社区所有版块导航
Python
python开源   Django   Python   DjangoApp   pycharm  
DATA
docker   Elasticsearch  
aigc
aigc   chatgpt  
WEB开发
linux   MongoDB   Redis   DATABASE   NGINX   其他Web框架   web工具   zookeeper   tornado   NoSql   Bootstrap   js   peewee   Git   bottle   IE   MQ   Jquery  
机器学习
机器学习算法  
Python88.com
反馈   公告   社区推广  
产品
短视频  
印度
印度  
Py学习  »  机器学习算法

预测晚期非小细胞肺癌免疫治疗反应的深度学习模型

SCI天天读 • 1 月前 • 15 次点击  

SCI

10 December 2025

Deep Learning Model for Predicting Immunotherapy Response in Advanced Non-Small Cell Lung Cancer

 (JAMA Oncol, IF: 22.5)

  • Rakaee M, Tafavvoghi M, Ricciuti B, et al: Deep Learning Model for Predicting Immunotherapy Response in Advanced Non-Small Cell Lung Cancer. JAMA Oncol

  • 10.1001/jamaoncol.2024.5356, 2024

Importance 重要性

Only a small fraction of patients with advanced non-small cell lung cancer (NSCLC) respond to immune checkpoint inhibitor (ICI) treatment. For optimal personalized NSCLC care, it is imperative to identify patients who are most likely to benefit from immunotherapy.

只有一小部分晚期非小细胞肺癌患者对免疫检查点抑制剂 (ICI) 治疗有反应。为了获得最佳的个性化非小细胞肺癌治疗,确定最有可能受益于免疫治疗的患者是非常必要的。


Objective 目的

To develop a supervised deep learning-based ICI response prediction method; evaluate its performance alongside other known predictive biomarkers; and assess its association with clinical outcomes in patients with advanced NSCLC.

建立一种基于监督深度学习的 ICI 反应预测方法,评估其与其他已知预测性生物标志物的效果,并评估其与晚期非小细胞肺癌患者临床结局的关系。


Design, setting, and participants 设计,背景和参与者

This multicenter cohort study developed and independently validated a deep learning-based response stratification model for predicting ICI treatment outcome in patients with advanced NSCLC from whole slide hematoxylin and eosin-stained images. Images for model development and validation were obtained from 1 participating center in the US and 3 in the European Union (EU) from August 2014 to December 2022. Data analyses were performed from September 2022 to May 2024.

这项多中心队列研究开发并独立验证了一个基于深度学习的反应分层模型,用于预测来自全载玻片苏木精和伊红染色图像的晚期非小细胞肺癌患者的 ICI 治疗结果。从 2014 年 8 月至 2022 年 12 月,从美国的 1 个参与中心和欧洲联盟 (EU) 的 3 个参与中心获得了用于模型开发和验证的图像。数据分析于 2022 年 9 月至 2024 年 5 月进行。


Exposure 暴露

Monotherapy with ICIs.

ICI 单药治疗。


Main outcomes and measures 主要结果和方法

Model performance measured by clinical end points and objective response rate (ORR) differentiation power vs other predictive biomarkers, ie, programmed death-ligand 1 (PD-L1), tumor mutational burden (TMB), and tumor-infiltrating lymphocytes (TILs).

空白通过临床终点和客观缓解率 (ORR) 分化能力相对于其他预测性生物标志物 (即程序性死亡配体 1 (PD-L1) ,肿瘤突变负荷 (TMB) 和肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL)) 测量的模型性能。


Results 结果

A total of 295 581 image tiles from 958 patients (mean [SD] age, 66.0 [10.6] years; 456 [48%] females and 502 [52%] males) treated with ICI for NSCLC were included in the analysis. The US-based development cohort consisted of 614 patients with median (IQR) follow-up time of 54.5 (38.2-68.1) months, and the EU-based validation cohort, 344 patients with 43.3 (27.4-53.9) months of follow-up. The ORR to ICI was 26% in the developmental cohort and 28% in the validation cohort. The deep learning model's area under the receiver operating characteristic curve (AUC) for ORR was 0.75 (95% CI, 0.64-0.85) in the internal test set and 0.66 (95% CI, 0.60-0.72) in the validation cohort. In a multivariable analysis, the deep learning model's score was an independent predictor of ICI response in the validation cohort for both progression-free (hazard ratio, 0.56; 95% CI, 0.42-0.76; P < .001) and overall survival (hazard ratio, 0.53; 95% CI, 0.39-0.73; P < .001). The tuned deep learning model achieved a higher AUC than TMB, TILs, and PD-L1 in the internal set; in the validation cohort, it was superior to TILs and comparable with PD-L1 (AUC, 0.67; 95% CI, 0.60-0.74), with a 10-percentage point improvement in specificity. In the validation cohort, combining the deep learning model with PD-L1 scores achieved an AUC of 0.70 (95% CI, 0.63-0.76), outperforming either marker alone, with a response rate of 51% compared to 41% for PD-L1 (≥50%) alone.

