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Erschienen in: Strahlentherapie und Onkologie 10/2020

05.02.2020 | Original Article

Magnetic resonance imaging-based radiomic features for extrapolating infiltration levels of immune cells in lower-grade gliomas

verfasst von: Xuanwei Zhang, Shuo Liu, Xu Zhao, Xiaobo Shi, Jing Li, Jia Guo, Gabriele Niedermann, Ren Luo, MD, Xiaozhi Zhang, MD

Erschienen in: Strahlentherapie und Onkologie | Ausgabe 10/2020

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Abstract

Purpose

To extrapolate the infiltration levels of immune cells in patients with lower-grade gliomas (LGGs) using magnetic resonance imaging (MRI)-based radiomic features.

Methods

A retrospective dataset of 516 patients with LGGs from The Cancer Genome Atlas (TCGA) database was analysed for the infiltration levels of six types of immune cells using Tumor IMmune Estimation Resource (TIMER) based on RNA sequencing data. Radiomic features were extracted from 107 patients whose pre-operative MRI data are available in The Cancer Imaging Archive; 85 and 22 of these patients were assigned to the training and testing cohort, respectively. The least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) was applied to select optimal radiomic features to build the radiomic signatures for extrapolating the infiltration levels of immune cells in the training cohort. The developed radiomic signatures were examined in the testing cohort using Pearson’s correlation.

Results

The infiltration levels of B cells, CD4+ T cells, CD8+ T cells, macrophages, neutrophils and dendritic cells negatively correlated with overall survival in the 516 patient cohort when using univariate Cox’s regression. Age, Karnofsky Performance Scale, WHO grade, isocitrate dehydrogenase mutant status and the infiltration of neutrophils correlated with survival using multivariate Cox’s regression analysis. The infiltration levels of the 6 cell types could be estimated by radiomic features in the training cohort, and their corresponding radiomic signatures were built. The infiltration levels of B cells, CD8+ T cells, neutrophils and macrophages estimated by radiomics correlated with those estimated by TIMER in the testing cohort. Combining clinical/genomic features with the radiomic signatures only slightly improved the prediction of immune cell infiltrations.

