常规H&E组织学编码了切除型胰腺导管腺癌术后风险的异质性：TIGERS的多队列评估

《Modern Pathology》：Routine H&E Histology Encodes Postoperative Risk Heterogeneity in Resected Pancreatic Ductal Adenocarcinoma: A Multicohort Evaluation of TIGERS

　　

摘要

切除胰腺导管腺癌（PDAC）的患者即使TNM分期相似，也可能有不同结局。我们开发了TIGERS（Tumor Intelligence Grading and Evaluation Risk Score，肿瘤智能分级评估风险评分），一种基于常规苏木精-伊红（H&E）全切片图像推导的九特征预后生物标志物。TIGERS量化了肿瘤负荷、腺体及细胞核形态、染色质纹理和肿瘤-基质拓扑结构。该评分在644例未经治疗病例中训练，并在内部验证队列（n=385）、独立的新辅助治疗后备份队列（n=275）、两个外部队列（n=260和n=235）、TCGA-PAAD队列（n=133）以及一项通过后续离线推理评估的前瞻性入组外部队列（n=155）中进行了评估。总生存期为主要终点；全程使用相同公式和固定截断值。该截断值在内部验证队列和四个回顾性测试队列中的三个队列中对生存期进行了分层。在剩余外部队列中，235例患者中有226例（96.2%）被归类为高风险，显示固定阈值的可迁移性有限。将TIGERS加入临床病理模型后，所有六个回顾性队列的Harrell's C指数均有提高（范围0.015–0.047）。在前瞻性入组队列中，高风险组的死亡率为47.5%，低风险组为22.7%；经调整后，高风险仍与更差的生存期相关（风险比，4.45；95%置信区间，2.28–8.70；P < .001）。自动化质量控制通过筛查病例的92.3%，所有纳入病例均完成了评分，中位周转时间为13.5分钟。TIGERS将43.2%的患者归类为与预设基于分期定义不同的风险类别。在训练队列和内部验证队列中，更高的TIGERS评分与更具基底样的蛋白质组学特征相关，支持了其预后价值的分子基础。因此，常规H&E组织学可能提供与传统临床病理评估互补的预后信息。在TIGERS能够指导治疗或监测之前，需要进行前瞻性干预研究。

引言

胰腺导管腺癌（PDAC）仍然是最致命的实体癌之一。¹ 即使在以治愈为目的切除后，同一解剖学分期的患者也可能出现显著不同的结局。2, 3, 4 这种异质性使术后预后评估和多学科诊疗变得复杂。解剖学分期描述了疾病范围，但并不能完全反映肿瘤或其微环境的生物学行为。

分子和转录组学检测完善了我们对PDAC的认识，并识别出具有生物学意义的肿瘤和基质程序。5, 6, 7 然而，由于组织需求、成本、周转时间和获取专业平台的限制，这些检测在术后常规使用受到限制。8, 9 这些限制很重要，因为咨询和辅助治疗决策往往在手术后很快做出。因此，一种基于常规可获得病理材料且可重复的预后标志物可以在不增加额外检测的情况下提供实用信息。

常规苏木精-伊红（H&E）全切片图像（WSIs）提供了此类信息的广泛可获取来源。除传统分级和分期外，H&E切片可显示肿瘤负荷、腺体结构、细胞核异型性、染色质纹理、基质组织和肿瘤-基质界面。计算病理学可以在组织和细胞尺度上量化这些特征。然而，既往PDAC研究通常受限于单中心开发、有限的外部验证、模型评估后选择的阈值、纯回顾性设计或不完整评估超越标准临床病理因素的价值。10, 11, 12 因此，具有临床意义的问题是：预先定义的组织学评分能否在不同机构以及模拟常规实践的人群中保持信息性。

