Abstract
Innledning
Vi undersøkte forholdet av sirkulerende tumorceller (CTCs) i ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) med svulst glukosemetabolismen som definert av
18F- fluorodeoxyglucose (FDG) opptak siden begge har vært forbundet med pasientens prognose
Materialer Metoder
Vi utførte en retrospektiv skjerm av pasientene ved fire legesentre som gjennomgikk FDG PET-CT bildebehandling og blodprøvetaking før en terapeutisk intervensjon for NSCLC. Vi brukte en epithelial celleadhesjonsmolekyl (EpCAM) uavhengig flytende biopsi basert på cellemorfologi for CTC deteksjon og telling (her definert som High Definition CTCs eller «HD-CTCs»). Vi deretter korrelert HD-CTCs med kvantitative FDG opptak bildedata kalibrert over sentre i en tverrsnittsanalyse.
Resultater
Vi vurderte sytti-en NSCLC pasienter med median tumorstørrelse var 2,8 cm ( interkvartile området, IQR, 2,0 til 3,6) og median maksimal standardiserte opptak verdi (SUV
max) var 7,2 (IQR 3,7 til 15,5). Mer enn 2 HD-CTCs ble påvist i 63% av pasientene, enten på tvers av alle stadier (45 av 71) eller i stadium I sykdom (27 av 43). HD-CTCs ble svakt korrelert med delvis volum korrigert svulst SUV
max (r = 0,27, p-verdi = 0,03) og ikke korrelert med tumordiameter (r = 0,07, p-verdi = 0,60). For en gitt delvis volum korrigert SUV
max eller svulst diameter var det et bredt spekter av påvist HD-CTCs i omløp for både tidlig og sent stadium sykdommen.
Konklusjoner
CTCs oppdages ofte i tidlig stadium NSCLC med et ikke-EpCAM mediert tilnærming med et bredt spekter kjent for et gitt nivå av FDG opptak eller tumorstørrelse. Integrering potensielt utfyllende biomarkører som disse med tradisjonelle pasientdata etter hvert kan øke vår forståelse av kliniske,
in vivo
tumorbiologi i de tidlige stadiene av denne dødelige sykdommen
Citation. Nair VS, Keu KV , Luttgen MS, Kolatkar A, Vasanawala M, Kuschner W, et al. (2013) en observasjonsstudie av sirkulerende tumorceller og
18F-FDG PET Opptak hos pasienter med tidligere ubehandlet ikke-småcellet lungekreft. PLoS ONE 8 (7): e67733. doi: 10,1371 /journal.pone.0067733
Redaktør: John D. Minna, Univesity of Texas Southwestern Medical Center i Dallas, USA
mottatt: 13 mars 2013; Godkjent: 22 mai 2013; Publisert: 05.07.2013
Copyright: © 2013 Nair et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. VSN var finansiert av National Institutes of Health (NIH) T32 NHLBI trening stipend (HL007948), Lung Cancer Research Foundation og LUNGevity Foundation. KVK ble støttet av en Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé de l’Université de Sherbrooke SMUS Stipendiat stipend. Dette manuskriptet ble støttet av Award Antall U54CA143906 fra National Cancer Institute. Midler til Dr. Gambhir knyttet til dette prosjektet ble levert gjennom NCI ICMIC P50CA114747, NCI CCNE-TR U54 CA119367, CCNE-T U54 CA151459, Doris Duke Foundation, og Canary Foundation. Database støtte til dette prosjektet ble levert av The Stanford Senter for klinisk og translasjonell Utdannings- og forskningsdepartementet gjennom NIH /NCRR gi UL1 RR025744. Innholdet publisert her er utelukkende ansvaret til forfatterne og representerer ikke nødvendigvis de offisielle visningene av National Cancer Institute eller National Institutes of Health. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:. Forfatterne har følgende interesse. Peter Kuhn, Kelly Bethel, og Jorge Nieva har en eierandel i Epic Sciences, som har lisensiert HD-CTC teknologien som brukes i denne studien. Det er ingen ytterligere patenter, produkter under utvikling eller markedsført produkter å erklære. Dette endrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikk på deling av data og materialer, som beskrevet på nettet i veiledningen for forfatterne.
