放射基因組學雙模型預測III期NSCLC治療相關肺炎風險及分型並揭示免疫調控機制

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新型放射基因組學模型分別用於預測III期NSCLC患者肺炎風險及區分放射性肺炎與免疫檢查點抑制劑誘導肺炎,結合分子通路分析揭示了關鍵生物學機制,爲臨牀精準管理提供了新策略。

目前,III期不可切除非小細胞肺癌(NSCLC)患者主要採用放化療(CRT)聯合免疫檢查點抑制劑鞏固治療。肺炎是在免疫檢查點抑制劑和放射治療中常見的免疫相關不良事件。由於放射性肺炎(RTP)與免疫檢查點抑制劑誘導肺炎(IIP)在臨牀症狀和影像學表現上高度相似,導致臨牀診斷與治療決策困難。且當前缺乏可靠的生物標誌物用於早期預測肺炎風險或區分肺炎類型。一項研究通過整合兩個中心臨牀數據的放射組學與基因組學特徵,建立預測和區分肺炎類型的模型,從而爲精準醫學治療提供新的工具[1]。現攫取重要內容整理如下,以饗讀者。

研究方法

研究共納入293例III期NSCLC患者,所有患者均接受放化療聯合免疫檢查點抑制劑治療,其中140例患者在治療過程中發生過肺炎。本研究對基線及治療後胸部CT圖像,提取涵蓋紋理、濾波等多維度的555個放射組學特徵,生成預測性放射組學簽名(PRS)和區分性簽名(DRS)。預測模型結合PRS和臨牀特徵(如年齡、吸菸史、腫瘤分型和PD-L1表達),建立肺炎風險預測模型,通過多變量邏輯迴歸分析驗證模型的預測性能。區分模型使用治療後影像數據和DRS,開發區分RTP與IIP的模型,比較單獨使用臨牀數據與整合影像特徵的模型表現。基因集富集分析用於解析放射組學特徵關聯的分子通路,揭示潛在生物學機制。

研究結果

基線特徵

本研究中226例患者於克利夫蘭醫學中心登記,其中大多數(53%)爲男性,中位年齡爲70歲;腺癌是最常見(47%)的腫瘤組織學類型。所有患者均接受了CRT以及免疫檢查點抑制劑鞏固治療。值得注意的是,35%的患者在治療後出現了RTP,21%的患者出現IIP。在該隊列中,76%的患者可檢測到PD-L1表達。

67例患者於埃默裡醫療中心登記,約66%的患者爲男性,中位年齡爲67歲;78%的患者接受調強放射治療技術,16%的患者接受調強質子療法;50%的患者可檢測到PD-L1表達。30%的患者出現局部區域腫瘤復發。治療後,7%的患者出現RTP,13%的患者出現IIP。

模型的性能表現

預測模型整合七項放射組學特徵,在內部訓練集、內部驗證集與外部驗證集中的AUC分別爲0.85、0.76和0.73。結合臨牀變量後,預測模型在內部訓練集中的AUC爲0.89,校準曲線顯示預測概率與實際發生率高度一致(p=0.56)。綜合PRS和臨牀特徵的多變量模型優於單一模型。

區分模型基於治療後影像的七項特徵,在內部訓練集與外部驗證集中區分RTP與IIP的AUC分別爲0.86和0.81。多變量模型整合了影像特徵和臨牀特徵,顯著提高了區分能力,AUC達0.87。

生物通路分析

基因集富集分析表明,高肺炎風險患者中ECM受體互作通路與T細胞受體信號通路顯著激活。ECM通路通過整合素介導的炎症細胞浸潤促進肺纖維化,而T細胞通路的過度活化可能導致免疫相關性肺損傷。與低風險關聯的通路包括NK細胞、mTOR和VEGF信號通路。

IIP患者中,MAPK與JAK-STAT通路高度富集,二者通過驅動IL-6、IFN-γ等細胞因子釋放,引發“細胞因子風暴”。此外,Notch信號通路上調與Th17細胞分化相關,進一步加劇肺部炎症。低風險患者則呈現自然殺傷細胞毒性通路與p53凋亡通路的激活,前者通過清除過度活化的免疫細胞抑制炎症,後者通過促進受損肺上皮細胞凋亡減輕組織損傷。RTP關聯通路則包括TGFβ和TP53信號通路。

研究通過關聯放射組學特徵與腫瘤基因組數據發現,關鍵紋理特徵捕捉了腫瘤和炎症組織中的細微變化,提示炎症及纖維化趨勢。此外,不同肺炎類型在CT影像中的紋理複雜性和異質性存在顯著差異。

研究結論

本研究表明,基於CT掃描的放射組學方法在預測III期NSCLC患者治療相關肺炎風險以及區分RTP和IIP方面具有潛力。這些放射組學模型能夠爲臨牀醫生提供重要的決策支持,幫助在治療前識別高風險患者,並在治療期間準確區分肺炎類型,從而優化治療方案,提高患者的治療效果和生活質量。未來的研究或可將放射組學整合入臨牀試驗中,可提高局晚期NSCLC治療的精確性,並推進精準治療的發展。

參考文獻:

[1]Delasos L, Khorrami M, Viswanathan VS, et al. Novel radiogenomics approach to predict and characterize pneumonitis in stage III NSCLC. NPJ Precis Oncol. 2024;8(1):290. Published 2024 Dec 24.

審批編號:CN-162386 過期日期:2025-10-02

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