CT-based radiomics for immunotherapy response prediction in Stage III lung cancer: preliminary results of a prospective, observational study

Background Lung cancer, while not being the most common cancer diagnosis in men or women, is the first cause of cancer death in the world. Locally advanced cases, classified as stage III, represents up to 1/3 of patients at diagnosis. In this setting, for unresectable disease, the standard of care is composed of concomitant chemotherapy and radiation therapy, followed by maintenance for 1 year with Durvalumab. The introduction of immunotherapy increased survival, but still many patients do relapse, and there is an unmet need for biomarkers for the prediction of response to immunotherapy. Radiomics is a quantitative approach to imaging that can be exploited to answer this need; radiomics features and signature could be employed in a predictive model for prognosis in lung cancer Methods This work was performed within the Blue Sky Radiomics Study, an observational, multicentric, retrospective and prospective study aimed to test radiomics in patients with unresectable stage III NSCLC, treated with chemoradiation and maintenance therapy with Durvalumab. Five Italian centers are involved in the collection of patients clinical data and images, that will be gathered and processed by the reference center in Pavia. The study consists of different phases and tasks: 1. Harmonization of features extraction process 2. Correlation of three different radiomic signatures with PFS I will report on point 1 and on a preliminary analysis of point 2 related to the correlation between SUNDIAL signature and PFS. Results Harmonization: The harmonization tool has been tested on features extracted in Pavia with the LifeX software, and results demonstrated that ComBat can effectively remove dependance of features from image-acquisition protocols, like scanner characteristics. Preliminary correlation with PFS of the SUNDIAL signature, developed by radiomics, was not successful, since the signature could not distinguish different groups of patients with different prognosis. However, we also found 6 new promising features that will be used for development of a new model. Conclusions The harmonization phase was successful and will be carried out on the whole cohort. As the SUNDIAL was designed for prediction of survival in patients treated with chemoradiation alone, its inability in predicting prognosis in a cohort of patients treated also with immunotherapy could be a reflection of the difference in survival obtained with durvalumab. However, the new and promising 6 features will be tested on the whole cohort with completed follow-up.

Radiomica TAC-guidata per la previsione della risposta nel tumore del polmone in stadio III: risultati preliminari di uno studio prospettico e osservazionale. Background Il tumore al polmone, nonostante non sia la più comune diagnosi di tumore in uomini o donne, rappresenta la prima causa di morte oncologica nel mondo. I casi localmente avanzati, classificati come stadio III, costituiscono fino ad un terzo dei pazienti al momento della diagnosi. In questo contesto, la terapia standard per i pazienti con malattia non resecabile è composta di chemioterapia e radioterapia concomitante, seguita da 1 anno di terapia di mantenimento con Durvalumab. L’introduzione dell’immunoterapia ha portato ad un aumento nella sopravvivenza, ma molti pazienti tendono comunque a progredire, risultano quindi necessari dei Biomarker per la previsione della risposta all’immunoterapia. La Radiomica è un approccio quantitativo alle immagini, che può essere sfruttata per soddisfare questa necessità: le caratteristiche e firme radiomiche possono essere utilizzate in modelli predittivi per la prognosi nei tumori del polmone Metodi Questo lavoro è stato realizzato nel contesto dello studio Blue Sky Radiomics, uno studio osservazionale, multicentrico, retrospettivo e prospettico con lo scopo di testare l’approccio radiomico nei pazienti con NSCLC stadio III non resecabile, trattati con chemio-radioterapia e terapia di mantenimento con Durvalumab. Cinque centri italiani sono coinvolti nella raccolta di dati clinici e immagini dei pazienti, che saranno raccolte e processate nel centro di riferimento a Pavia. Lo studio consiste di diverse fasi e obbiettivi: 1. Armonizzazione del processo di estrazione delle caratteristiche 2. Correlazione di tre diverse firme preesistenti con la sopravvivenza libera da progressione In questa tesi esporrò I dati relativi al punto 1 e ai risultati preliminari del punto 2, relativi alla correlazione della firma SUNDIAL con la sopravvivenza libera da progressione. Risultati Armonizzazione: Lo strumento di armonizzazione è stato testato su caratteristiche estratte a Pavia con il software LifeX, e i risultati dimostrano che ComBat riesce ad eliminare la dipendenza delle caratteristiche dai protocolli di acquisizione delle immagini, come le specifiche degli scanner. La correlazione preliminare della sopravvivenza senza progressione con la firma SUNDIAL, sviluppata da Radiomics, non ha dato risultati positivi, in quanto la firma non riesce a distinguere tra gruppi di pazienti con prognosi diversa. Ciononostante, sono state individuate 6 nuove caratteristiche, che risultano promettenti per essere usate nello sviluppo di un nuovo modello. Conclusioni La fase di armonizzazione è riuscita e sarà adottata su tutta la coorte. La firma SUNDIAL è stata sviluppata per la previsione della sopravvivenza in pazienti trattanti con sola chemio-radioterapia; quindi, l’impossibilità di prevedere la prognosi in pazienti trattati anche con immunoterapia potrebbe riflettere la differenza in sopravvivenza ottenuta con il Durvalumab. Nonostante questi risultati relativi a SUNDIAL, le 6 caratteristiche individuate verranno testate sulla corte completa a fine follow-up.