Innledning
To av de mest aktive områdene forespørsel i kreftforskning i dag er fokusert på mulige sirkulerende tumorceller (CTCs) som er gitt ut fra den overordnede svulst i blodet [1] og molekylær avbildning agenter som kan definere tumorbiologi
in vivo product: [2]. Dette er drevet delvis av den tro at begge disse teknologiene er potensielt robust, kostnadseffektiv og lett oversettbare til klinikken med en minimal risiko for pasienten.
18F-fluor-2-deoksy –
D
-glukose (FDG) PET er i dag den eneste utbredt molekylær avbildning middel klinisk, og det kapitaliserer på glukosemetabolismen for å ta et øyeblikksbilde av uaffisert tumorbiologi ved diagnose [3], [4]. Mens mange studier har vurdert [5] om intensiteten av FDG opptak kan være relatert til en svulst er metastatisk potensial via Warburg Effect og gale cellulære Bioenergi [6] -. [9], mekanismen for denne assosiasjonen er fremdeles dårlig forstått
Gjeldende teorier for hvordan «frø og jord» mekanisme av metastase oppstår posit at CTCs først må gjennomgå en epitelial til mesenchymale overgang (EMT) for utgivelse, etterfulgt av en mesenchymale-til-epitelial (MET) overgang for metastatisk deponering i en tilstrekkelig miljø [10] – [13]. Ettersom tumorglukosemetabolismen er drevet av Warburg-effekt, der avvikende aerob glykolyse blir evolusjonært fordel [14], er initierende hendelser metastatisk forplantning kan delvis knyttet til mer raskt delende svulster som har økt FDG opptak på PET [15].
Hvordan CTCs forbinder med svulst glukosemetabolismen forblir stort sett uutforsket klinisk. For å undersøke dette spørsmålet, rapporterer vi på sammenhengen av sirkulerende tumorceller ved hjelp av en ikke-EpCAM basert CTC analysen med standardiserte, semi kvantitativ, tumor FDG opptak beregninger i pasienter som gjennomgår evaluering for tidligere ubehandlet ikke-småcellet lungekreft (NSCLC).
Materialer og Metoder
Studiedesign
Dette var en multisenter, cross-sectional analyse av eksisterende data fra pågående observasjonsstudier. Data ble innhentet retrospektivt fra pasienter med NSCLC av alle stadier (American Joint Committee on Cancer, 7. utgave) [16] som gjennomgikk FDG PET-CT bildebehandling og CTC analyse fra et perifert blod uavgjort mellom oktober 2009 og mai 2012. Vi inkluderte de pasienter med NSCLC som hadde FDG PET-CT-bilder ervervet sammen med en CTC prøven innen 90 dager, og før en kirurgisk, medisinsk eller kombinasjonsbehandling. Emner som gjennomgikk en biopsi før innmelding fikk også lov til å delta
Pasientene ble registrert fortløpende på fire områder:. Stanford University Medical Center (SUMC); The Veterans Affairs Palo Alto Health Care System (VAPAHCS); The University of California San Diego Moores Cancer Center (UCSD); og Billings Clinic (Billings) (Supplementary Fil 1, S figur 1). Pasienter med SUMC og VAPAHCS ble registrert på tidspunktet for FDG PET-CT som en del av en formell tidlig deteksjon studie som undersøker sirkulerende biomarkører og bildebehandling, og pasienter ved UCSD og Billings med ethvert stadium av sykdommen var kvalifisert hvis de oppfylte inklusjonskriteriene. Blodprøvetaking ble utført ved anvendelse av standardteknikker og prøver ble behandlet ved The Scripps Research Institute (TSRI) innen 48 timer etter blodprøvetaking (median tid = 23 timer) [17]. Medisinsk diagrammer ble anmeldt for å trekke pasientens demografiske, klinisk, bildebehandling og behandling informasjon fra samarbeidende forskerteamet ved hver respektive nettsted. Stanford University, Billings Clinic og Scripps Research Institute Institutional Review Boards (IRBs) godkjent alt arbeidet som presenteres i denne studien på sine respektive områder. Fullt informert, ble skrevet pasienten samtykke innhentes før innmelding etter gjennomgang av studieprotokollen dokumenter. HD-CTC resulterer i ni pasienter inkludert for dette CTC-imaging korrelasjonsstudie har blitt publisert [18].
