Визуализирующий биомаркер

Биомаркер визуализации — это биологическая особенность или биомаркер , обнаруживаемый на изображении. ^{[ 1 ]} В медицине визуализирующий биомаркер — это особенность изображения, имеющая отношение к диагнозу пациента. часто используется ряд биомаркеров Например, для определения риска рака легких . Во-первых, простое поражение легкого, обнаруженное с помощью рентгена , КТ или МРТ, может привести к подозрению на новообразование . Само поражение служит биомаркером, но мельчайшие детали поражения также служат биомаркерами и могут в совокупности использоваться для оценки риска новообразования. Некоторые из визуализирующих биомаркеров, используемых при оценке узлов в легких, включают размер, спикуляцию , кальцификацию, кавитацию, расположение в легких, скорость роста и скорость метаболизма. Каждая часть информации на изображении представляет собой вероятность . Спикуляция увеличивает вероятность того, что поражение является раком. Медленный темп роста указывает на доброкачественность. Эти переменные можно добавить к анамнезу пациента, физическому осмотру, лабораторным исследованиям и патологии для постановки предполагаемого диагноза. Визуализирующие биомаркеры можно измерить с помощью нескольких методов, таких как КТ, электроэнцефалография , магнитоэнцефалография и МРТ.

История

Визуализирующие биомаркеры так же стары, как и сам рентген . Особенность рентгенограммы, обозначающая какую-либо патологию, была впервые названа «рентгеновскими признаками» в честь Вильгельма Рентгена , первооткрывателя рентгеновских лучей. ^{[ 2 ]} По мере развития и расширения области медицинской визуализации, включающей многочисленные методы визуализации, биомаркеры визуализации также росли, как по количеству, так и по сложности, как, наконец, и в химической визуализации .

Биомаркеры количественной визуализации

Биомаркеры количественной визуализации (QIB) представляют собой объективную характеристику, полученную из изображения in vivo, измеренную по шкале отношений или интервалов, в качестве индикаторов нормальных биологических процессов, патогенных процессов или ответа на терапевтическое вмешательство . ^{[ 3 ]} Преимущество QIB перед биомаркерами качественной визуализации заключается в том, что они лучше подходят для последующего наблюдения за пациентами или в клинических исследованиях. Примерами часто используемого QIB являются критерии RECIST , измеряющие изменение размера опухоли для оценки ответа на лечение у пациентов с раком, сканирование шеи, используемое для пренатального скрининга, или оценка нагрузки на очаги поражения и атрофии головного мозга у пациентов с рассеянным склерозом .

Использование в клинических испытаниях

Клинические испытания , как известно, являются одним из наиболее ценных источников данных в доказательной медицине . Чтобы фармацевтический препарат, устройство или процедура были одобрены для регулярного использования в США, они должны пройти тщательные клинические испытания и продемонстрировать достаточную эффективность. К сожалению, клинические испытания также чрезвычайно дороги и отнимают много времени. Конечные точки , такие как заболеваемость и смертность, используются в качестве показателей для сравнения групп в рамках клинического исследования. Самая основная конечная точка, используемая в клинических исследованиях, смертность, требует многих лет, а иногда и десятилетий наблюдения, чтобы получить достаточную оценку. Заболеваемость, хотя ее потенциально можно измерить быстрее, чем смертность, также может быть очень трудной конечной точкой для клинического измерения, поскольку она часто очень субъективна. Это некоторые из причин, по которым биомаркеры все чаще используются в клинических испытаниях для обнаружения тонких изменений в физиологии и патологии до того, как их можно будет обнаружить клинически. Биомаркеры действуют как суррогатные конечные точки . Использование суррогатных конечных точек Было показано, что он значительно сокращает время и ресурсы, используемые в клинических испытаниях. Поскольку суррогатные конечные точки позволяют исследователям оценивать маркер, а не пациента, это позволяет участникам действовать в качестве собственного контроля и во многих случаях упрощает ослепление.

В дополнение к суррогатным конечным точкам биомаркеры визуализации могут использоваться в качестве прогностических классификаторов , чтобы помочь в выборе подходящих кандидатов для конкретного лечения. Прогнозирующие классификаторы часто используются в молекулярной визуализации , чтобы гарантировать ферментативный ответ на лечение.

