Abstract
Formål
For å undersøke sammenhengen mellom Tilsynelatende diffusjonskoeffisienten (ADC) verdier og cellesyklusen og proliferative biomarkører (p53, p21, Ki67,) for å etablere sin potensielle rolle som en ikke-invasiv biomarkør for prediksjon av cellesyklus, proliferativ aktivitet og biologiske aggressivitet i blærekreft.
Materialer og metoder
Pasienter med blærekreft som gjennomgikk 3,0 Tesla DW-MR av blæren før TUR-B eller radikal cystektomi var kvalifisert for denne prospektive IRB-godkjent studie. Histologiske prøven ble immunhistokjemisk farget for følgende markører: p53, p21 og Ki67. To bord-sertifisert uropathologists anmeldt prøvene blindet til DW-MR resultater. Histologisk grad og T-stadium ble klassifisert i henhold til WHO 2004 og 2009 TNM klassifisering, henholdsvis. Metriske univariate og multivariate statistikk inkludert korrelasjon, logistisk regresjon og ROC-analyse ble brukt.
Resultater
Muscle invasiv blærekreft ble histologisk bekreftet i 10 av 41 pasienter. Alle undersøkte vev biomarkører ble signifikant korrelert med ADC-verdier (p 0,05, henholdsvis). Basert på multivariat analyse, p53 og ADC er begge uavhengige prognostiske faktorer for muskel invasivitet av blærekreft ( /= T2). (P = 0,013 og p = 0,018).
Konklusjon
ADC verdier er assosiert med cellesyklus og proliferativ biomarkører og gjør dermed reflektere invasiv og proliferativ potensial i blærekreft. ADC og p53 er begge uavhengige prognostiske faktorer for muskel invasivitet i blærekreft
Citation. Sevcenco S, Haitel A, Ponhold L, Susani M, Fajkovic H, Shariat SF, et al. (2014) Kvantitative Tilsynelatende diffusjonskoeffisienten Målinger oppnås ved 3-Tesla MR er korrelert med Biomarkører av blærekreft proliferativ aktivitet. PLoS ONE ni (9): e106866. doi: 10,1371 /journal.pone.0106866
Editor: Peter C. Svart, University of British Columbia, Canada
mottatt: May 23, 2014; Godkjent: 08.08.2014; Publisert: 09.09.2014
Copyright: © 2014 Sevcenco 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
Data Tilgjengelighet:. Den forfatterne bekrefter at for godkjente grunner, noen tilgangsbegrensninger gjelder datagrunnlaget funnene. Etter politikken til Medical University of Vienna, data er tilgjengelige fra Institutt for Biomedical Imaging og bildeveiledet biopsi (kontakt Dr. Pascal Baltzer ved + 43-1-40400-48180 eller via e-post: [email protected] .at) for forskere som oppgir grunnen (dvs. sekundær dataanalyse) for tilgang til konfidensielle data
finansiering. forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer.
Innledning
Blærekreft er en ondartet sykdom som forårsaker betydelig sykelighet og dødelighet. For optimal klinisk behandling av pasienter med blærekreft, en nøyaktig forutsigelse av de enkelte kreft biologisk oppførsel er nødvendig. Imidlertid er standard prognostiske faktorer som patologisk staging og gradering begrenset i denne sammenheng [1].
Derfor molekylære biomarkører tatt fra vevsprøve har blitt stadig mer etterforsket for å overvinne disse begrensningene og å forutsi nøyaktig svulst klasse og scene [2]. Tidligere studier basert på cellesyklus og tumor spredning markører (p53, p21, Ki67) har vist en prognostisk rolle om pasientenes prognose med muskel og ikke-muskel blærekreft [1], [2]. Computertomografi og magnetisk resonans imaging (MRI) er jevnlig brukt for lokal oppsetning av blærekreft [3]. En av de nyere utviklingen i MR er bruken av Diffusion Dominert Magnetic Resonance Imaging (DW-MRI). Denne teknikken måler vann diffusjon ved innsetting av bevegelses sondering gradienter i en rask T2-vektet Echo Planar Imaging sekvens. En vann diffusjon avhengig signaltap forårsaket av spin de-innfasing kan kvantifiseres ved hjelp av Apparent Diffusion Coefficient (ADC). Nyere studier har vist lovende potensial for DW-MRI for deteksjon, sortering og iscenesettelse i blærekreft [4] – [6]. Mikrostruktur endringer i blærekreft målt ved ADC verdier korrelerer med histopatologiske karakter og scene [7], [8].