En representant bilde av High Definition Sirkulasjonstumorceller (HD-CTCs) fra en Stanford pasient med stadium I ikke-småcellet lungekreft vist i kompositt immunfluorescens (A) og ved Wright-Giemsa lysfelt-mikroskopi (B). HD-CTCs er karakterisert som 4 «, 6-diamidino-to-phenylindole (DAPI) positiv med en kjerne som er større enn omkringliggende hvite blodceller (blå, C), cytokeratin (CK) positiv (rød, D) og CD45 leukocytter markør negative (Green, E).
Sirkulasjons Tumor Cell Analysis
Vi brukte en ikke-EpCAM basert, immunfluorescens, morfologisk tilnærming til å kvantifisere CTCs som beskrevet tidligere (figur 1) [ ,,,0],17] – [20]. CTCs ble identifisert ved immunfluorescens (et panel av cytokeratins, DAPI, CD45) med automatisk morfometrisk analyse etterfulgt av manuell validering av en patolog-tekniker (MSL). Den teknolog, mikroskoper og automatisert bildesystem var konstant gjennom hele studien. Vi oppsummerer metodene [17] her for fullstendighet.
Seks til 10 ml fullblod samlet i Cell-Free DNA BCT ™ (Streck, Omaha, NE) ble utsatt for lysering av røde blodlegemer ved romtemperatur sentrifugeres og den resulterende celle pellet ble re-suspendert og festet som et enkeltlag til tilpasset designet, glass. Fire plater ble behandlet for å sikre tilfredsstillende prøve for analyse, vanligvis representerer 1-2 ml fullblod. Fremstilte prøver ble lagret ved -80 ° C inntil videre til farging protokollen og analyse. Tinte objektglass ble fiksert, permeabilisert og deretter inkubert med et monoklonalt anti-cytokeratin (epitelial cellemarkør) antistoff som er rettet mot humane cytokeratins (CK) 1, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 18 og 19 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO); en AlexaFluor® 555 konjugert geite-anti-muse-sekundært antistoff (Life Technologies, Carlsbad, CA); et monoklonalt antistoff rettet mot CD45 direkte konjugert til en AlexaFluor® 647 fargestoff (ABD Serotec, Oxford, UK); og en kjernefysisk counterstain på 0,5 g /ml 4,6-diamidino-to-phenylindole (DAPI) (Life Technologies, Carlsbad, California).
Alle fire lysbilder, som til sammen utgjorde en «test», ble skannet i sin helhet av en automatisert fluorescerende mikroskop. Kandidat cellulære hendelser ble manuelt klassifisert som
High Definition CTCs (HD-CTCs
) hvis de var CK positive, CD45 negative, inneholdt et intakt DAPI positive kjernen uten identifiserbare apoptotiske endringer eller en forstyrret utseende, og var morfologisk distinkt fra omliggende hvite blodceller (WBC). HD-CTC oppregning ble fastsatt til fire-lysbildeserie med mål om å analysere en total belagt blodvolum som inneholder 1 x 10
7 kjerneholdige celler per test. WBC tellinger av fullblod ble bestemt automatisk (WBC system, HemoCue®, Cypress, CA) og antallet kjerneholdige celler som detekteres av analysen per sleiden (via DAPI og CD45-farging) ble anvendt for å beregne den ekvivalente mengde av blod analysert pr lysbilde . Denne væsken biopsi plattformen unngår også forkaste andre unormale celler med noen HD-CTC egenskaper som ikke fullt ut oppfyller inklusjonskriteriene (for eksempel apoptotiske legemer) og digitalt katalogiserer dem for nærmere analyse.
HD-CTC klynger for denne studien ble identifisert som tidligere beskrevet [21], og ble nummerert fra romlige grupperinger og deretter karakteriseres som totalt antall klynger. Klynger ble definert som minst to HD-CTC-celler med cytoplasma i kontakt med hverandre ved visuell inspeksjon under celletelling. Vi analyserte HD-CTCs på en kontinuerlig rekke skala standardisert per 10 millioner WBCs (referert til som HD-CTC /10M WBC) og total HD-CTC klynger per prøve. Vi rapporterer også på HD-CTCs standardisert per blodvolum som HD-CTC /ml for forhold til andre eksisterende plattformer og for enkel tolkning. For å kalibrere HD-CTC test ble prøvene analysert for andre kreft i lunge (ikke-småcellet lungekreft), og dokumenterte benigne noduler i lungene ved biopsi, kirurgi eller klinisk oppfølging. Viktigere, analyse av alle prøvene (ML) ble utført blindet for diagnose for å fjerne eventuelle tolkning bias.