在这项多中心研究中，我们开发了TIGERS（Tumor Intelligence Grading and Evaluation Risk Score，肿瘤智能分级评估风险评分），一种基于常规H&E WSIs推导的九特征预后生物标志物。我们并非提出新的分割算法，而是探讨了已有的组织和细胞分割框架是否能够支持一个可解释的、固定的组织学评分，使其在临床各异的队列中保持信息性。我们在多个回顾性队列和通过后续离线模型评估的前瞻性入组外部队列中评估了TIGERS。我们将TIGERS定位为用于术后风险富集而非治疗指导工具的病理生物标志物。我们的主要目标是确定在切除PDAC中，常规H&E组织学是否包含超越标准临床病理评估的可重复预后信息。

章节片段

研究设计与伦理批准

这项多中心研究包括回顾性开发和验证队列以及通过后续离线模型推理评估的前瞻性入组外部队列。本研究按照《赫尔辛基宣言》进行，并经上海长海医院机构审查委员会批准（CHEC-Y2024-078），参与中心按需提供批准或背书。前瞻性队列获取了书面知情同意；知情同意

患者、队列与随访

经预设的入选标准筛查后，共纳入1,932例经组织学确认的PDAC患者，涉及六个回顾性队列。总体回顾性人群平均年龄为62.0 ± 9.6岁，以男性为主（61.4%，1,187/1,932）。上海长海医院提供了训练队列（n = 644）、内部验证队列（n = 385）和新辅助治疗后备份队列（Test 1，n = 275）。外部回顾性队列包括中山医院（Test 2，n =

讨论

在这项多中心研究中，常规H&E组织学包含了对切除PDAC患者具有可重复的预后信息。经多变量调整后，TIGERS仍与总生存期相关，加入临床病理模型后提高了区分度，并可在前瞻性入组外部队列中离线计算。核心信息并非算法取代病理审查，而是常规制备的切片包含可量化的肿瘤结构、细胞核

作者贡献

Y.S.、C.C.、H.J.、X.H.、J.L.（Lu）、C.S.和Y.B.设计了研究。Y.S.、C.C.、H.J.、Y.Z.（Zhang）、Y.Y.和W.L.开发了方法学。Y.S.、C.C.、M.Y.和Y.Z.（Zheng）开发了软件和计算工具。H.J.、W.L.、Y.Z.（Zhang）、Y.Y.、D.Z.和J.Y.验证了结果。Y.S.、C.C.、H.J.和Y.Z.（Zheng）进行了正式分析。W.L.、Y.Z.（Zhang）、Y.Y.、M.Y.、D.Z.、J.Y.、F.L.和J.L.（Li）收集并整理了数据。X.H.、J.L.（Lu）、C.S.和Y.B.提供

数据可用性声明

由于患者隐私和机构数据共享要求，患者级全切片图像及相关临床病理和随访数据不公开提供。如有合理请求并经机构批准，可能可从通讯作者处获得。

代码可用性

公共存储库包含计算代码而非患者级研究数据。所重用上游组件（包括sc-MTOP、DeepLab v3+和HoVer-Net）的来源信息

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或可能影响本论文所述工作的个人关系。

伦理批准与参与同意

本研究经上海长海医院机构审查委员会批准（CHEC-Y2024-078），参与中心按需提供批准或背书。前瞻性队列的参与者获得了书面知情同意。按照当地机构政策，回顾性队列免除了知情同意的要求。

致谢

我们感谢所有患者及其家属参与本研究。我们感谢参与医院的合作病理学家和临床研究工作人员提供了去标识化的全切片图像及相应的临床病理和随访数据。我们亦感谢数字病理核心实验室提供的技术支持。

资助

本工作部分由中国国家自然科学基金（81871352、82171915、82171930、82271972、82371955、

沈逸轩|陈成伟|姜晖|刘文斌|张云硕|杨玉林|杨明|郑丹群|俞洁渝|刘芳|李晶|郑逸伦|胡小目|陆建平|邵成伟|边云

上海长海医院放射科，中国上海