基于CEST-MRI与分子组学的胶质母细胞瘤早期/晚期进展预测模型构建及放射基因组学生物标志物研究

针对胶质母细胞瘤(IDH野生型)患者治疗反应异质性大的临床难题，多伦多团队通过CEST-MRI动态监测结合全基因组测序/酶促甲基化测序(EM-seq)/Nanostring基因表达分析，首次建立早期/标准/晚期进展者的分子特征谱，发现DNA损伤修复/葡萄糖转运/精氨酸代谢通路的关键差异，构建的基因标签可预测PFS和OS，为治疗前个体化方案制定提供新型放射基因组学标志物。

　　

胶质母细胞瘤作为最具侵袭性的原发性脑肿瘤，其治疗反应存在巨大异质性——约30%患者在标准放化疗期间即出现进展，而幸运的6%却能存活超过5年。这种"同病不同命"的现象长期困扰临床，尤其对于IDH野生型这类更恶性的亚型，现有影像学手段难以在治疗早期预测疗效，导致无法及时调整治疗方案。传统活检的创伤性和肿瘤时空异质性更使得分子诊断面临重大挑战。

多伦多大学Marina Nikolopoulos团队创新性地将化学交换饱和转移磁共振成像(CEST-MRI)这种能敏感捕捉肿瘤代谢变化的无创技术，与多组学分子分析相结合，在《Neuro-Oncology Advances》发表的研究开辟了新路径。该团队对180例初治IDH野生型胶质母细胞瘤患者进行纵向CEST-MRI监测，同步采集配对肿瘤组织进行全基因组测序、酶促甲基化测序(EM-seq)和Nanostring基因表达分析，结合年龄/切除范围/ECOG评分/MGMT启动子甲基化等临床变量，构建了首个涵盖影像特征与分子特征的进展预测模型。

关键技术包括：1）多时间点CEST-MRI动态监测治疗反应；2）肿瘤-正常组织配对样本的DNA/RNA共提取；3）全基因组测序揭示基因组变异；4）EM-seq检测表观遗传修饰；5）Nanostring PanCancer Pathways panel分析关键通路基因表达；6）Cox比例风险模型评估预后因素。

分子特征分析显示：

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  早期进展者（中位PFS仅142天）与晚期进展者（中位PFS达832天）存在显著基因组差异

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  DNA损伤修复通路缺陷与早期进展显著相关

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  葡萄糖转运蛋白(GLUT)家族表达异常提示代谢重编程

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  精氨酸代谢关键酶表达变化影响肿瘤微环境

影像组学发现：

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  CEST参数在治疗前即可区分不同进展亚型

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  动态监测可捕捉治疗诱导的代谢改变

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  放射特征与分子通路改变存在显著相关性

构建的18基因预后标签在独立验证队列中显著预测PFS（HR=3.21, p<0.001）和OS（HR=2.98, p=0.004）。特别值得注意的是，该模型在治疗前扫描中即能识别90%的早期进展者，为临床干预赢得宝贵时间窗。

这项研究首次实现三大突破：1）建立CEST-MRI参数与分子通路的映射关系，证实影像特征可反映深层生物学机制；2）发现精氨酸代谢通路作为新的治疗靶点；3）开发出可临床转化的无创预测工具。未来通过便携式CEST序列的推广应用，结合液体活检动态监测，将真正实现胶质母细胞瘤的精准分层治疗。正如研究者强调，这种"扫描即分型"的模式可能改变现有治疗范式，使30%高风险患者免于无效治疗的毒副作用，并为长生存期患者避免过度治疗提供依据。