biomarcador de imagen

Un biomarcador de imagen es una característica biológica o biomarcador detectable en una imagen. ^{[ 1 ]} En medicina, un biomarcador de imagen es una característica de una imagen relevante para el diagnóstico de un paciente. También se le conoce como radiómica en el diagnóstico médico. Por ejemplo, varios biomarcadores se utilizan con frecuencia para determinar el riesgo de cáncer de pulmón de un nódulo pulmonar . En primer lugar, una lesión simple en el pulmón detectada por rayos X , TC o RM puede generar la sospecha de una neoplasia . La lesión en sí misma sirve como biomarcador, pero los detalles minuciosos de la lesión también sirven como biomarcadores y pueden usarse colectivamente para evaluar el riesgo de neoplasia. Algunos de los biomarcadores de imagen utilizados en la evaluación de nódulos pulmonares incluyen tamaño, espiculación , calcificación, cavitación, ubicación dentro del pulmón, tasa de crecimiento y tasa de metabolismo. Cada pieza de información de la imagen representa una probabilidad . La espiculación aumenta la probabilidad de que la lesión sea cancerosa. Una tasa de crecimiento lenta indica benignidad. Estas variables pueden sumarse a la historia clínica, el examen físico, las pruebas de laboratorio y los resultados de la anatomopatología del paciente para llegar a un diagnóstico propuesto. Los biomarcadores de imagen pueden medirse mediante diversas técnicas, como la tomografía computarizada (TC), la tomografía por emisión de positrones (PET), la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), la ecografía, la electroencefalografía , la magnetoencefalografía y la resonancia magnética (RM).

Los biomarcadores de imagen son tan antiguos como los propios rayos X. Una característica de una radiografía que representa algún tipo de patología fue denominada por primera vez "signos roentgen" en honor a Wilhelm Röntgen , el descubridor de los rayos X. ^{[ 2 ]} A medida que el campo de la imagen médica se desarrolló y expandió para incluir numerosas modalidades de imagen, los biomarcadores de imagen también han crecido, tanto en cantidad como en complejidad, como finalmente en la imagen química .

Un biomarcador de imagen cuantitativo (QIB) es una característica objetiva derivada de una imagen in vivo medida en una escala de razón o intervalo como indicador de procesos biológicos normales, procesos patológicos o una respuesta a una intervención terapéutica . ^{[ 3 ]} Una ventaja de los QIB sobre los biomarcadores de imagen cualitativos es que son más adecuados para ser utilizados en el seguimiento de pacientes o en ensayos clínicos. Ejemplos tempranos de un QIB de uso frecuente son los criterios RECIST , que miden la evolución en el tamaño del tumor para evaluar la respuesta al tratamiento en pacientes con cáncer, la ecografía de translucencia nucal utilizada para el cribado prenatal o la evaluación de la carga lesional y la atrofia cerebral en pacientes con esclerosis múltiple . Los QIB posteriores se han centrado en magnitudes físicas medibles o cantidades adimensionales derivadas de las mismas (p. ej., puntuación z). Ejemplos de QIB en esta línea incluyen el coeficiente de difusión aparente, ^{[ 4 ]} la temperatura, la susceptibilidad magnética, el valor de captación estándar (SUV), ^{[ 5 ]} y la velocidad de la onda de corte. Estos nuevos QIB permiten una trazabilidad metrológica, elevando el nivel de precisión y exactitud de la medición.

Los ensayos clínicos son una de las fuentes de datos más valiosas en la medicina basada en la evidencia . Para que un fármaco, dispositivo o procedimiento sea aprobado para su uso regular en EE. UU., debe someterse a pruebas rigurosas en ensayos clínicos y demostrar una eficacia suficiente. Desafortunadamente, los ensayos clínicos también son extremadamente costosos y requieren mucho tiempo. Los criterios de valoración , como la morbilidad y la mortalidad, se utilizan como medidas para comparar grupos dentro de un ensayo clínico. El criterio de valoración más básico utilizado en los ensayos clínicos, la mortalidad, requiere años, e incluso décadas, de seguimiento para una evaluación suficiente. La morbilidad, aunque potencialmente más rápida de medir que la mortalidad, también puede ser un criterio de valoración muy difícil de medir clínicamente, ya que suele ser muy subjetiva. Estas son algunas de las razones por las que los biomarcadores se han utilizado cada vez más en los ensayos clínicos para detectar cambios sutiles en la fisiología y la patología antes de que puedan detectarse clínicamente. Los biomarcadores actúan como criterios de valoración sustitutos . Se ha demostrado que el uso de criterios de valoración sustitutos reduce significativamente el tiempo y los recursos utilizados en los ensayos clínicos. Dado que los criterios de valoración indirectos permiten a los investigadores evaluar un marcador en lugar del paciente, permiten que los participantes actúen como su propio control y, en muchos casos, facilitan el enmascaramiento.

Además de los criterios de valoración indirectos , los biomarcadores de imagen pueden utilizarse como clasificadores predictivos para ayudar a seleccionar a los candidatos adecuados para un tratamiento específico. Los clasificadores predictivos se utilizan con frecuencia en la imagen molecular para garantizar la respuesta enzimática al tratamiento.