I tillegg til disse kliniske prognostiske faktorer, en fersk studie har vist en invers korrelasjon mellom ADC verdi og proliferativ aktivitet som målt ved Ki67 [9]. Derfor kan ADC beskrives som en potensiell biomarkør reflekterer invasiv og proliferativ potensial i blærekreft.
Derfor, for å følge denne veien fra forskning, er målet med denne studien var å undersøke sammenhengen av ADC verdier med cellesyklus og proliferativ biomarkører (p53, p21, Ki67) og å etablere sin potensielle rolle som en ikke-invasiv biomarkør for prediksjon av cellesyklus, proliferativ aktivitet og biologiske aggressivitet i blærekreft.
Materialer og Metoder
Pasienter
Pasienter med mistanke om blærekreft som gjennomgikk 3,0 Tesla DW-MR av blæren før TUR-B, og i tilfelle av muskel invasiv blærekreft, etter radikal cystektomi var kvalifisert for denne prospektive studien som ble godkjent av etisk vurdering styret av det medisinske universitetet i Wien (registreringsnummer 1749/2012). Kun pasienter med histopathologically påvist blærekreft ble inkludert i vår analyse. Alle pasienter gitt skriftlig informert samtykke for bruk av anonymiserte data inkludert medisinske bilder for formålet med denne studien.
MR protokoll
Undersøkelsen ble utført ved bruk av en hel kropp MR-systemet på en feltstyrke på 3-Tesla (TIM Trio, Siemens, Erlangen, Tyskland). Dedikerte levert av leverandør faset array-mottakerspoler ble brukt for bildeopptak. Bildebehandling protokollen inkluderte en Echo-Planar-Imaging basert Diffusion Weighted Imaging (DWI) sekvens (TR 7500 ms, TE
eff 84 ms, 3 b-verdier: 50, 400, 1000, s /mm
2, parallell avbildning ved hjelp GRAPPA faktor 2, mottakerbåndbredde 1736 Hz, ekko avstand 0,92 ms, romlig oppløsning 1,8 * 1,5 * 5 mm, oppkjøp tid 6 min.) Pixel-messig monoeksponensiell regresjon av målte signalintensitetsverdier på ulike b-verdier ble brukt til å beregne tilsynelatende diffusjonskoeffisienten kart
Histologi og Immunohistochemistry
de histologiske prøver tatt fra TUR-B, og i tilfelle av muskel invasiv blærekreft, ble radikal cystektomi immunohistochemically farget for følgende markører:. p53, p21, og Ki67. To bord-sertifisert uropathologists anmeldt farget skiver blindet til DW-MR resultater. Videre ble histologisk grad og T-stadium klassifisert i henhold til WHO 2004 og 2009 TNM klassifisering, henholdsvis.
For immunhistokjemiske stainings om seriesnitt fra parafin-embedded tumor blokker BenchMark ULTRA IHC /ISH Farging Module (Ventana /Roche) med følgende antistoffer: p53 (Neomarkers, RM-9105-S, 1:50 i 32 min, forbehandling ULTRA CC1-52 min), p21 (Oncogene, OP64, 1:100 for 32 min, forbehandling ULTRA CC1- 36 min), og Ki67 (Novocastra, NCL-Ki67, 1:20 i 1 time 12 min, forbehandling ULTRA CC1-76 min). 500 kjerner ble talt i en trådløs sone, og prosentandel av positive kjerner per areal ble evaluert i hver prøve. p53 immunoreaktivitets ble ansett endres når prøvene demonstrerte minst ≥10% atom reaktivitet [10]. p21 immunoreaktivitets ble ansett endret når prøvene hadde ≤10% flekker [11]. Ki67 farging ble ansett for å endres når prøvene hadde . 20% reaktivitet [12] [13], [14]
Dataanalyse
Imaging data ble analysert på en dedikert arbeidsstasjon (Siemens Leonardo MMWP, München, Tyskland) ved to uavhengige radiologer opplevde i DW-MR og blærekreft bildebehandling. Solid deler av de undersøkte lesjoner ble nøye identifisert på DWI bilder og ADC verdier ble målt ved å plassere en liten (5-15 piksler) region av interesse (ROI) på kartet ADC unngå postsurgical endringer, nekrose eller cystisk tumor deler. I tillegg ble en ROI plassert i upåvirket blæreveggen. De gjennomsnittlige ADC-verdiene ble notert for videre analyse. Lesjon størrelse ble målt ved hjelp av elektroniske kalippere på MR-bildet.