Conclusion

We developed MRI-based radiomic models for extrapolating the infiltration levels of immune cells in LGGs. Our results may have implications for treatment planning.
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3.
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6.
Zurück zum Zitat van den Bent MJ, Brandes AA, Taphoorn MJ, Kros JM, Kouwenhoven MC, Delattre JY, Bernsen HJ, Frenay M, Tijssen CC, Grisold W, Sipos L, Enting RH, French PJ, Dinjens WN, Vecht CJ, Allgeier A, Lacombe D, Gorlia T, Hoang-Xuan K (2013) Adjuvant procarbazine, lomustine, and vincristine chemotherapy in newly diagnosed anaplastic oligodendroglioma: long-term follow-up of EORTC brain tumor group study 26951. J Clin Oncol 31(3):344–350. https://doi.org/10.1200/jco.2012.43.2229CrossRefPubMed van den Bent MJ, Brandes AA, Taphoorn MJ, Kros JM, Kouwenhoven MC, Delattre JY, Bernsen HJ, Frenay M, Tijssen CC, Grisold W, Sipos L, Enting RH, French PJ, Dinjens WN, Vecht CJ, Allgeier A, Lacombe D, Gorlia T, Hoang-Xuan K (2013) Adjuvant procarbazine, lomustine, and vincristine chemotherapy in newly diagnosed anaplastic oligodendroglioma: long-term follow-up of EORTC brain tumor group study 26951. J Clin Oncol 31(3):344–350. https://​doi.​org/​10.​1200/​jco.​2012.​43.​2229CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Sun R, Limkin EJ, Vakalopoulou M, Dercle L, Champiat S, Han SR, Verlingue L, Brandao D, Lancia A, Ammari S, Hollebecque A, Scoazec J‑Y, Marabelle A, Massard C, Soria J‑C, Robert C, Paragios N, Deutsch E, Ferté C (2018) A radiomics approach to assess tumour-infiltrating CD8 cells and response to anti-PD‑1 or anti-PD-L1 immunotherapy: an imaging biomarker, retrospective multicohort study. Lancet Oncol 19(9):1180–1191. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(18)30413-3CrossRefPubMed Sun R, Limkin EJ, Vakalopoulou M, Dercle L, Champiat S, Han SR, Verlingue L, Brandao D, Lancia A, Ammari S, Hollebecque A, Scoazec J‑Y, Marabelle A, Massard C, Soria J‑C, Robert C, Paragios N, Deutsch E, Ferté C (2018) A radiomics approach to assess tumour-infiltrating CD8 cells and response to anti-PD‑1 or anti-PD-L1 immunotherapy: an imaging biomarker, retrospective multicohort study. Lancet Oncol 19(9):1180–1191. https://​doi.​org/​10.​1016/​S1470-2045(18)30413-3CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Bakas S, Zeng K, Sotiras A, Rathore S, Akbari H, Gaonkar B, Rozycki M, Pati S, Davatzikos C (2016) GLISTRboost: combining multimodal MRI segmentation, registration, and biophysical tumor growth modeling with gradient boosting machines for glioma segmentation. In: Brainlesion: glioma, multiple sclerosis, stroke and traumatic brain injuries. BrainLes (Workshop), vol 9556, pp 144–155 https://doi.org/10.1007/978-3-319-30858-6_1CrossRef Bakas S, Zeng K, Sotiras A, Rathore S, Akbari H, Gaonkar B, Rozycki M, Pati S, Davatzikos C (2016) GLISTRboost: combining multimodal MRI segmentation, registration, and biophysical tumor growth modeling with gradient boosting machines for glioma segmentation. In: Brainlesion: glioma, multiple sclerosis, stroke and traumatic brain injuries. BrainLes (Workshop), vol 9556, pp 144–155 https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-30858-6_​1CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Friedman J, Hastie T, Tibshirani R (2010) Regularization paths for generalized linear models via coordinate descent. J Stat Soft 33(1):1–22CrossRef Friedman J, Hastie T, Tibshirani R (2010) Regularization paths for generalized linear models via coordinate descent. J Stat Soft 33(1):1–22CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Kohanbash G, Carrera DA, Shrivastav S, Ahn BJ, Jahan N, Mazor T, Chheda ZS, Downey KM, Watchmaker PB, Beppler C, Warta R, Amankulor NA, Herold-Mende C, Costello JF, Okada H (2017) Isocitrate dehydrogenase mutations suppress STAT1 and CD8+ T cell accumulation in gliomas. J Clin Invest 127(4):1425–1437. https://doi.org/10.1172/JCI90644CrossRefPubMedPubMedCentral Kohanbash G, Carrera DA, Shrivastav S, Ahn BJ, Jahan N, Mazor T, Chheda ZS, Downey KM, Watchmaker PB, Beppler C, Warta R, Amankulor NA, Herold-Mende C, Costello JF, Okada H (2017) Isocitrate dehydrogenase mutations suppress STAT1 and CD8+ T cell accumulation in gliomas. J Clin Invest 127(4):1425–1437. https://​doi.​org/​10.​1172/​JCI90644CrossRefPubMedPubMedCentral
Metadaten
Titel
Magnetic resonance imaging-based radiomic features for extrapolating infiltration levels of immune cells in lower-grade gliomas
verfasst von
Xuanwei Zhang
Shuo Liu
Xu Zhao
Xiaobo Shi
Jing Li
Jia Guo
Gabriele Niedermann
Ren Luo, MD
Xiaozhi Zhang, MD
Publikationsdatum
05.02.2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Strahlentherapie und Onkologie / Ausgabe 10/2020
Print ISSN: 0179-7158
Elektronische ISSN: 1439-099X
DOI
https://doi.org/10.1007/s00066-020-01584-1

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