Одобрение FDA суррогатных конечных точек

Конгресс США и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов признали ценность биомаркеров визуализации, о чем свидетельствуют недавние действия, поощряющие их использование. Закон о модернизации FDA 1997 года был принят для улучшения процесса регулирования медицинской продукции. Раздел 112 Закона дает явные полномочия давать ускоренное одобрение препаратов для лечения серьезных заболеваний, если доказано, что они оказывают влияние на суррогатный конечный результат, который разумно указывает на клиническую пользу. Другие положения позволяют осуществлять мониторинг продуктов после их утверждения на рынке, чтобы гарантировать эффективность суррогатных конечных точек, и требуют от FDA создания программы, которая способствует разработке и использованию суррогатных конечных точек для лечения серьезных заболеваний. Хотя в законе конкретно не упоминается использование суррогатных конечных точек для медицинских устройств, раздел 205 требует, чтобы при их одобрении использовались «наименее обременительные необходимые средства». ^{[ 4 ]} Эта формулировка является гораздо более общей, чем положение о фармацевтических препаратах, но общепринято, что суррогатные конечные точки часто квалифицируются как «наименее обременительные средства».

Квалификация и валидация

Развитие понимания клинической значимости конкретных биомаркеров может оказаться трудным процессом. необходимо пройти два этапа сертификации суррогатную конечную точку, Чтобы полностью установить : квалификация и проверка. Чтобы биомаркер стал квалифицированным, он должен пройти несколько формальный процесс квалификации. Запрос должен быть отправлен в IPRG, чтобы квалифицировать визуализирующий биомаркер для конкретного использования. Группа по проверке квалификации биомаркеров, набранная из подразделений доклинической и клинической экспертизы, оценивает контекст и доступные данные, касающиеся биомаркера. Они также оценивают методы и результаты стратегии квалификационного исследования и в конечном итоге принимают решение о принятии или отклонении. После квалификации биомаркер может иметь ограниченное применение в качестве суррогатной конечной точки . Их можно использовать в клинических исследованиях фазы I и II , но можно использовать только в исследованиях фазы III для раннего анализа бесполезности.

Существует два этапа проверки: вероятная проверка и известная проверка. «Вероятная проверка» требует широкого согласия в медицинском или научном сообществе относительно ее эффективности. «Известная проверка» требует научной основы или совокупности доказательств, которые, по-видимому, разъясняют эффективность маркера. ^{[ 5 ]} Для полной валидации биомаркер должен продемонстрировать, что различия между лечением и контролем аналогичны различиям между лечением и контролем в отношении клинических результатов. Недостаточно просто продемонстрировать, что люди, реагирующие на биомаркеры, выживают дольше, чем те, кто не реагирует на биомаркеры.

Качество

Ниже приведены три показателя качества для определения силы биомаркера для использования в клинических испытаниях. ^{[ 6 ]}

Наличие визуализирующего биомаркера тесно связано или связано с наличием целевого заболевания или состояния.
Обнаружение и/или количественное измерение визуализирующего биомаркера является точным, воспроизводимым и выполнимым с течением времени.
Измеряемые изменения биомаркера визуализации с течением времени тесно связаны или связаны с успехом или неудачей терапевтического эффекта и истинной конечной точкой оцениваемой медицинской терапии.

Организации

Поскольку проект составления библиотеки проверенных биомаркеров требует огромного количества ресурсов, FDA поощряет создание консорциумов между государственными и частными организациями, чтобы облегчить обмен данными для квалификации и проверки биомаркеров.

Консорциум биомаркеров был создан Фондом национальных институтов здравоохранения , Национальным институтом здравоохранения , управления по контролю за продуктами и лекарствами , а также фармацевтическими исследованиями и производителями Америки . Это государственно-частное партнерство в области биомедицинских исследований, целью которого является предоставление грантов на сбор данных для квалификации клинических биомаркеров.

Консорциум прогнозного тестирования безопасности был создан Институтом критического пути и Управлением по контролю за продуктами и лекарствами для разработки структуры, необходимой для обмена данными между его членами, чтобы упростить квалификацию биомаркеров. Они также работают с регулирующими органами над заменой нынешнего неструктурированного процесса квалификации.

В 2001 году отделение радиологии Массачусетской больницы общего профиля основало Центр биомаркеров в визуализации MGH, центр, призванный поощрять разработку и использование биомаркеров для визуализации. Их первоначальный проект заключался в каталогизации известных биомаркеров, чтобы сделать их доступными для ученых, регулирующих органов и представителей промышленности (теперь они доступны на их веб-сайте). Каталог включает патологию, специфичную для биомаркеров, исследователей, участвовавших в создании и использовании биомаркера, а также методы, используемые при обнаружении биомаркера.

Международный консорциум биомаркеров рака был создан для оказания помощи в открытии биомаркеров путем облегчения скоординированных исследований и использования ресурсов. Каждая международная команда выбирает место(а) рака для исследования, функционирует независимо и обеспечивает собственное финансирование. Президент организации Леланд Хартвелл — лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 2001 года.