HD-CTC-analyse reproduserbarhet
Den HD-CTC-analysen ble teknisk godkjent med cellelinje spiking eksperimenter for å nå en R
2 = 0,9997 på linearitet testing som tidligere rapportert [17]. Disse eksperimentene ble utført ved anvendelse av SKBR3 cellelinjer og fra 0 til 3 x 10
2 celler pr ml av normal donor kontroll blod. Variasjonskoeffisienten (CV) for denne analysen er 16% og inter-prosessor korrelasjon er R «sup> 2 = 0,979. Prøveopparbeidelse prosessen følger standard operasjonsprosedyrer for pasientprøver gjennom en bar-kodet system for alle forbruksvarer og instrumentering. All off-the-sokkel instrumentering er kalibrert i henhold til produsentens anbefaling og alle egendefinerte instrumentering er kalibrert i henhold til de tekniske valideringsprotokoller etablert under igangkjøring.
FDG PET-CT Acquisition
Generelt FDG PET-CT oppkjøpet ble utført for fastende pasient (minimum seks timer) etter en injeksjon med 444-555 MBq
18F-FDG, vurdering av pasientens glukosenivå, og en tracer opptak periode på 60-90 minutter før bildebehandling. Bestilte undergruppe forventning maksimering (OSEM) rekonstruksjon med CT dempes-korreksjon ble utført på PET-data på alle sentre og detaljerte bilde protokoller for hvert senter er tilgjengelig i Tilleggs Fil 1, Tabell S1. Semi-kvantitative verdier (maks standardisert opptak verdi, SUV
max) ble hentet fra FDG PET-CT-bilder ved hjelp av en region av interesse trukket over svulsten ved å tolke lege for videre analyse for hver institusjonens kliniske protokoller. For tilfeller der SUV
max ble ikke rapportert på tidspunktet for diktat, ble tilgjengelige bilder omgås av samarbeidende forsker ved hver institusjon (KVK på SUMC, MV på PAVAHCS, CH ved UCSD og JN på Billings) til å trekke ut verdien.
Phantom Protocol
Delvis volum korreksjon (PVC) [22] ble brukt til SUV
max bruker data innhentet fra en menneske thorax fantom som ble skannet på hver deltakende stedet (Supplementary Fil 1 Figur S2). Kort fortalt, et fantom som består av en mock mediastinalt basseng, to lunger og «tumor» kuler som spenner fra 0,4 cm til 3,1 cm med kjente og identiske FDG konsentrasjoner mimicking svulst områder i menneskelig, ble skannet ved hver deltaker sentrum ved hjelp av sin kliniske protokollen. Kjøpte bildene ble rekonstruert ved hjelp av deltakende sentrum algoritme og deretter en recovery koeffisient (RC) ble generert i henhold til tidligere metoder [22]. Dette RC kurve ble anvendt for å korrigere for partielle volumeffekter. Vi betegner de korrigerte funksjonene i denne studien med en «PVC» senket for skillet (dvs. PVC SUV
max betegnes som SUV
maxPVC). Til slutt brukte vi denne kurven til å bestemme hvor godt skannere ble kalibrert over sentre (Supplerende Fil 1 Figur S3).
FDG PET-CT opptak funksjoner
FDG opptak funksjoner ble hentet ved hjelp av en tre- dimensjonale region av interesse (ROI) over den primære svulst på en GE Health AW arbeidsstasjon, v4.5 på SUMC med PET VCAR ™ gjennomføring (figur 2). PET-VCAR ™ er en programvareplattform ved GE Healthcare med funksjonen merknader tilgjengelig som en add-on til GE arbeidsstasjoner. [23] Vi re-ekstrahert SUV
maks fra rå Digital Imaging in Communication of Medicine (DICOM-filer) for hver institusjon å bekrefte klinisk tolkning av SUV
max på hvert sted, og for å sikre reproduserbarhet. Tumor SUV
maxPVC ble beregnet etter utpakking bakgrunn FDG lunge opptak og bruk av RC fantomdata (Supplementary Fil 1, SMethods og tabell S2).
