Прогнозирование метастазов опухоли с помощью радиомикической модели слияния органа-мишени и первичного поражения

Метастазирование является важной биологической особенностью злокачественных опухолей, а также основным фактором, влияющим на исход онкологических больных. Непосредственная смерть большинства онкологических больных является массовым эффектом метастатического поражения или утратой метастатической функции органа-мишени. Поэтому одной из актуальных и сложных задач в области онкологии стало изучение патофизиологического механизма метастазирования злокачественных опухолей и поиск новых мишеней для формирования новых методов ранней диагностики и лечения метастазов опухолей.

Метастазирование опухоли представляет собой непрерывный и постепенный процесс. Опухолевые клетки первичной опухоли пролиферировали, опухолевые клетки отделялись от первичной опухоли, проникали в базальную мембрану, проникали в кровеносные сосуды, лимфатические сосуды или полость тела и мигрировали в другой участок или орган с током крови и лимфы. Опухолевые клетки прикреплялись к капиллярам органа-мишени, проникали в кровеносные сосуды с образованием микрометастазов, пролиферацией клеток и образованием новых кровеносных сосудов, а также образовывали вторичные опухоли того же типа, что и первичная опухоль. Они могут снова проникнуть и дать метастазы. В процессе метастазирования генные мутации и последующие изменения иммуногенности опухолевых клеток способствуют формированию локального ингибирующего микроокружения опухолевой ткани, которое подавляет иммунную систему хозяина и приводит к метастазированию опухоли.

Предыдущие исследования показали, что метастазы опухоли обладают органной специфичностью, называемой «органотропизмом». То есть разные типы опухолей склонны метастазировать в разные органы. Например, рак легких часто метастазирует в головной мозг, колоректальный рак и рак поджелудочной железы обычно метастазируют в печень, рак молочной железы и рак простаты обычно метастазируют в кости и так далее. Поэтому Стивен Пейджет, британский патолог, более ста лет назад выдвинул и разработал свою «теорию семян и почвы», утверждая, что для метастазирования необходимо распространение опухолевых клеток, то есть «семен», и идеальная среда для получения органы, то есть «плодородная почва». В этой теории он предположил, что для успешного метастазирования в отдаленные органы необходимы не только опухолевые клетки с метастатическим потенциалом (семена), но и подходящий орган-хозяин (почва). В ходе опухолевой прогрессии состав и фенотипические типы иммунных клеток в опухолевом микроокружении формируются как злокачественными клетками, так и нишами прилежащих тканей. Метастатические опухоли (семена) сохраняют генетические характеристики при переносе в различные органоспецифические тканевые среды (почву). Недостаточно, чтобы опухолевые клетки достигли определенной ткани органа, необходимо также координировать действия между опухолевыми клетками (семенами) и микроокружением органа (почвой), чтобы они могли прижиться и вырасти в подходящей среде (почве) и стать метастатическими очагами. В «теории семян и почвы» было доказано, что внутренние характеристики семян влияют на различные ключевые процессы переноса. С другой стороны, лишь немногие исследования посвящены взаимосвязи между внутренними характеристиками почвы (органа-мишени) и образованием метастазов злокачественной опухоли, одна из основных причин заключается в том, что зачастую неэтично проводить инвазивные исследования на органе-мишени. пациентов без метастазов.

Радиомика - это новая область, которая разрабатывает новые биомаркеры посредством количественного анализа изображений пациентов, которые могут изучать и анализировать потенциальные патофизиологические характеристики областей интереса неинвазивным способом. Предыдущие исследования показали, что радиомикологические исследования семян (первичных опухолей) могут предсказать метастазирование многих злокачественных опухолей, что подтверждает радиомиктические доказательства теории «семени и почвы» с точки зрения семян. Однако радиомиксические исследования с точки зрения почвы (органа-мишени метастазирования) редки. Если взять в качестве примера метастазы рака легких в головной мозг, то большинство существующих радиомикальных исследований с использованием данных визуализации мозга оценивают только те области, где произошли метастазы в головной мозг. Учитывая, что радиомика может также извлекать биологические особенности из органов-мишеней, которые еще не метастазировали, наша группа обнаружила, что радиомикальный анализ МРТ-изображений головного мозга перед лечением пациентов с раком легких без исходных метастазов в головной мозг может эффективно предсказать вероятность метастазирования в головной мозг в определенный период время. В этом исследовании также впервые выявлено, что орган-мишень без метастазов (почва) также играет ключевую роль в возникновении метастазов злокачественных опухолей.

Результаты этого исследования также показывают, что модель прогнозирования злокачественных новообразований, полученная с помощью радиомики, может стать многообещающим инструментом для скрининга пациентов с высоким риском метастазирования опухоли. Интегрированные модели прогнозирования риска, учитывающие характеристики семян и почвы, могут помочь в клинической практике (например, более строгий мониторинг пациентов из группы высокого риска или использование более интенсивного системного лечения).

В заключение необходимо продолжить изучение применимости этой радиомикической модели, основанной на теории семян и почвы, для прогнозирования рака, чтобы проверить ее универсальность и перспективы клинического применения. В этом исследовании мы соберем информацию о визуализации исходных первичных поражений пациентов и потенциальных метастатических органов-мишеней при различных распространенных опухолях (рак легких, колоректальный рак, рак молочной железы и т. д.). Изучить эффективность радиомикальной модели «семя и почва» при прогнозировании характера метастазов рака (метастазы в головной мозг при раке легких, метастазы в печень при колоректальном раке, метастазы в легкие при раке молочной железы) с целью создания неинвазивного и экономически эффективного метода. и эффективная модель прогнозирования радиомики для различения метастазов рака «высокого риска» и «низкого риска» в соответствующих типах рака. Обеспечить теоретическую основу для дальнейшего формирования индивидуализированных стандартов диагностики и лечения больных злокачественными новообразованиями.