Statistisk analyse
Statistisk analyse ble utført etter å ha testet den normale fordelingen av data ved hjelp av Kolmogorov-Smirnoff test. ADC måling reproduserbarhet ble løst ved beregning av variasjonskoeffisienten og intra korrelasjonskoeffisient. Multiple nonparametric Spearman korrelasjonsanalyser av gjennomsnitts ADC verdier av både lesere med immunohistochemically vurderes prognostiske faktorer og clinicopathological funksjoner ble utført og resultatene visualisert som et fargekodet korrelasjonsmatrise. P-verdier 0,05 ble betraktet som signifikant i denne utforskende korrelasjonsanalyse. Ved hjelp av klinisk vanlige grenseverdier for dikotomisering av immunohistochemically målte biomarkører, ble Mann-Whitney-U tester utført for å bevise gruppeforskjeller. For multivariate identifisering av uavhengige prediktorer for clinicopathologic prognostiske faktorer, binær logistisk regresjon med spoling valg basert på sannsynlighetsforhold (oppføring og fjerne begrensninger på 0,05 og 0,1, henholdsvis) ble utført. Nagelkerkes R-squared og Hosmer og Lemeshow test ble beregnet for å demonstrere gyldigheten av regresjonsmodeller. Forutsannsynlig ble lagret som en variabel og arealet under ROC-kurven (AUC) av hver modell ble beregnet ved hjelp av ROC analyse.
Alle statistiske analyser ble utført ved hjelp av programvare R-statistikk (versjon 3.0.3 » varm valp «, R foundation), MedCalc 13 (MedCalc, Mariakerke, Belgia) og SPSS 22 (IBM).
Resultater
Førti-en pasienter (gjennomsnittsalder 68y, range 41- 89 år, ni kvinnelige, 31 mannlige) ble inkludert. Av disse trettisju pasientene gjennomgikk MR før TUR-B. Fire pasienter ble undersøkt med MR én til 27 dager etter TUR-B før cystektomi. Alle fire pasientene viste klumpete restsykdom på MR. Det var 20 Ta, 11 T1 og 10 T2 urothelial karsinom. Elleve pasienter med stadium T1 fått BCG behandling i ett år, og ingen pasienter gjennomgikk stråling eller neoadjuvant kjemoterapi. Median lesjon størrelse var 13 mm (IQR 19 mm) med et område på 4-80 mm. Median tid mellom TUR-B og MR var to dager, som strekker seg mellom 28 dager før til 27 dager etter TUR-B
Median blærekreft lesjon ADC verdi var 1.032 (IQR 0,449) * 10
. – 3 mm
2 /S. Variasjonskoeffisienten mellom både lesere var 7,7%, den intra korrelasjonskoeffisienten var 0,97. Median ADC verdien av den upåvirket blæreveggen (1,338, IQR 0,384 * 10
-3 mm
2 /s) var betydelig høyere enn den ADC-verdien av blærekreft (P = 0,000018). Vi identifiserte betydelige sammenhenger (P 0,05) mellom clinicopathological faktorer, prognostiske immunhistokjemiske markører og ADC verdier hentet fra DW-MR. Angå clinicopathological faktorer, ble ADC verdier omvendt korrelert med tumorstørrelse (P = 0,000277), scene (P = 0,000002), lymphovascular invasjon (P = 0.004) og klasse (P = 6 * 10
-10) . Angående molekylære biomarkører, ble en svak positiv korrelasjon observert mellom ADC og p21 (P = 0,038) og en moderat negativ korrelasjon var til stede mellom ADC og p53 (0,024) og Ki67 (P = 0,007) uttrykk. Detaljer om korrelasjonskoeffisienter er gitt i en korrelasjonsmatrise (figur 1)
Blanke områder indikerer en ikke-signifikant korrelasjon definert av en P-verdi på .. 0,01
Bruk av klinisk cut -off verdier for immunohistochemically avledet prognostiske faktorer, identifisert Mann-Whitney-U test betydelige ADC gruppeforskjeller mellom p53 og Ki67 (tabell 1).