分析中共纳入了958例接受 ICI 治疗 NSCLC 的患者(平均 [SD] 年龄,66.0[10.6] 岁;456例 [48%] 女性和502例 [52%] 男性)的295 581个图像片段。基于美国的开发队列包括614例患者,中位 (IQR) 随访时间为54.5(38.2-68.1) 个月,基于欧盟的验证队列包括344例患者,随访时间为43.3(27.4-53.9) 个月。开发队列中 ICI 的 ORR 为26%,验证队列中为28%。在内部测试集中,深度学习模型的 ORR 受试者工作特征曲线下面积 (AUC) 为0.75(95%CI,0.64-0.85),在验证队列中为0.66(95%CI,0.60-0.72)。在多变量分析中,深度学习模型的评分是验证队列中无进展 ICI 反应的独立预测因素(风险比,0.56;95%CI,0.42-0.76;P < .001)和总生存期(风险比,0.53;95%CI,0.39-0.73;P < .001).调谐深度学习模型获得的 AUC 高于内部集的TMB、TIL和PD-L1;在验证队列中,优于TIL,与 PD-L1 相当 (AUC,0.67;95%CI,0.60-0.74),特异性提高10个百分点。在验证队列中,结合深度学习模型与 PD-L1 评分获得的 AUC 为0.70(95%CI,0.63-0.76),优于任一标志物单药治疗,应答率为51%,而 PD-L1 单药治疗的应答率为41%(≥50%)。


Results 结果

A total of 295 581 image tiles from 958 patients (mean [SD] age, 66.0 [10.6] years; 456 [48%] females and 502 [52%] males) treated with ICI for NSCLC were included in the analysis. The US-based development cohort consisted of 614 patients with median (IQR) follow-up time of 54.5 (38.2-68.1) months, and the EU-based validation cohort, 344 patients with 43.3 (27.4-53.9) months of follow-up. The ORR to ICI was 26% in the developmental cohort and 28% in the validation cohort. The deep learning model's area under the receiver operating characteristic curve (AUC) for ORR was 0.75 (95% CI, 0.64-0.85) in the internal test set and 0.66 (95% CI, 0.60-0.72) in the validation cohort. In a multivariable analysis, the deep learning model's score was an independent predictor of ICI response in the validation cohort for both progression-free (hazard ratio, 0.56; 95% CI, 0.42-0.76; P < .001) and overall survival (hazard ratio, 0.53; 95% CI, 0.39-0.73; P < .001). The tuned deep learning model achieved a higher AUC than TMB, TILs, and PD-L1 in the internal set; in the validation cohort, it was superior to TILs and comparable with PD-L1 (AUC, 0.67; 95% CI, 0.60-0.74), with a 10-percentage point improvement in specificity. In the validation cohort, combining the deep learning model with PD-L1 scores achieved an AUC of 0.70 (95% CI, 0.63-0.76), outperforming either marker alone, with a response rate of 51% compared to 41% for PD-L1 (≥50%) alone.

分析中共纳入了958例接受 ICI 治疗 NSCLC 的患者(平均 [SD] 年龄,66.0[10.6] 岁;456例 [48%] 女性和502例 [52%] 男性)的295 581个图像片段。基于美国的开发队列包括614例患者,中位 (IQR) 随访时间为54.5(38.2-68.1) 个月,基于欧盟的验证队列包括344例患者,随访时间为43.3(27.4-53.9) 个月。开发队列中 ICI 的 ORR 为26%,验证队列中为28%。在内部测试集中,深度学习模型的 ORR 受试者工作特征曲线下面积 (AUC) 为0.75(95%CI,0.64-0.85),在验证队列中为0.66(95%CI,0.60-0.72)。在多变量分析中,深度学习模型的评分是验证队列中无进展 ICI 反应的独立预测因素(风险比,0.56;95%CI,0.42-0.76;P < .001)和总生存期(风险比,0.53;95%CI,0.39-0.73;P < .001).调谐深度学习模型获得的 AUC 高于内部集的TMB、TIL和PD-L1;在验证队列中,优于TIL,与 PD-L1 相当 (AUC,0.67;95%CI,0.60-0.74),特异性提高10个百分点。在验证队列中,结合深度学习模型与 PD-L1 评分获得的 AUC 为0.70(95%CI,0.63-0.76),优于任一标志物单药治疗,应答率为51%,而 PD-L1 单药治疗的应答率为41%(≥50%)。


