clínica (por exemplo, monitoramento mais rigoroso de pacientes de alto risco ou uso de tratamento sistêmico mais intensivo).

Em conclusão, é necessário explorar ainda mais a aplicabilidade deste modelo radiômico baseado na teoria das sementes e do solo para a previsão do câncer para verificar sua universalidade e perspectivas de aplicação clínica. Neste estudo, coletaremos informações de imagem das lesões primárias iniciais dos pacientes e potenciais órgãos-alvo metastáticos em uma variedade de tumores comuns (câncer de pulmão, câncer colorretal, câncer de mama, etc.). Explorar o desempenho do modelo radiômico "semente e solo" na previsão de padrões de metástase de câncer (metástase cerebral de câncer de pulmão, metástase hepática de câncer colorretal, metástase pulmonar de câncer de mama), a fim de estabelecer um método não invasivo e custo-efetivo e modelo de previsão radiômica eficaz para distinguir metástases de câncer de "alto risco" e "baixo risco" em tipos de câncer correspondentes. Fornecer uma base teórica para a formação adicional de padrões individualizados de diagnóstico e tratamento para pacientes com tumores malignos.