Förutsäga tumörmetastaser genom att använda en målorgan/primär lesionsfusionsradiomikmodell

Metastaser är en viktig biologisk egenskap hos maligna tumörer, och det är också den huvudsakliga faktorn som påverkar utfallet hos cancerpatienter. Den direkta döden för de flesta cancerpatienter är masseffekten av metastaserande lesioner eller förlust av metastatisk målorganfunktion. Därför har det blivit en av de brådskande och mödosamma uppgifterna inom onkologiområdet att utforska den patofysiologiska mekanismen för malign tumörmetastas och hitta nya mål för att bilda nya metoder för tidig diagnos och behandling av tumörmetastaser.

Tumörmetastaser är en kontinuerlig och gradvis process. Tumörceller i den primära tumören prolifererade, tumörceller tappade från den primära tumören, invaderade basalmembranet, invaderade blodkärl, lymfkärl eller kroppshålighet och migrerade till en annan plats eller ett annat organ med blodflödet och lymfflödet. Tumörceller fäste vid målorganets kapillärer, penetrerade blodkärlen för att bilda mikrometastaser, cellproliferation och producerade nya blodkärl och bildade sekundära tumörer av samma typ som primärtumören. De kan invadera och metastasera igen. I processen med metastasering främjar genmutationer och efterföljande förändringar i immunogeniciteten hos tumörceller bildandet av lokal tumörvävnadshämmande mikromiljö, vilket undertrycker värdens immunsystem och leder till tumörmetastaser.

Tidigare studier har funnit att tumörmetastaser har organspecificitet, kallad "Organ-tropism". Det vill säga, olika typer av tumörer tenderar att metastasera till olika organ. Till exempel metastaserar lungcancer ofta till hjärnan, kolorektal cancer och cancer i bukspottkörteln metastaserar vanligtvis till levern, bröstcancer och prostatacancer sprider sig vanligtvis till benet och så vidare. Därför lade Stephen Paget, en brittisk patolog, fram och utvecklade sin "frö- och jordteori" för mer än hundra år sedan och förespråkade att metastasering kräver spridning av tumörceller, det vill säga "frön", och den idealiska miljön för att ta emot organ, det vill säga "fertil jord". Han föreslog i denna teori att framgångsrik metastasering till avlägsna organ kräver inte bara tumörceller med metastatisk potential (frön) utan också ett lämpligt värdorgan (jord). Under tumörprogression formas sammansättningen och fenotypiska typer av immunceller i tumörmikromiljön av både maligna celler och nischen av intilliggande vävnader. Metastaserande tumörer (frön) kommer att behålla genetiska egenskaper när de överförs till olika organspecifika vävnadsmiljöer (jord). Det räcker inte att tumörceller når en viss organvävnad, utan kräver också koordinationen mellan tumörceller (frön) och organmikromiljö (jord) för att plantera och växa i en lämplig miljö (jord) och bli metastaserande foci. I "frö- och jordteorin" har de inneboende egenskaperna hos frön visat sig påverka olika nyckelöverföringsprocesser. Å andra sidan har få studier fokuserat på sambandet mellan markens (målorganets) inneboende egenskaper och bildandet av maligna tumörmetastaser, en av huvudorsakerna är att det ofta inte är etiskt att bedriva invasiv forskning på målorganet. av patienter utan metastaser.

Radiomik är ett framväxande område, som utvecklar nya biomarkörer genom kvantitativ analys av bildundersökningsbilder av patienter, som kan studera och analysera potentiella patofysiologiska egenskaper hos intressanta regioner på ett icke-invasivt sätt. Tidigare studier har visat att radiomikstudier av frön (primära tumörer) kan förutsäga metastasering av många maligna tumörer, vilket etablerar radiomikaliska bevis för teorin om "frö och jord" ur fröns perspektiv. Radiomikstudier ur markens perspektiv (målorganet för metastasering) är dock sällsynta. Om man tar hjärnmetastaserna från lungcancer som exempel, utvärderar de flesta befintliga radiomikstudier som använder information om hjärnavbildning endast de regioner där hjärnmetastaser har inträffat. Med tanke på att radiomikrofoner också kan extrahera biologiska egenskaper från målorgan som ännu inte har metastaserats, har vår grupp funnit att radiomikanalys av MRI-bilder från förbehandling av hjärnan av lungcancerpatienter utan hjärnmetastas vid baslinjen effektivt kan förutsäga sannolikheten för hjärnmetastaser under en viss period av tid. Denna studie avslöjade också för första gången att målorganet utan metastaser (jord) också spelar en nyckelroll i förekomsten av maligna tumörmetastaser.

Resultaten av denna studie tyder också på att malignitetsprediktionsmodellen härledd från radiomik kan vara ett lovande verktyg för att screena patienter med hög risk för tumörmetastaser. Integrerade riskprediktionsmodeller som tar hänsyn till frö- och jordegenskaper kan hjälpa till att vägleda klinisk praxis (t.ex. mer rigorös övervakning av högriskpatienter eller användning av mer intensiv systemisk behandling).

Sammanfattningsvis är det nödvändigt att ytterligare utforska tillämpligheten av denna utsäde och jordteoribaserade radiomikmodell för cancerförutsägelse för att verifiera dess universalitet och kliniska tillämpningsmöjligheter. I denna studie kommer vi att samla in bildinformation om patienters primära lesioner och potentiella metastaserande målorgan i en mängd vanliga tumörer (lungcancer, kolorektal cancer, bröstcancer, etc.). Att utforska prestandan hos radiomikromodellen "frö och jord" för att förutsäga cancermetastasmönster (hjärnmetastas av lungcancer, levermetastas av kolorektal cancer, lungmetastas av bröstcancer), för att etablera en icke-invasiv, kostnadseffektiv och effektiv radiomikprognosmodell för att särskilja "hög risk" och "låg risk" cancermetastaser i motsvarande cancertyper. Att ge en teoretisk grund för vidare bildande av individualiserade diagnos- och behandlingsstandarder för patienter med maligna tumörer.