En tredimensjonal, maksimal intensitet projeksjon, hele kroppen
18F -FDG PET-CT (til venstre). Fysiologisk opptaket er sett i hjernen, hjertet og leveren med utskillelse gjennom nyrebekken og blære. Dette tumor viste en intens FDG opptak med SUV
maks på 19, SUV
betyr på 9,6, og TLG på 65,6 ved hjelp av en 50% SUV
max terskel (øverst til høyre). På CT, ble lesjonen volum anslått til 6,0 cm
3 med en maksimal diameter på 22 mm (nederst til høyre).
FDG PET-CT volumetrisk analyse
Siden vi var interessert i å bestemme hvordan Total lesjon Glycolysis (TLG, her definert som SUV
bety x metabolsk tumor volum) [24] korrelert med HD-CTCs sammenlignet med anatomisk tumor volum på CT delen av FDG PET-CT undersøkelse, vi brukte PET-VCAR ™ til segment og beregne volum fra PET- og CT-bilder. For PET-bilder, denne terskelen hadde en standardinnstilling på 50%, og det representerte signal drop-off som avgrenset regionen voksende algoritme for å definere FDG opptak. For de tilfeller der dette segmentering ikke nøyaktig representerer svulsten ble en terskel manuelt optimalisert for å fullt ut fange FDG aktivitet ved hjelp av co-registrerte CT-bilde. Anatomisk svulst diameter og volum ble tatt fra CT bildet ved visuell inspeksjon. Av notatet, ble tolke lege (KVK) blindet for HD-CTC resultater.
Statistical Analysis
Beskrivende statistikk for kliniske, bildebehandling og patologiske variabler ble bestemt ved å bruke median og interkvartilt område (IQR ) eller tall med prosent som passende. Forskjeller mellom sentrene ble bedømt ved ANOVA for kontinuerlige variabler ved hjelp Tukey test, en Chi-kvadrat og Fishers eksakte test for kategoriske variabler som er hensiktsmessig, og en Kruskal-Wallis test for ordinal variabler. Normalitet for variabler som inngår i modellering ble formelt testet med Kolmogorov-Smirnov metoden. HD-CTC tellinger ble korrelert med FDG opptak ved hjelp av en Spearman rank test for å redegjøre for den ikke-parametrisk fordeling av de underliggende variabler. Log-normalisert bildebehandling og HD-CTC beregninger ble også sammenlignet ved hjelp av Spearman rank og Kendall er Tau sammenhenger å vurdere konsistens. For ytterligere analyser, vi definert et FDG avid svulst som en med en SUV
max ≥2.5, siden dette er en klinisk relevant forskjell [25], og ikke-metastatiske svulster som helst T stadium svulst uten medfølgende satellitt lesjoner, nodal eller fjernmetastaser, i henhold til de nyeste AJCC 7,0 retningslinjer.
statistiske analysene ble utført ved hjelp av Excel ™ (Excel for Mac 2010, Seattle, Washington) og SAS Enterprise guide ™ (v4.3, Cary, NC) .
Resultater
av 153 pasienter som ble undersøkt på tvers av de fire områdene som er involvert i denne studien (Supplementary Fil 1, figur S1), sytti-en pasientene var slutt kvalifisert for analyse, og 62 av disse pasientene hadde rå imaging (DICOM) filer tilgjengelig for mer detaljert bilde funksjonen utvinning (tabell 1). Median alder for kullet var 71 år (spredning 44-96 år), 59% var mannlige kjønn, og de fleste pasientene var hvite (73%). Førti-tre pasienter hadde stadium I sykdom, fem hadde stadium II, og 23 hadde stadium III-IV NSCLC, med median primærtumor diameter er 2,8 cm (IQR 2,0 til 3,7 cm).
median tid fra PET til HD-CTC uavgjort var en dag (IQR 0-14 dager, alt fra 24 før PET til 84 dager etter) og en median på 1,23 ml blod (IQR 0,95 til 1,55) består en test for HD-CTC analyse per prøve. Førti-fire pasienter (62%) hadde en biopsi av primærtumor i løpet av sitt arbeid-up og 27 (38%) av disse biopsier var før HD-CTC uavgjort, men bare to var innenfor 7 dager-og ingen var innen 24 timer-av HD-CTC prøvetaking. Prøvene ble vanligvis behandlet innen en dag med blodprøvetaking (range 17-43 timer). Lokalisert NSCLC dominerte på SUMC og PAVAHCS, mens Billings og UCSD registrert flere lokalavansert eller metastatisk pasienter (tabell 1).
