Визуальный биомаркер - Imaging biomarker

An визуализирующий биомаркер это биологическая особенность, или биомаркер обнаруживается на изображении.[1] В медицине визуализирующий биомаркер - это характеристика изображения, имеющая отношение к диагнозу пациента. Например, ряд биомаркеров часто используется для определения риска рак легких. Во-первых, простое поражение легкого, обнаруженное рентгеновский снимок, CT, или же МРТ может привести к подозрению в новообразование. Само поражение служит биомаркером, но мельчайшие детали поражения также служат биомаркерами и в совокупности могут использоваться для оценки риска новообразования. Некоторые из биомаркеров изображения, используемых в узелок в легких оценка включает размер, спикуляция, кальциноз, кавитация, расположение в легких, скорость роста и скорость метаболизма. Каждый фрагмент информации на изображении представляет собой вероятность. Спикуляция увеличивает вероятность рака. Медленный рост свидетельствует о доброкачественности. Эти переменные могут быть добавлены к истории болезни пациента, физическому осмотру, лабораторным исследованиям и патологии для постановки предлагаемого диагноза. Биомаркеры изображения можно измерить с помощью нескольких методов, таких как КТ, электроэнцефалография, магнитоэнцефалография, и МРТ.

История

Биомаркеры визуализации так же стары, как рентгеновский снимок сам. Особенность рентгенограммы, отображающая какую-то патологию, впервые была придумана «Рентген-признаки» после Вильгельм Рентген, первооткрыватель рентгеновского излучения.[2] По мере развития и расширения области медицинской визуализации, включая многочисленные методы визуализации, биомаркеры визуализации также росли, как в количестве, так и в сложности. химическая визуализация.

Биомаркеры количественной визуализации

А биомаркеры количественной визуализации (QIB) - это объективная характеристика, полученная из изображения in vivo, измеренная по шкале соотношений или интервалов, как индикаторы нормальных биологических процессов, патогенных процессов или реакции на терапевтическое вмешательство.[3] Преимущество QIB по сравнению с качественными биомаркерами визуализации заключается в том, что они лучше подходят для последующего наблюдения за пациентами или в клинических испытаниях. Примеры часто используемых QIB: RECIST критерии, измеряющие эволюцию размера опухоли для оценки ответа на лечение пациентов с раком, Сканирование затылочной кости используется для пренатального скрининга или оценки нагрузки поражения и атрофии мозга у пациентов с рассеянный склероз.

Использование в клинических испытаниях

Клинические испытания известны как один из наиболее ценных источников данных в доказательной медицине. Чтобы лекарство, устройство или процедура были одобрены для регулярного использования в США, они должны быть тщательно протестированы в клинических испытаниях и продемонстрировать достаточную эффективность. К сожалению, клинические испытания также чрезвычайно дороги и требуют времени. Конечные точки такие как заболеваемость и смертность, используются в качестве показателей для сравнения групп в рамках клинического исследования. Самый простой конечная точка используется в клинических испытаниях, смертности, требуются годы, а иногда и десятилетия последующего наблюдения для достаточной оценки. Заболеваемость, хотя ее 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 незначительных изменений физиологии и патологии до того, как они будут обнаружены клинически. Биомаркеры действуют как суррогатные конечные точки. Использование суррогатные конечные точки было показано, что значительно сокращается время и ресурсы, используемые в клинических испытаниях. Поскольку суррогатные конечные точки позволяют исследователям оценивать маркер, а не пациента, это позволяет участникам действовать как собственный контроль и во многих случаях упрощает ослепление.

В добавление к суррогатные конечные точки, биомаркеры изображения могут использоваться как предсказательные классификаторы, чтобы помочь в выборе подходящих кандидатов для конкретного лечения. Прогностические классификаторы часто используются в молекулярная визуализация для обеспечения ферментативного ответа на лечение.

Утверждение FDA суррогатных конечных точек

В Конгресс США и Управление по контролю за продуктами и лекарствами признали ценность визуализирующих биомаркеров, о чем свидетельствуют недавние действия, поощряющие их использование. Закон о модернизации FDA 1997 г. был принят с целью улучшения процесса регулирования для медицинских продуктов. Раздел 112 Закона дает четкие полномочия выдавать ускоренное одобрение препаратов, которые лечат серьезные состояния, если доказано, что они оказывают влияние на суррогатную конечную точку, которая обоснованно указывает на клиническую пользу. Другие положения позволяют осуществлять мониторинг продуктов после утверждения на рынке, чтобы гарантировать эффективность суррогатных конечных точек, и требуют, чтобы FDA разработало программу, которая способствует разработке и использованию суррогатных конечных точек для 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] Формулировка гораздо более общая, чем положение о фармацевтических препаратах, но общепринято, что суррогатные конечные точки часто квалифицируется как «наименее обременительное средство».

Квалификация и проверка

Понимание клинической значимости конкретных биомаркеров может быть трудным процессом. Есть два этапа сертификации для суррогатная конечная точка будут полностью установлены: квалификация и валидация. Чтобы биомаркер получил квалификацию, он должен пройти формальный процесс квалификации. Запрос должен быть отправлен в IPRG, чтобы квалифицировать биомаркер изображения для конкретного использования. Группа проверки квалификации биомаркеров, набранная из отделов доклинической и клинической проверки, 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 использование в качестве суррогатная конечная точка. Их можно использовать в фазах I и II. клинические испытания, но может использоваться только в III фаза испытаний для раннего анализа бесполезности.

