高悪性度グリオーマの診断、治療、モニタリングのためのバイオマーカーとスマート頭蓋内デバイス：文献のレビューと将来の展望

Biomarkers and smart intracranial devices for the diagnosis, treatment, and monitoring of high-grade gliomas: a review of the literature and future prospects.

• Umbreen Hafeez
• Lawrence M Cher

抄録

膠芽腫（GBM）は最も一般的な原発性脳新生物であり、全生存期間（OS）中央値は約15ヵ月である。高悪性度グリオーマ患者に対する効果的なモニタリング戦略はほとんどない。脳の磁気共鳴画像に頼ることには課題があり、繰り返しの脳生検は重大な罹患率を増加させる。したがって、高悪性度グリオーマ患者の診断、モニタリング、および管理の指針となる、より侵襲性の低い方法を確立することが急務である。現在、複数のバイオマーカーがさまざまな段階で開発されており、組織、血清、脳脊髄液（CSF）、および画像バイオマーカーが含まれる。ここでは、細胞外高分子、細胞外小胞、循環腫瘍細胞、免疫細胞、内皮細胞、および内皮前駆細胞を含む血液およびCSF中に見られる可能性のあるバイオマーカーをレビューし、要約する。血液およびCSF中の腫瘍特異的バイオマーカーを検出する能力は、脳生検を繰り返す必要性を減らすだけでなく、腫瘍の異質性、現在の治療に対する反応、および疾患抵抗性の特定に関する貴重な情報を提供する可能性がある。このレビューでは、Ommayaリザーバー、微小電気機械システムベースのデポデバイス、Alzetミニオスモティックポンプ、Metronomic Biofeedback Pump（MBP）、ipsum G1インプラント、極細針インプラント、および潜在的なデバイスを含む、脳腫瘍関連の頭蓋デバイスおよびインプラントの現状と潜在的な範囲についても詳細に説明しています。理想的なスマート頭蓋内インプラントは、血液脳関門を克服し、様々な薬剤を送達し、脳組織へのアクセスを提供し、潜在的に様々なバイオマーカーのレベルを測定し、モニターすることができます。

Glioblastoma (GBM) is the most common primary brain neoplasm with median overall survival (OS) around 15 months. There is a dearth of effective monitoring strategies for patients with high-grade gliomas. Relying on magnetic resonance images of brain has its challenges, and repeated brain biopsies add significant morbidity. Hence, it is imperative to establish a less invasive way to diagnose, monitor, and guide management of patients with high-grade gliomas. Currently, multiple biomarkers are in various phases of development and include tissue, serum, cerebrospinal fluid (CSF), and imaging biomarkers. Here we review and summarize the potential biomarkers found in blood and CSF, including extracellular macromolecules, extracellular vesicles, circulating tumor cells, immune cells, endothelial cells, and endothelial progenitor cells. The ability to detect tumor-specific biomarkers in blood and CSF will potentially not only reduce the need for repeated brain biopsies but also provide valuable information about the heterogeneity of tumor, response to current treatment, and identify disease resistance. This review also details the status and potential scope of brain tumor-related cranial devices and implants including Ommaya reservoir, microelectromechanical systems-based depot device, Alzet mini-osmotic pump, Metronomic Biofeedback Pump (MBP), ipsum G1 implant, ultra-thin needle implant, and putative devices. An ideal smart cranial implant will overcome the blood-brain barrier, deliver various drugs, provide access to brain tissue, and potentially measure and monitor levels of various biomarkers.

© The Author(s) 2019. Published by Oxford University Press, the Society for Neuro-Oncology and the European Association of Neuro-Oncology.