Sekstito rå bilde (DICOM-filer) var tilgjengelige for kvantitativ bildeanalyse, og 40 av 71 svulster kreves PVC justering basert på fantom studier. Inter-scan variasjon på tvers av disse fire sentrene var innenfor rapportert estimater (Supplementary Fil 1, Figur S3) [26]. Tjuefire av 62 bilder (39%) som kreves manuell overstyring for automatisert svulst segmentering, og denne overstyringen terskelen varierte fra 45% til 70% i forhold til standard på 50%. Åtte bilder ble segmentert manuelt som vi kunne ikke terskelen dem riktig. Rapportert median primærtumor SUV
max var 7,2 (IQR 3,7 til 15,5) og avtalt godt med utpakkede verdier fra DICOM-filer (Supplementary Fil 1, Tabell S2), mens SUV
maxPVC var litt høyere enn ukorrigert metriske (8,8 , IQR 4,5 til 16,8).
Fire ikke-småcellet lungekreft, metastatiske knuter hadde en rekke 0,0 til 2,2 HD-CTCs /10 M WBC (0 til 1,9 HD-CTCs /ml), mens vi har oppdaget en lignende spekter av 0,0 til 2,2 HD-CTCs /10 M WBC for fire godartede knuter (0-0,8 HD-CTCs /ml). Vi valgte derfor en terskel på 2.2 HD-CTCs /10 M WBC ( 1.9 HD-CTCs /ml) for videre analyse. Av notatet, ble det ikke CTC klynger oppdaget i en av disse gruppene.
Utvalget av HD-CTCs /10 M WBC for NSCLC oppdaget over sentrene varierte 0-779 for alle TNM stadier og 0-695 i de 43 pasienter med stadium i sykdom, som var tilsvarende nummerert HD-CTCs /mL (tabell 1). Større enn 2,2 HD-CTCs /10 M WBC ble påvist i 45/71 (63%) pasienter for alle TNM stadier og 27/43 (63%) pasienter med stadium I sykdom bare. For nummerert HD-CTCs /ml, 61% (43/71) av alle TNM etapper og 60% (26/43) av stadium I pasientene hadde mer enn to HD-CTCs /ml. For alle TNM etapper, 33/71 pasienter (46%, median = 5, IQR 2-6) og 21/43 pasienter med stadium I sykdom (49%, median = 6, IQR 2-10) hadde minst en HD- CTC klynge oppdaget.
Maksimal svulst FDG opptak, både ukorrigert (SUV
max) og korrigert for tumorstørrelse (SUV
maxPVC), var signifikant forskjellig blant stadium i-IV NSCLC (p-verdi = 0,004 og 0,03 henholdsvis). Dette gjaldt også for histologisk type, med plateepitel histologi ha høyere verdier enn utypede ikke-småcellet lungekreft eller adenokarsinom (p-verdi = 0,0008 og 0,002 for SUV
max og SUV
henholdsvis maxPVC). I kontrast til dette, HD-CTC tall, enten per 10 M WBC, ml eller nummerert av cluster telle varierte ikke signifikant av TNM stadium gruppering (p-verdi = 0,64, 0,60 og 0,78 henholdsvis) eller ved histologisk type (p- verdi = 0,97, 0,96 og 0,90 henholdsvis).
HD-CTCs, per 10 M WBC, ml eller totalt klynger, korrelerte ikke med svulst diameter målt ved CT (mm) eller med utdraget CT volum primærtumor (figur 3). Økende SUV
maxPVC korrelert svakt med økende HD-CTC teller og totalt klynger (figur 3). Når behandlingen volum snarere enn skalar beregninger, TLG korrelert svakt med HD-CTC teller og totalt klynger i forhold til CT volum, som ikke korrelerer i det hele tatt. Disse dataene var lik for log-normalisert beregninger (Supplementary Fil 1, Tabell S3). Når undergruppen av pasienter som hadde bildebehandling og blodprøvetaking innen fire uker fra hverandre bare ble analysert (n = 65), sammenhenger i Figur 3 var generelt svakere enn sterkere
TLG = Total lesjon glykolyse.; SUV = Standardisert Opptak verdi; PVC = Delvis Volume Korrigert; 10 M WBC = 10 millioner White Blood Cells. Uthevet tallene er betydelig ved p-verdi 0,05. Halvparten av matrisen bare blir presentert, siden det er symmetrisk omkring en og korrelasjoner er skyggelagt ved omfanget av korrelasjon. * Spearman rank korrelasjoner er vist for 62 av 71 pasienter med data hentet av PET-VCAR.
