Correlation between F-18 FDG PET/CT-derived metabolic parameters and PD-L1 expression in non-small cell lung cancer patients

Abstract

Objectives

Programmed death-ligand 1 (PD-L1) expression serves as a critical biomarker for selecting patients eligible for treatment with immune checkpoint inhibitors. Herein, we investigated the association between PD-L1 expression and various FDG PET/CT–derived metabolic parameters in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC).

Materials and methods

This retrospective study included 81 NSCLC patients who underwent pre-treatment F-18 FDG PET/CT imaging and histopathological evaluation of PD-L1 expression. PD-L1 tumour proportion score (TPS) was determined using the SP263 immunohistochemical assay. PD-L1 positivity was defined as TPS ≥ 1%. Quantitative PET/CT parameters—SUVmax, SUVmean, SULpeak, SULmax, metabolic tumor volume (MTV), total lesion glycolysis (TLG), and heterogeneity indices (coefficient of variation [COV] and SUV-based heterogeneity index [HI])—were analyzed in relation to PD-L1 TPS.

Results

PD-L1 positivity was identified in 30 patients (37%). Although SUVmax, SUVmean, SULpeak, and SULmax values tended to be higher in PD-L1–positive patients, these differences were not statistically significant. Conversely, MTV and TLG were higher in the PD-L1–negative group. Among all parameters, HI was significantly elevated in the PD-L1–positive group (P = .031), and remained significant across PD-L1 expression strata (P = .037). In metastatic patients, HI and COV showed significant positive correlation with PD-L1 expression (r = 0.34 and 0.33, respectively). ROC analysis identified a HI cut-off of 1.59 to predict PD-L1 positivity with 90% sensitivity and 50% specificity (AUC = 0.674).

Conclusions

Tumor heterogeneity indices, particularly HI and COV derived from FDG PET/CT, demonstrated stronger predictive value for PD-L1 expression than conventional metabolic parameters. These findings suggest that metabolic heterogeneity may serve as a useful noninvasive imaging biomarker for guiding immunotherapy in NSCLC.

Resumen

Objetivos

La expresión del ligando de muerte programada 1 (PD-L1) sirve como un biomarcador crucial para seleccionar a los pacientes elegibles para el tratamiento con inhibidores de puntos de control inmunitarios. En este estudio, investigamos la asociación entre la expresión de PD-L1 y diversos parámetros metabólicos derivados de la tomografía por emisión de positrones/tomografía computarizada con FDG (PET/TC con FDG) en pacientes con cáncer de pulmón no microcítico (CPNM).

Materiales y métodos

Este estudio retrospectivo incluyó a 81 pacientes con CPNM que se sometieron a una PET/TC con F-18 FDG antes del tratamiento y a una evaluación histopatológica de la expresión de PD-L1. La puntuación de proporción tumoral (TPS) de PD-L1 se determinó mediante el ensayo inmunohistoquímico SP263. Se definió positividad de PD-L1 como TPS ≥ 1%. Se analizaron los parámetros cuantitativos de la PET/TC —SUVmax, SUVmean, SULpeak, SULmax, volumen tumoral metabólico (MTV), glucólisis total de la lesión (TLG) e índices de heterogeneidad (coeficiente de variación [COV] e índice de heterogeneidad basado en SUV [HI])— en relación con el TPS de PD-L1.

Resultados

La positividad de PD-L1 se identificó en 30 pacientes (37%). Aunque los valores de SUVmax, SUVmean, SULpeak y SULmax tendieron a ser más altos en los pacientes PD-L1 positivos, estas diferencias no fueron estadísticamente significativas. Por el contrario, los valores de MTV y TLG fueron mayores en el grupo PD-L1 negativo. Entre todos los parámetros, el HI fue significativamente más elevado en el grupo PD-L1 positivo (P = ,031) y permaneció significativo entre los diferentes niveles de expresión de PD-L1 (P = ,037). En pacientes con enfermedad metastásica, HI y COV mostraron una correlación positiva significativa con la expresión de PD-L1 (r = 0,34 y 0,33, respectivamente). El análisis ROC identificó un punto de corte para HI de 1,59 para predecir la positividad de PD-L1 con una sensibilidad del 90% y especificidad del 50% (AUC = 0,674).

Conclusiones

Los índices de heterogeneidad tumoral, en particular HI y COV derivados de la PET/TC con FDG, demostraron un mayor valor predictivo para la expresión de PD-L1 que los parámetros metabólicos convencionales. Estos hallazgos sugieren que la heterogeneidad metabólica podría servir como un biomarcador de imagen no invasivo útil para orientar la inmunoterapia en el CPNM.