Microambientul imun și metastazele în meduloblastom: abordare prin învățare automată explicabilă

Meduloblastomul este cea mai frecventă tumoră cerebrală malignă la copii și se caracterizează printr-o heterogenitate moleculară semnificativă. Acesta este împărțit în patru subgrupuri moleculare distincte: Group 3, Group 4, SHH și WNT, fiecare cu rate diferite de metastazare și prognostic. Studiul de față a implementat un model de învățare automată explicabilă pentru a identifica factorii clinici și imunologici care influențează metastazarea și supraviețuirea în meduloblastom.
Microambientul tumoral, în special celulația imună infiltrativă, joacă un rol esențial în progresia tumorală. Profilurile imune variază între subgrupurile de meduloblastom: de exemplu, Group 3 este caracterizat printr-o abundență de limfocite T reglatoare, iar Group 4 are concentrații crescute de celule NK. În ciuda progreselor, caracteristicile microambientului imun legate de metastazare au fost puțin investigate, deși acestea sunt critice pentru înțelegerea progresiei tumorale.

Despre studiu

Cercetătorii de la Universitatea Medicală Capital și Centrul Național pentru Sănătatea Copiilor, China au analizat 432 de pacienți cu meduloblastom din baza de date GSE85217, utilizând modele de învățare automată pentru a prezice mortalitatea și metastazarea. Modelul XGBoost s-a dovedit cel mai performant. Interpretarea explicațiilor a fost realizată cu ajutorul valorilor SHAP, care au evidențiat metastazele ca fiind principalul predictor al supraviețuirii, urmate de subtipul histologic anaplazic și vârsta sub 3 ani. Subgrupul WNT și forma desmoplastică s-au asociat cu prognostic favorabil.

Rezultate principale

Factori clinici predictivi ai supraviețuirii

• Pacienții cu metastaze au avut supraviețuire semnificativ mai redusă.
• Subgrupurile moleculare și histologice au influențat semnificativ prognosticul.
• Vârsta și sexul nu au influențat supraviețuirea în mod semnificativ.

Rolul celulelor imune în metastazare

• Analiza prin MCP-counter a identificat celulele T CD8+, limfocitele T citotoxice și celulele dendritice ca fiind cele mai influente în predicția metastazelor.
• Infiltrarea crescută a CTL s-a asociat cu prezența metastazelor.
• Pacienții cu metastaze și niveluri crescute de CD8+ și CTL au avut supraviețuire semnificativ redusă.
• Imunohistochimia a confirmat densități crescute de CD8+ în probele metastatice.

Expresia factorilor imunoregulatori

• Expresia crescută a TGFB1 (TGF-β1), HAVCR2 și IFNG a fost asociată cu metastazele.
• Modelul XGBoost a identificat TGFB1 ca fiind principalul factor imunologic predictiv pentru metastazare.
• Pacienții cu expresie crescută de TGFB1 și metastaze au avut cea mai slabă supraviețuire.
• Corelație semnificativă între densitatea celulelor CD8+ și expresia TGF-β1 (r = 0,78).

Discuție

Modelul de învățare automată explicabilă a demonstrat clar importanța metastazelor ca predictor central al mortalității în meduloblastom, depășind în influență chiar și clasificarea moleculară. Celulele CD8+ și subsetul lor activat (CTL) s-au asociat paradoxal cu un prognostic nefavorabil în prezența metastazelor, posibil din cauza activității imunosupresoare a TGF-β1.

Aceste rezultate evidențiază importanța evaluării integrate a microambientului imun în diagnosticul și stratificarea pacienților, cu accent pe mecanismele de reglare imunitară care pot facilita metastazarea în ciuda infiltrării imune aparent crescute.

Concluzii

Studiul a demonstrat că analiza microambientului imun prin modele explicabile de învățare automată oferă o înțelegere mai profundă a riscului de metastazare și mortalitate în meduloblastom. Metastazele, CD8+ T cells, CTL și TGF-β1 sunt elemente-cheie în progresia bolii, constituind potențiale ținte pentru strategii terapeutice personalizate.