Vi plottet også SUV
maxPVC av HD-CTC /10 M WBC å undersøke strukturen i data (figur 4). Selv om disse to variablene ble svakt korrelert som beskrevet ovenfor, når undersøke SUV
maxPVC i sammenheng med HD-CTC mengder, 8 PET «negative» svulster (SUV
maxPVC 2,5) hadde en HD-CTC /10 M WBC byrde som spenner 0-38 mens 19 PET «positive» svulster hadde ingen nevneverdig HD-CTC byrde. Videre, for et gitt SUV
maxPVC eller svulst diameter, var det en bred distribusjon av HD-CTCs i pasientens blod i både tidlig og sent stadium NSCLC.
Ikke-metastatiske pasienter er uthevet i rødt (se fremgangsmåter for definisjon), og aksene er vist som log
2 (x, y) for lett tolkning. Økende SUV
maxPVC (til venstre) ble svakt korrelert (r = 0,27, p-verdi = 0,03) med økende HD-CTC /10 M WBC forhold til tumordiameter på CT (høyre; r = 0,07, p-verdi = 0.60), noe som viste ingen korrelasjon. * Vises for 62 av 71 pasienter med data hentet av PET-VCAR.
Diskusjoner
Selv om flere studier har undersøkt forekomst og prognostisk nytte av CTCs i karsinomer [27], inkludert NSCLC [28], [29], bare noen få har vurdert forholdet mellom individuelt nummerert CTCs med FDG PET-CT i klinisk setting [30] – [32]. Disse tidligere studiene fokuserte på metastatisk brystkreft [30], [31], men en fersk studie undersøkte endring i CTC teller i respons på behandling av residiverende lungekreft og denne assosiasjonen med FDG PET SUV
max [32]. Mens denne undersøkelsen var ikke i stand til å finne en logisk nivå for SUV
max og CTC respons, forfatterne gjorde oppmerksom på en trend for en endring i CTC teller med behandling og initial FDG PET SUV
maks av residiverende tumor når stratifisering av respondere og non-respondere. Det er viktig å merke seg at selv om dette var en multisenter studie ble det ikke FDG PET skanner kalibrering utføres.
Så vidt vi vet, svært få studier-hvis noen-har samlet et betydelig antall tidlig stadium, behandlingsnaive pasienter med kommenterte bildeegenskaper for NSCLC. I tillegg har de ovenfor angitte studier benyttet EpCAM anriket celle-fangst baserte plattformer, som er en essensiell forskjell ettersom den ikke-EpCAM-mediert metode vi brukt her synes å være uavhengig av TNM stadium i forhold til disse andre studier med dårlige utbytter for tidlig-stadium tumorer [33]. Mens HD-CTC-assay har tidligere vært anvendt NSCLC, [18], [19] denne studien strekker analysen til et behandlingsnaive omgivelser med overveiende tidlig stadium pasienter som er forbundet med bildekarakteristikk.
FDG opptak via SUV
max ble sterkt stadium og histologi avhengig [15], [22] i denne studien, men de samme foreningene var ikke tydelig for CTCs og vi klarte ikke å vise enda en beskjeden korrelasjon mellom disse to biomarkører. Dette tyder på at disse to biomarkører kan fange ortogonale øyeblikksbilder av tumorbiologi, som til sammen mer treffende beskriver den biologiske mangfoldet i klinisk lignende NSCLC pasienter. Som et eksempel, undersøkte vi totrinns IIIA (AJCC 7) pasienter som ble behandlet på samme (chemoradiation uten kirurgi). Begge pasientene hadde pre-behandling, glucoavid svulster (SUV
maxPVC 15,5 51,9), men uharmoniske CTC teller (130 0). Mens SUV
max + /CTC + pasienten har dessverre utløpt på 9 måneder (med tilbakefall på 3 måneder), SUV
max + /CTC- pasienten er sykdomsfri på nesten ett år. Dette tyder på at T
4N
0 (NSCLC NOS) svulsten uten CTCs i forhold til T
3 N
2 (adenokarsinom) tumor med nodal sykdom og mange CTCs kan bli mer nøyaktig fenotypiseres med en integrert biomarkør tilnærming. Åpenbart skjønt, må denne observasjonen bekreftes i flere pasienter som vi samle ytterligere data over tid.