Conclusions and relevance 结论和相关性

The findings of this cohort study demonstrate a strong and independent deep learning-based feature associated with ICI response in patients with NSCLC across various cohorts. Clinical use of this deep learning model could refine treatment precision and better identify patients who are likely to benefit from ICI for treatment of advanced NSCLC.

本队列研究的结果表明,在不同队列的 NSCLC 患者中,ICI应答具有强烈且独立的基于深度学习的特征。这种深度学习模型的临床应用可以提高治疗精度,更好地识别可能从 ICI 治疗晚期 NSCLC 中获益的患者。


AI全文解析
研究背景与重要性:

• 晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,只有少部分对免疫检查点抑制剂(ICI)治疗有反应。

• 当前主要的预测生物标志物如程序性死亡配体1(PD-L1)和肿瘤突变负荷(TMB)存在灵敏度和特异性不足等问题。

• 该研究旨在开发一个基于深度学习的ICI反应预测模型,以提高对免疫治疗效果的预测准确性。

研究目标:

• 开发一个基于深度学习的ICI反应预测模型。

• 与PD-L1、TMB和肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)等已知生物标志物进行比较。

• 评估该模型在不同患者队列中的临床预测效果。

研究方法:

1. 数据来源与样本:

• 来自美国和欧洲四家机构的958名患者的295,581张病理图像。

• 开发队列614名患者,验证队列344名患者。

2. 主要分析工具:

• 深度学习模型“Deep-IO”从全切片H&E病理图像中提取特征进行预测。

• 比较生物标志物包括PD-L1、TMB和TILs。

3. 结果评估指标:

• 客观缓解率(ORR)、无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)。

• 模型性能通过ROC曲线下面积(AUC)进行评估。

主要结果:

1. 模型性能:

• 在内部测试集中的AUC为0.75,外部验证队列为0.66。

• Deep-IO在ORR预测中优于TMB和TILs,并与PD-L1表现相当。

• 将Deep-IO与PD-L1联合使用可将AUC提升至0.70,反应率达51%。

2. 生存分析:

• Deep-IO高分组患者的PFS和OS显著优于低分组患者。

• Deep-IO分数较高与良好的治疗反应相关。

3. 亚组分析:

• 在肺腺癌患者中,Deep-IO与PFS和OS显著相关,但在鳞状细胞癌患者中相关性较弱。

• PD-L1≥50%的患者中,Deep-IO模型表现优越。

模型可解释性:

• 使用GradCam技术进行可视化,发现模型主要关注肿瘤上皮细胞和炎症区域,这与PD-L1表达和免疫细胞浸润存在一定相关性。

研究结论:

• Deep-IO深度学习模型能够有效预测ICI治疗反应,且在某些方面优于传统生物标志物(PD-L1、TMB、TILs)。

• 将Deep-IO与PD-L1联合使用可显著提高治疗反应预测的准确性。

• 该模型有望成为指导晚期NSCLC免疫治疗的重要工具,优化患者的治疗选择,提高临床获益。

研究局限性:

• 数据集中PD-L1和TMB的可用性存在不均匀性。

• 模型尚未完全自动化,仍需病理学家的干预。

• 在不同组织学类型(如鳞癌)中的表现尚需进一步验证。

未来展望:

• 深化模型在不同肿瘤亚型中的验证。

• 结合多组学数据(如基因组、转录组)进一步优化模型。

• 开发完全自动化的分析流程,推动临床应用。


喜欢SCI天天读的理由

陪您一起学习SCI医学论文

每天5分钟,让自己的英语牛逼起来

特殊福利让您惊喜连连


复制链接或点击原文链接,即可下载SCI原文

W247N01

链接: https://pan.baidu.com/s/1a_Fc65lispbCb03tVenslA?pwd=v4pr 

提取码: v4pr

Python社区是高质量的Python/Django开发社区
本文地址:http://www.python88.com/topic/177948
 
15 次点击