Når det gjelder prognostiske faktorer og clinicopathological faktorer, positive korrelasjoner var identifisert av tumorstørrelse for p53 (P = 0,013) og Ki67 (P = 0,018). Stage, lymphovascular invasjon (LVI) og gradering ble hver negativt korrelert med p21 (P = 0,001, P = 0,001 og P = 0,0002, henholdsvis) og positivt korrelert med p53 (P = 0,0005, P = 0,001 og P = 0,0002, henholdsvis) og Ki67 (P = 0,001, P = 0,0003 og P = 0,012, henholdsvis; jf figur 1 og tabell 2)
for å kunne identifisere uavhengige prediktive faktorer for clinicopathological variabler, multivariat logistisk regresjonsanalyse var. utført. ADC og p53 var begge uavhengige prediktorer for muskel invasjon (P 0,05, henholdsvis, jf tabell 3). Både p21 og p53 var uavhengige prediktorer for lymphovascular invasjon; ADC og p21 var uavhengige prediktorer for svulst klasse. Angående lesjon størrelse, ADC var den eneste uavhengige variable valgt av regresjonsmodellen (P = 0,019). Detaljerte regresjonsparametere Resultatene er gitt i tabell 3. Representative kliniske eksempler er gitt i figur 2, figur 3 og figur 4.
ADC-verdien ble målt til 0,655 * 10
-3 mm
2 /s . Nederste raden viser immunhistokjemiske stainings. Andel av positive celler var 92% (P53), 69% (Ki67) og 1% (P21). Histopatologi viste muskel invasiv høyverdig blærekreft scenen T2a.
ADC verdi ble målt til 1,081 * 10
-3 mm
2 /s. Nederste raden viser immunhistokjemiske stainings. Andel av positive celler var 6% (P53), 12% (Ki67) og 71% (P21). Histopatologi viste ikke-muskel invasiv lavgradig blærekreft scenen Ta.
ADC verdi ble målt til 0,539 * 10
-3 mm
2 /s. Nederste raden viser immunhistokjemiske stainings. Prosentandelen av positive celler var 0% (P53), 8% (Ki67) og 23% (P21). Histopatologi viste ikke-muskel invasiv høyverdig blærekreft scenen T1a.
Diskusjoner
Denne studien viste signifikant korrelasjon mellom ADC verdier hentet fra DW-MR og clinicopathological prognostisk kriterier, spesielt histologisk grad, tumorstørrelse og muskel invasivitet. Videre ble signifikante sammenhenger mellom ADC verdier og den prognostiske immunohistochemically avledet biomarkører p53, p21 og Ki67 identifisert. Til tross for kryss-korrelasjoner, ADC var en uavhengig prediktor for blærekreft scenen og karakteren som er identifisert av multivariat analyse. Aggressiv muskel invasiv kreft i urinblæren er tilstede med lav ADC-verdier og en høy fraksjon av Ki67-positive celler. Disse funnene logisk passer til hverandre: en aggressiv svulst viser en høy spredningshastighet som reflekteres av Ki67 målinger mens et resultat av denne høye formeringshastigheten fører til en økning i cellularitet, redusere andelen av ekstracellulære til intracellulære plass. ADC målingene reflektere vann diffusjon i det ekstracellulære rom og er relativt redusert i svært proliferative svulster [15]. Imidlertid er grunnen til at ADC-verdier er redusert i aggressive kreftformer er ikke fullt ut forstått, som flere forfattere i flere organer vist assosiasjoner mellom ADC-verdier og cellularitet av tumoren formeringshastigheten, men disse korrelasjoner er svake til moderate og således i god overensstemmelse med våre egne funn [9], [16] – [18]. Videre undersøkte vi p53 og p21: p53 er også assosiert med tumorstadium, patologisk tumor karakter og lymphovascular invasjon. Videre studier har rapportert at p53 over-ekspresjon er assosiert med høy kvalitet og høyere stadium i pasienter med blærekreft [19]. Det har også blitt etablert som p53 er en uavhengig faktor for prediksjon av tilbakefall progresjon og dødelighet i blærekreft [19]. Nylige studier har vist at en kombinasjon av cellesyklus regulatorer for eksempel p53, p21, p27 og cyklin e1 gir overlegen prognostisk informasjon i forhold til disse markørene analysert uavhengig er [2]. Sammenhengen mellom ADC, Ki67, p53 og p21 understreker at ADC verdier er forbundet med visse fenotyper av blærekreft, viser lavere verdier i muskel invasiv og høyverdig svulster. Grunnen til at vi bør være interessert i en annen markør for malignitet er åpenbar: mens immunohistochemically avledet prognostiske markører kreve invasiv vev prøvetaking og menneskelig samhandling i å velge representative lysbilder for analyse, ADC verdiene representerer resultatet av en ikke-invasiv, tredimensjonal og kvantitativ test. Men basert på våre foreløpige resultater, ADC verdier kan også ha en trinnvis prognostisk verdi og er ikke en erstatning for andre prognostiske markører. Det har blitt foreslått i en fersk gjennomgang, at en kombinasjon av prognostiske markører i blærekreft kan være nødvendig å gi en komplett beskrivelse av det underliggende tumor patologi i denne heterogene sykdommen [19].