Antall CTCs i sirkulasjonen er en funksjon av primær tumorcelle intravasation, tumorcelleoverlevelse i blodet, og tumor celle klaring fra blodet [11]. Tidligere data tyder på at de fleste CTCs er fjernet fra sirkulasjonen raskt [34] og bare en meget liten brøkdel spre seg i et fjerntliggende område [35]. Våre data viser at mange CTCs eksisterer i tidlig stadium sykdommen, enten enkeltvis eller i klynger-impliserer svulst bulk (dvs. mer avansert sykdom) kan ikke være den primære driveren av CTC steady state og CTC overlevelse til metastasering. Disse funnene er i overensstemmelse med en annen tidligere studie med ikke-EpCAM basert CTC deteksjon [29], trenger ytterligere bekreftelse i flere studier, og oppfølging på benken.
Denne studien bygger på tidligere arbeid [21 ] undersøke den høye forekomsten av CTC klynger eller svulst «microemboli» i avansert stadium menneske karsinom ved å vise at disse forekomstene er mange i tidlig stadium sykdommen også. Siden disse «microemboli» har blitt rapportert å ha en høyere metastatisk potensial [36], kan CTC klynger være viktige aktører i biomarkør miljø. En fersk og provoserende funn bemerket at CTC klynger vise et primært mesenchymale fenotype, som støtter denne hypotesen. [37] Likevel, CTC aggregater syntes å korrelere bare svakt med FDG opptak av primærtumor basert på vår pilotstudie.
Vi har etablert en klinisk modell for å studere lungekreft metabolismen og dens effekt på pasientenes prognose som kan føre til ytterligere og viktige observasjoner, men denne studien har klare begrensninger som krever diskusjon. Selv om vi brukte en levedyktig CTC deteksjon plattform, og vi sto for inter-scan og intra-scan variasjon ved å standard FDG PET-CT bildebehandling på tvers av sentrene for behandlingsnaive pasienter med varierende tumor størrelser, var vi fortsatt igjen med en heterogen kohort av pasienter med hensyn til scenen og histologi-som begge kan forvirre tolkning av FDG opptak og CTC analyse. Vi fanget også prøver som ble trukket dager til uker fra FDG PET-CT oppkjøp eller i nærheten av en biopsi av primærtumor. Effekten av denne variasjonen kan ha innført noen feil i våre estimater for både CTC deteksjon og FDG opptak, selv om innholdet i denne unøyaktighet er ikke lett å anslå. I tillegg er det fullt mulig at å analysere epitelceller karakteristikker av antatte CTCs kanskje ikke tilstrekkelig definere subpopulasjoner med mer mesenchymale eller stamcellelignende egenskaper [37], og at disse undergruppene kan knytte annerledes med svulst glukosemetabolismen. Til slutt erkjenner vi at dette er en pilotstudie og ytterligere pasienter som er nødvendig for mer fullstendig å undersøke anvendeligheten av disse data, og å innføre mer avanserte modellerings gitt den ikke-lineære fordeling av variablene undersøkt. Studerer flere pasienter over tid vil bygge videre på disse innledende funnene.
Konklusjon
Vi brukte en klinisk modell av ikke-småcellet lungekreft som antyder mens CTCs korrelert svakt med tumor FDG PET opptak, en stor variasjon av CTC tall for en gitt SUV
max eller svulst diameter eksisterte. Vi har også registrert at CTCs var utbredt i tidlig stadium sykdom ved bruk av en ikke-beriket «flytende biopsi» CTC-plattformen. Disse funnene krever videre studier og foreslår at integrere komplementære, ikke-invasive biomarkører kan være nyttig for å forstå pasienten heterogenitet i de tidlige stadiene av denne dødelige sykdommen.
Hjelpemiddel Informasjon
Fil S1.
Figur S1. Pasient Flow Across Deltakelse Medical Centers. Figur S2. Thoracic Phantom for FDG PET-CT kalibrering. Figur S3. Recovery Coefficient (RC) Curves Across Centers. Tabell S1. Imaging Parametere for FDG PET-CT Erverv av Senter. Tabell S2. Tabell S3.
