作者：2017級本科生 李梓瑜 醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系
指導(dǎo)老師：應(yīng)葵 工程物理系
關(guān)鍵詞：統(tǒng)計分析 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) CAR-T
摘要
CAR-T療法就是嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法，此療法在癌癥治療上有廣泛的前景，但臨床應(yīng)用時間尚短，目前量化描述CAR-T療效影響因子對療效影響的研究仍較少，而準(zhǔn)確有效的療效預(yù)測對于醫(yī)生的臨床決策意義重大。
本研究旨在運用在燕達(dá)陸道培醫(yī)院已進(jìn)行CAR-T治療的254例B-ALL患者在治療前檢查得到的基本信息、臨床數(shù)據(jù)和基因信息與患者治療后的療效信息搭建統(tǒng)計模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以實現(xiàn)通過以上信息對CAR-T對B-ALL療效的預(yù)測。
研究得到了包含5個因素的多因素logistic回歸模型，和兩個分別包含4個因素的多因素cox回歸模型，分別量化描述了這些因素對接受CAR-T療法患者的血液學(xué)緩解率、OS和DFS的影響。研究得到的分類全相連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在預(yù)測血液學(xué)緩解率、OS和DFS時均取得較好成績。
背景介紹
CAR-T療法就是嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法，可以簡短通俗地將原理解釋如下：該療法通過賦予了T細(xì)胞嵌合抗原受體，使得T細(xì)胞具有了特異性分辨癌細(xì)胞的能力，讓T細(xì)胞能夠攻擊癌細(xì)胞的同時不攻擊正常細(xì)胞[1]。這個療法在血液癌治療領(lǐng)域已得到臨床應(yīng)用。但CAR-T療法臨床應(yīng)用時間尚短，目前量化描述CAR-T療效影響因子對療效影響的研究仍較少，也缺乏對應(yīng)的預(yù)測模型依據(jù)患者的相關(guān)信息進(jìn)行CAR-T療效預(yù)測。這種預(yù)測對于臨床治療方案的選擇是非常重要的。
圖1 CAR-T治療流程示例
模型架構(gòu)
我們對療效的衡量主要依據(jù)CAR-T治療的血液學(xué)緩解情況、患者的總生存期（OS）和無病生存期（DFS）三個維度，模型搭建時綜合運用了統(tǒng)計分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中統(tǒng)計分析給出了影響患者血液學(xué)緩解率、OS和DFS的關(guān)鍵因素及其定量分析，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成了對血液學(xué)緩解率、OS和DFS的預(yù)測。模型的架構(gòu)如下圖所示。
圖2 模型架構(gòu)
統(tǒng)計分析結(jié)果
Logistic分析的結(jié)果如下：
表1 Logistic分析結(jié)果
分析顯示影響患者接受CAR-T治療后血液學(xué)緩解率的預(yù)后不良因素包括女性、基因TP53的突變、骨髓原始細(xì)胞濃度大于20%，不出現(xiàn)神經(jīng)毒性反應(yīng)和使用CD28 CAR-T受體。
Cox分析的結(jié)果如下：
表2 Cox分析結(jié)果
分析顯示影響患者接受CAR-T治療后OS（總生存期）的預(yù)后不良因素包括TP53突變，未接受過骨髓移植和細(xì)胞因子風(fēng)暴。影響DFS（無病生存期）的預(yù)后不良因素包括未接受骨髓移植、細(xì)胞因子風(fēng)暴、神經(jīng)毒性反應(yīng)和低白細(xì)胞回輸計量。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果
研究得到的分類全相連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在預(yù)測患者血液學(xué)是否緩解時在訓(xùn)練集和測試集達(dá)到了超過93%的預(yù)測準(zhǔn)確率，生存分析全相連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在預(yù)測患者的OS和DFS時均達(dá)到了超過0.70的c-index。
[1] June, Carl H, Roddy S O'Connor, Omkar U Kawalekar, Saba Ghassemi, and Michael C Milone. "CAR T Cell Immunotherapy for Human Cancer." Science (New York, N.Y.) 359.6382 (2018): 1361-365. Web.