Есть два этапа проверки, вероятная проверка и известная проверка. «Вероятное подтверждение» требует широкого согласия в медицинском или научном сообществе относительно его эффективности. «Известная валидация» требует научной основы или совокупности доказательств, которые, по-видимому, разъясняют эффективность маркера.[5] Для полной проверки биомаркер должен продемонстрировать, что различия между лечением и контролем аналогичны различиям между лечением и контролем по клиническому исходу. Недостаточно просто продемонстрировать, что те, кто отвечает на биомаркеры, живут дольше, чем те, кто не отвечает на биомаркеры.

Качественный

Ниже приведены 3 показателя качества для определения силы биомаркера для использования в клинических испытаниях.[6]

  1. Присутствие визуализирующего биомаркера тесно связано или связано с наличием целевого заболевания или состояния.
  2. Обнаружение и / или количественное измерение биомаркера изображения является точным, воспроизводимым и осуществимым с течением времени.
  3. Измеренные изменения во времени в визуализирующем биомаркере тесно связаны или связаны с успехом или неудачей терапевтического эффекта и истинной конечной точкой, требуемой для оцениваемой медицинской терапии.

Организации

Поскольку проект по составлению 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 Фонд национальных институтов здоровья, Национальный институт здоровья, Управление по контролю за продуктами и лекарствами, и Фармацевтические исследования и производители Америки. Это государственно-частное партнерство в области биомедицинских исследований, целью которого является предоставление грантов для сбора данных для квалификации клинических биомаркеров.

Консорциум прогнозных испытаний безопасности был создан Институт критического пути и Управление по контролю за продуктами и лекарствами разработать структуру, необходимую для обмена данными между ее участниками, чтобы упростить квалификацию биомаркеров. Они также работают с регулирующими органами над заменой ныне неструктурированного процесса квалификации.

В 2001 г. отделение радиологии при г. Массачусетская больница общего профиля, основала MGH Center for Biomarkers in Imaging, центр, призванный поощрять разработку и использование биомаркеров для визуализации. Их первоначальный проект состоял в том, чтобы каталогизировать известные биомаркеры, 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, участвующих в создании и использовании биомаркера, а также методы, используемые при обнаружении биомаркера.

Международный консорциум биомаркеров рака был создан для помощи в открытии биомаркеров путем содействия координированным исследованиям и привлечения ресурсов. Каждая международная команда выбирает онкологические центры для исследования, действует независимо и обеспечивает собственное финансирование. Президент организации, Лиланд Хартвелл, это Нобелевская премия победитель по физиологии / медицине 2001 г.

Единые протоколы визуализации в клинических исследованиях (UPICT) были созданы Американский колледж радиологии.

Группы оценки реакции на визуализацию были созданы Национальный институт 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 испытаниях. Направлен на укрепление клинического сотрудничества между учеными, занимающимися визуализацией, и онкологами.

Инициатива по квалификации онкологических биомаркеров была создана Управление по контролю за продуктами и лекарствами и Национальный институт рака квалифицировать новые биомаркеры рака. Их первый проект включает ПЭТ-визуализацию в неходжкинская лимфома.

Рекомендации

  1. ^ Смит Дж. Дж., Соренсен А. Г., Тралл Дж. Х. (июнь 2003 г.). «Биомаркеры в визуализации: реализуя будущее радиологии». Радиология. 227 (3): 633–8. Дои:10.1148 / радиол.2273020518. PMID  12663828.
  2. ^ Мешан, Фаррер-Мешан, Рентген-признаки в клинической диагностике, У. Saunders Company, Филадельфия, 1956 год.
  3. ^ Кесслер Л.Г., Барнхарт Х.С., Баклер А.Дж., Чоудхури К.Р., Кондратович М.В., Толедано А., Гимараес А.Р., Филис Р., Чжан З., Салливан, округ Колумбия (февраль 2015 г.). «Новая наука о терминологии и определениях биомаркеров количественной визуализации для научных исследований и нормативных документов». Стат Методы Med Res. 24 (1): 9–26. Дои:10.1177/0962280214537333. PMID  24919826.
  4. ^ Смит Дж. Дж., Шайян А. М. (2000). «Определение« наименее обременительных средств »в соответствии с Законом о модернизации Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов 1997 года». Закон о пищевых продуктах J. 55 (3): 435–47. PMID  11824468.
  5. ^ Goodsaid F, Frueh F (март 2007 г.). «Пилотный процесс квалификации биомаркеров в Управлении по контролю за продуктами и лекарствами США». AAPS J. 9 (1): E105–8. Дои:10.1208 / aapsj0901010. ЧВК  2751298. PMID  17408233.
  6. ^ Шацкин А, Гейл М (2002). «Перспективы и опасность суррогатных конечных точек в исследованиях рака». Нат Рев Рак. 2: 19–27. Дои:10.1038 / nrc702.