Vi er ikke de første for å beskrive sammenhengen mellom ADC-verdier og clinicopathological funksjoner i blærekreft, [6], [8], [9], [20], [21]. Mens våre resultater er i samsvar med disse tidligere studier, er lite kjent om sammenhengen mellom ADC verdier og prognostiske biomarkører. Så vidt vi vet, bare Kobayashi et al. gjennomført en studie på sammenhengen mellom ADC, Ki67 og clinicopathological funksjoner i blærekreft [9]. Våre resultater gå sammen med dette før studien, som viser en lignende korrelasjonskoeffisient mellom Ki67 og ADC (-0,47 i vår studie og -0,57 i studien av Kobayashi et al.). Forfatterne konkluderte med at ADC verdier er en biomarkør for blærekreft aggressivitet [9]. Vår studie går utover denne første studien, som inkluderte vi ytterligere markører for cellesyklusen og deres assosiasjoner til både ADC verdier og clinicopathological faktorer. Av notatet, bortsett lymphovascular invasjon, ADC verdier var uavhengig prediktiv av alle viktige clinicopathological funksjoner som klasse og stadium i blærekreft.
Vi er forpliktet til å nevne begrensninger i studien. For det første antallet pasienter inkludert i denne studien er heller lav. Dette understreker pilotstudien karakter av vår forskning. Det må understrekes at utforskende multivariate modellene som presenteres i denne teksten ikke kan direkte brukes i klinisk praksis som de ikke er prospektivt validert under de samme forholdene som de underliggende dataene ble samlet inn. Men de positive sammenhenger mellom de enkelte undersøkte faktorer og de beregnede multivariate modellene har hvert påvist statistisk signifikans og understreker interessen for videre forskning på dette temaet. Videre vi ikke undersøke retest reliabilitet data på variasjon av ADC målinger hvis målt på to forskjellige anledninger i samme pasient. Den lave varianten av ADC målinger i ulike svulster i denne studien tyder på det sterkeste en lav re-test variasjon. Som vår studie var ment som en utforskende analyse for å identifisere kryss sammenhenger mellom ADC verdier og prognostiske biomarkører med clinicopathological funksjoner. Standardisering og pålitelighetsanalyser er dermed utenfor rammen av denne artikkelen. Variasjonskoeffisienten mellom ulike lesere på de samme bildene var lav.
Selv om vi identifisert korrelasjoner med clinicopathological og immunhistokjemiske prognostiske faktorer, mulig prediksjon av pasientens utfall i form av sykdom og total overlevelse ville være av primær klinisk renter. Men foreninger identifisert i vår studie er svært tankevekkende av en prognostisk verdi av ADC verdier for pasientenes utfall.
I konklusjonen, er ADC verdier både korrelert med endret proliferativ aktivitet i blærekreft målt ved immunhistokjemiske biomarkører og , ytterligere, korrelert med prognostisk relevant clinicopathological presentasjon av blærekreft. Multivariat statistikk viste ADC verdier som en selvstendig prediktor for BCA gradering, størrelse og muskel invasjon. Av de undersøkte immunhistokjemiske biomarkører, p21 og p53 var prediktiv av LVI og p53 bidratt uavhengig av muskel invasjon og svulst klasse prediksjon. Våre funn understreker den potensielle rolle ADC verdier som en selvstendig og additiv diagnostisk biomarkør for prediksjon av blærekreft biologiske aggressivitet og gi grunnlag for videre studier som validerer nytten av disse funnene for klinisk beslutningstaking.
