European Society of Radiology: Optimierte Krebsfrüherkennung durch Kombination von Bildgebung und Biomarker

Biomarker können in Kombination mit Flüssigkeitsbiopsie und Pathologie dazu beitragen, die Krebserkennung und -charakterisierung in den kommenden Jahren zu optimieren. Wie am European Congress of Radiology (ECR 2019) in Wien vorgestellt, sind sie nun auch integraler Bestandteil eines diagnostischen Ansatzes, der darauf abzielt, verschiedene Daten aus Bildgebung, Pathologie und Flüssigkeitsbiopsie zu vereinen.

"Es gibt jetzt einen Ansatz, der davon ausgeht, dass die Diagnose durch die Integration aller drei optimiert wird", sagte Prof. Heinz-Peter Schlemmer, Direktor der Radiologischen Abteilung und Koordinator der bildgebenden und radioonkologischen Forschung am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, am ECR. "Wir suchen seit langem nach quantitativen Bildgebungs-Daten, mit denen wir Krebs frühzeitig erkennen und die Tumoraggressivität, die lokale Infiltration und das metastatische Muster bestimmen, sowie Therapien planen und überwachen können."

Die Kombination von Flüssigbiopsie und Radiologie soll in Zukunft das frühzeitige Erkennen subklinischer Erkrankungen verbessern und letztendlich zu besseren Ergebnissen führen, so Prof. Vicky Goh, Vorsitzende der Abteilung für Clinical Cancer Imaging am King’s College Hospital und Radiologin at Guy’s and St Thomas’ Hospital in London.

"Durch die genaue Lokalisierung und Quantifizierung der Krankheitsbelastung ist es derzeit möglich, die Patientenauswahl für die weitere Therapie zu verbessern", sagte sie. "Gezielte molekulare Bildgebung wird eine immer größere Rolle spielen, insbesondere da Krankheiten früher erkannt und ihre Belastung reduziert wird."

Laut Schlemmer wurde die Morphologie bisher in klinischen Studien als Biomarker zur Quantifizierung der Tumorgröße herangezogen. Während der Therapie kann sie zeigen, ob der Tumor sich zurückbildet, fortschreitet oder stabil ist und damit anzeigen, ob eine Behandlung wirksam ist oder nicht.

Verfügbar aber nicht standardisiert

Es gibt zahlreiche andere Biomarker, die mit Tumoren in Verbindung gebracht werden, von denen viele funktionell sind, und die mittels Magnetresonanztomografie quantifiziert werden können. Bestimmte funktionelle Biomarker sind auch bereits leicht verfügbar, sind aber noch nicht standardisiert, was ihre Anwendung derzeit einschränkt.

"Die Quantifizierung der Läsionsdurchblutung über eine bestimmte Zeit ist ein gutes Beispiel dafür. Tumore sind in der Regel bei der Gefäßneubildung hyperperfundiert, was sehr früh erkannt werden kann, lange bevor die Tumorgröße schrumpft", sagte er und fügte hinzu, dass es verschiedene Methoden zur Messung der Perfusion mittels MRT gibt.

Weitere funktionelle Biomarker, die typische Krebsmerkmale sind, sind die diffusions-gewichtete Bildgebung (DWI) mit MRT, die die Zelldichte und die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix untersucht. DWI ist eine etablierte Technik in der Diagnose von Prostatakrebs und beginnt auch beim Melanom eingesetzt zu werden.

Krebsmedikamente und Strahlentherapie beeinflussen die Zelldichte, da sich mit dem Absterben der Zellen der extrazelluläre Raum erweitert. Der Effekt zeigt sich bereits in einem frühen Stadium der Behandlung auf den MRT Bildern. Bei der Chemotherapie können diese Diffusionsänderungen innerhalb weniger Stunden nach Therapiebeginn auftreten, und sie sind ein starker Indikator für die Tiefenmessung von Tumorzellen.

Mit Blick auf die übergeordneten Ziele des Einsatzes bildgebender Biomarker sagte er, dass es wichtig sei, sowohl in erster Linie Tumore zu erkennen als auch festzustellen, ob ein Tumor auf die Therapie anspricht.

"Unterschiedliche Massenläsionen, die auf morphologischen Bildern zu sehen sind, deuten nicht auf das bösartige Potenzial der Läsion hin. Aber mit der Diffusionsbildgebung können wir eine erhöhte Zelldichte in der Massenläsion sehen, und darüber hinaus können wir mit der dynamischen Kontrastdurchblutungsbildgebung eine Neovaskularisierung sehen, die einen starken Hinweis darauf gibt, dass diese Massenläsion zu einem bösartigen Tumor gehört", erklärte er und fügte hinzu, dass Diffusion und Perfusion bekannte biologische Krebsmerkmale sind, die von bildgebenden Biomarkern reflektiert werden.

Dies sind die wichtigsten radiologischen Biomarker im klinischen Einsatz. Obwohl diese Biomarker seit einigen Jahren verfügbar sind, haben Radiologen immer noch Schwierigkeiten, sie in klinischen Studien effektiv einzusetzen, da es keine Standardisierung zwischen verschiedenen Maschinen und Anwendern gibt, so Schlemmer, dessen Team daran arbeitet, dies zu verbessern.

Neue Verfahren und künstliche Intelligenz

Zu einigen der neueren bildgebenden Verfahren erwähnte er, dass die Bildgebung mit dem Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) vielversprechend ist, da sie die Messung des Proteingehalts im Tumor ermöglicht.

"Die Veränderung des Proteingehalts ist wichtig. Wir verstehen die biologische Signifikanz davon nicht ganz, aber wir haben bedeutende Veränderungen gesehen, insbesondere bei Hirntumoren", stellte er fest. "Wir haben auch eine Genmutation gesehen, die zu einem messbaren Unterschied im Proteingehalt führt. Wir hoffen, dass wir CEST mit der Zeit für andere Anwendungen nutzen können."

In der Zukunft sieht Schlemmer den Einsatz von künstlicher Intelligenz und Bildnachbearbeitung im Bereich der medizinischen Bildgebung. "Wir können Deep Learning nutzen, um Informationen aus Bildern zu extrahieren, die für das Auge nicht sichtbar sind, nicht einmal für einen gut ausgebildeten Radiologen", sagte er. "Deep Learning kann dies auf eine nützliche quantitative Weise aufgreifen, die Informationen liefert, die leicht zwischen den Krankenhäusern übertragbar sind."

"Wir haben festgestellt, dass ein Computer die Daten so gut auswerten kann wie ein erfahrener, gut ausgebildeter Radiologe, so dass, obwohl es keinen Erkenntnisgewinn gibt, ein weniger erfahrener Radiologe den Prozess nutzen könnte und die Qualität des Lesens und Reportings erhöht werden kann", so Schlemmer abschließend.

Der ECR ist das jährliche Treffen der European Society of Radiology (ESR), die mehr als 101.000 Mitglieder weltweit vertritt, der European Federation of Radiographer Societies (EFRS) und der European Society for Hybrid, Molecular and Translational Imaging (ESHIMT). Der ECR ist einer der größten medizinischen Kongresse weltweit und zieht mehr als 28.000 Kongressteilnehmer an. Mit 300 Unternehmen, die auf mehr als 26.000 m² ausstellen, ist die Industrieausstellung auch eine der größten ihrer Art in Europa. 2019 feiert der ECR vom 27.02-03.03 seinen 25ten Jubiläumskongress in Wien.