Единые протоколы визуализации в клинических исследованиях (UPICT) были созданы Американским колледжем радиологии .

Группы оценки реакции на визуализацию были созданы Национальным институтом рака и AACI для повышения роли визуализации в оценке ответа на терапию и для расширения применения количественных, анатомических, функциональных и молекулярных конечных точек визуализации в клинических терапевтических исследованиях. Направлен на укрепление клинического сотрудничества между учеными-визуализаторами и исследователями-онкологами.

Инициатива по квалификации онкологических биомаркеров была создана Управлением по контролю за продуктами и лекарствами и Национальным институтом рака для квалификации новых биомаркеров рака. Их первый проект включает ПЭТ-визуализацию неходжкинской лимфомы .

Ссылки

^ Смит Дж.Дж., Соренсен А.Г., Тралл Дж.Х. (июнь 2003 г.). «Биомаркеры в визуализации: реализация будущего радиологии». Радиология . 227 (3): 633–8. дои : 10.1148/radiol.2273020518 . ПМИД 12663828 .
^ Мешан, Фаррер-Мешан, Рентгеновские признаки в клинической диагностике, Компания WB Saunders, Филадельфия, 1956
^ Кесслер Л.Г., Барнхарт Х.Х., Баклер А.Дж., Чоудхури К.Р., Кондратович М.В., Толедано А., Гимарайнш А.Р., Филиче Р., Чжан З., Салливан, округ Колумбия (февраль 2015 г.). «Новая наука о количественной терминологии и определениях биомаркеров визуализации для научных исследований и нормативных документов». Статические методы Med Res . 24 (1): 9–26. дои : 10.1177/0962280214537333 . ПМИД 24919826 . S2CID 21413242 .
^ Смит Дж.Дж., Шиджан А.М. (2000). «Определение «наименее обременительных средств» в соответствии с Законом о модернизации Управления по контролю за продуктами и лекарствами 1997 года». Закон о пищевых продуктах и лекарствах J . 55 (3): 435–47. ПМИД 11824468 .
^ Гудсайд Ф., Фру Ф. (март 2007 г.). «Пилотный процесс квалификации биомаркеров в Управлении по контролю за продуктами и лекарствами США» . ААПС Дж . 9 (1): Е105–8. дои : 10.1208/aapsj0901010 . ПМК 2751298 . ПМИД 17408233 .
^ Шацкин А, Гейл М (2002). «Перспективы и опасности суррогатных конечных точек в исследованиях рака» . Нат Преподобный Рак . 2 (1): 19–27. дои : 10.1038/nrc702 . ПМИД 11902582 . S2CID 1959952 .

[pmid12663828-1] Смит Дж.Дж., Соренсен А.Г., Тралл Дж.Х. (июнь 2003 г.). «Биомаркеры в визуализации: реализация будущего радиологии». Радиология . 227 (3): 633–8. дои : 10.1148/radiol.2273020518 . ПМИД 12663828 .

[2] Мешан, Фаррер-Мешан, Рентгеновские признаки в клинической диагностике, Компания WB Saunders, Филадельфия, 1956

[pmid24919826-3] Кесслер Л.Г., Барнхарт Х.Х., Баклер А.Дж., Чоудхури К.Р., Кондратович М.В., Толедано А., Гимарайнш А.Р., Филиче Р., Чжан З., Салливан, округ Колумбия (февраль 2015 г.). «Новая наука о количественной терминологии и определениях биомаркеров визуализации для научных исследований и нормативных документов». Статические методы Med Res . 24 (1): 9–26. дои : 10.1177/0962280214537333 . ПМИД 24919826 . S2CID 21413242 .

[pmid11824468-4] Смит Дж.Дж., Шиджан А.М. (2000). «Определение «наименее обременительных средств» в соответствии с Законом о модернизации Управления по контролю за продуктами и лекарствами 1997 года». Закон о пищевых продуктах и лекарствах J . 55 (3): 435–47. ПМИД 11824468 .

[pmid17408233-5] Гудсайд Ф., Фру Ф. (март 2007 г.). «Пилотный процесс квалификации биомаркеров в Управлении по контролю за продуктами и лекарствами США» . ААПС Дж . 9 (1): Е105–8. дои : 10.1208/aapsj0901010 . ПМК 2751298 . ПМИД 17408233 .

[6] Шацкин А, Гейл М (2002). «Перспективы и опасности суррогатных конечных точек в исследованиях рака» . Нат Преподобный Рак . 2 (1): 19–27. дои : 10.1038/nrc702 . ПМИД 11902582 . S2CID 1959952 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]