El Congreso de los Estados Unidos y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) han reconocido el valor de los biomarcadores de imagen, como lo demuestran las acciones recientes que fomentan su uso. La Ley de Modernización de la FDA de 1997 se promulgó para mejorar el proceso regulatorio de los productos médicos. La Sección 112 de la Ley otorga autoridad explícita para otorgar aprobación acelerada a medicamentos que tratan afecciones graves, siempre que se haya demostrado que tienen un efecto sobre un criterio de valoración indirecto que indique razonablemente un beneficio clínico. Otras disposiciones permiten el monitoreo de los productos después de su aprobación comercial para garantizar la eficacia de los criterios de valoración indirectos y exigen que la FDA establezca un programa que promueva el desarrollo y uso de criterios de valoración indirectos para enfermedades graves. Si bien la ley no menciona específicamente el uso de criterios de valoración indirectos para dispositivos médicos, la Sección 205 exige que se utilicen los "medios menos onerosos necesarios" para su aprobación. ^{[ 6 ]} La redacción es mucho más general que la disposición para productos farmacéuticos, pero generalmente se acepta que los criterios de valoración indirectos a menudo calificarán como los "medios menos onerosos".

Comprender la relevancia clínica de biomarcadores específicos puede ser un proceso complejo. La certificación de un criterio de valoración sustituto consta de dos etapas : cualificación y validación. Para que un biomarcador sea cualificado, debe someterse a un proceso de cualificación formal. Se debe presentar una solicitud al IPRG para cualificar un biomarcador de imagen para un uso específico. El Equipo de Revisión de Cualificación de Biomarcadores, integrado por miembros de las divisiones de revisión preclínica y clínica, evalúa el contexto y los datos disponibles sobre el biomarcador. Asimismo, evalúa los métodos y resultados de la estrategia del estudio de cualificación y, finalmente, decide si lo acepta o lo rechaza. Tras la cualificación, un biomarcador puede tener un uso limitado como criterio de valoración sustituto . Puede utilizarse en ensayos clínicos de fase I y II , pero solo en ensayos de fase III para análisis de futilidad temprana.

La validación consta de dos etapas: validación probable y validación conocida. La «validación probable» requiere un consenso generalizado en la comunidad médica o científica sobre su eficacia. La «validación conocida» requiere un marco científico o un conjunto de evidencia que aparenta dilucidar la eficacia del marcador. ^{[ 7 ]} Para una validación completa, un biomarcador debe demostrar que las diferencias entre el tratamiento y el control son similares a las diferencias entre el tratamiento y el control en cuanto al resultado clínico. No basta con demostrar simplemente que los respondedores al biomarcador sobreviven más tiempo que los no respondedores.

A continuación se presentan 3 medidas de calidad para determinar la potencia de un biomarcador para su uso en ensayos clínicos. ^{[ 8 ]}

1. La presencia del biomarcador de imagen está estrechamente relacionada o vinculada a la presencia de la enfermedad o afección objetivo.
2. La detección y/o medición cuantitativa del biomarcador de imagen es precisa, reproducible y factible a lo largo del tiempo.
3. Los cambios medidos a lo largo del tiempo en el biomarcador de imagen están estrechamente relacionados o vinculados con el éxito o el fracaso del efecto terapéutico y con el verdadero objetivo final que se busca para la terapia médica que se está evaluando.

Dado que el proyecto de recopilar una biblioteca de biomarcadores validados requiere una enorme cantidad de recursos, la FDA ha fomentado la creación de consorcios entre organizaciones públicas y privadas para facilitar el intercambio de datos para la cualificación y validación de biomarcadores.

El Consorcio de Biomarcadores fue creado por la Fundación para los Institutos Nacionales de Salud , los Institutos Nacionales de Salud , la Administración de Alimentos y Medicamentos y la Asociación de Fabricantes e Investigadores Farmacéuticos de Estados Unidos . Se trata de una colaboración público-privada en investigación biomédica cuyo objetivo es otorgar subvenciones para la generación de datos para la validación de biomarcadores clínicos.

El Consorcio de Pruebas Predictivas de Seguridad fue creado por el Critical Path Institute y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para desarrollar un marco necesario para el intercambio de datos entre sus miembros, con el fin de facilitar la cualificación de biomarcadores. También colaboran con agencias reguladoras para reemplazar el proceso de cualificación actual, que carece de estructura.

En 2001, el departamento de Radiología del Hospital General de Massachusetts ( MGH) fundó el Centro de Biomarcadores en Imagenología del MGH, un centro dedicado a fomentar el desarrollo y el uso de biomarcadores de imagen. Su proyecto inicial consistió en catalogar los biomarcadores conocidos para que estuvieran fácilmente disponibles para científicos, organismos reguladores y representantes de la industria (actualmente disponibles en su sitio web). El catálogo incluye la patología específica de cada biomarcador, el o los investigadores que participaron en su creación y uso, y las modalidades empleadas para su detección.

El Consorcio Internacional de Biomarcadores del Cáncer se creó para facilitar el descubrimiento de biomarcadores mediante la coordinación de la investigación y el aprovechamiento de recursos. Cada equipo internacional elige uno o varios tipos de cáncer para su estudio, funciona de forma independiente y obtiene su propia financiación. El presidente de la organización, Leland Hartwell , ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2001.

El protocolo Uniform Protocols for Imaging in Clinical Trials (UPICT, por sus siglas en inglés) fue creado por el Colegio Americano de Radiología .

El programa Equipos de Evaluación de la Respuesta por Imágenes (IRTE) fue creado por el Instituto Nacional del Cáncer y la AACI para impulsar el papel de las imágenes en la evaluación de la respuesta al tratamiento y aumentar la aplicación de parámetros de imagen cuantitativos, anatómicos, funcionales y moleculares en ensayos clínicos terapéuticos. Su objetivo es fortalecer la colaboración clínica entre científicos de imágenes e investigadores oncológicos.

La Iniciativa de Calificación de Biomarcadores Oncológicos fue creada por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y el Instituto Nacional del Cáncer (NCI) para calificar nuevos biomarcadores de cáncer. Su primer proyecto consiste en imágenes PET en linfoma no Hodgkin .