Molekulární zobrazování FAPI pro diagnostiku CMS4 nepříznivého podtypu kolorektálního karcinomu (FoCus)

CRC je celosvětově 3. nejčastější rakovina a v Nizozemí má na svědomí ~14 000 nových diagnóz a ~5 000 úmrtí ročně (1,9 milionu a 935 tisíc na celosvětové úrovni). CRC je heterogenní onemocnění, pokud jde o prognózu, odpověď na léčbu a základní biologii nádoru. Transkripční profilování primárních nádorů CRC ve velkém měřítku odhalilo přítomnost čtyř odlišných konsenzuálních molekulárních subtypů (CMS), což je v současnosti nejrobustnější molekulární klasifikační systém pro CRC. Tento klasifikační systém ukazuje důležité souvislosti s klinickými proměnnými, jako je primární lokalizace nádoru, histopatologický stupeň a prognóza. CMS4 tvoří ~25% všech pacientů s CRC v časném stádiu a je častější v pokročilých stádiích onemocnění (~40% ve stádiu IV). Subtyp CMS4 se navíc vyznačuje špatnou prognózou (např. poměr rizika přežití bez relapsu (HR) ~1,75 ve srovnání s ostatními podtypy, zejména u časného CRC, a může mít menší prospěch ze standardních režimů systémové léčby (často na bázi oxaliplatiny). Je zajímavé, že se zdá, že CMS4 CRC těží více z režimů chemoterapie na bázi irinotekanu. To je důležité, protože u metastatického onemocnění je často režim první volby systémové terapie první volby oxaliplatina a nikoli režim založený na irinotekanu. Kromě toho mohou nádorové buňky získat fenotyp CMS4 po expozici chemoterapii (na bázi fluoropyrimidinu), což by mohlo přispět k rezistenci vůči terapii. Dosud nejsou k dispozici žádné účinné terapie cílené na CMS4 pro klinické použití, i když se jedná o aktivní oblast výzkumu. Nedávno se například u primární rakoviny tlustého střeva ukázalo, že imatinib může mít hodnotu jako léčivo přepínající CMS (CMS4 na CMS2), vyznačující se změnami genové exprese spojenými se zlepšeným přežitím. Studie MoTriColor navíc zkoumá inhibitor receptoru TGF-β (galunisertib) v kombinaci s kapecitabinem u pacientů s pokročilým CRC rezistentním na chemoterapii se signaturou aktivovaného transformujícího růstového faktoru beta (TGF-β), který je typicky aktivován v podtypu CMS4 CRC (NCT04031872). Konečně, jak již bylo zmíněno dříve, pacienti s CRC s vysokou zátěží CMS4 by mohli mít větší prospěch z léčebného režimu založeného na irinotekanu ve srovnání s léčebným režimem založeným na oxaliplatině.

Genetické signatury upregulované v nádorech CMS4 jsou geny související se signalizací TGF-β, přechodem z epitelu na mezenchymální a stromální invazí, k níž přispívají CAF. V posledním desetiletí byl široce studován vliv nádorového stromatu na biologii nádoru. Nejvýraznější buňkou v nádorovém stromatu je CAF. Jedním z markerů buněčného povrchu, které odlišují CAF od normálních fibroblastů, je FAP.

FAP je exprimován během embryogeneze a hojení ran. Na zdravých dospělých tkáních není téměř žádná exprese FAP. FAP je však nadměrně exprimován na CAF ve stromatu nádoru mnoha různých pevných nádorů. Umožňuje migraci nádorových buněk přes remodelaci extracelulární matrix a bylo popsáno, že je proangiogenní a imunosupresivní v mikroprostředí nádoru. Vysoká exprese FAP je spojena s horším celkovým přežitím u mnoha epiteliálních karcinomů, včetně CRC. Vysoká exprese FAP na základě IHC vzorků primárního nádoru CRC je spojena se špatným přežitím (HR: 1,72, 95% CI: 1,58-9,48, p = 0,009).

V roce 2018 byla zveřejněna první klinická data nového radioindikátoru cíleného na FAP. Tento radioaktivní indikátor, [68Ga]-FAPI, je založen na chinolinovém inhibitoru FAP s malou molekulou: FAPI. V posledních pěti letech byla publikována data FAPI o více než 3000 pacientech s rakovinou s mnoha různými typy rakoviny. Mnoho publikací také informovalo o radioligandech cílených na FAP používaných jako poslední možnost terapie yttriem-90, luteciem-177 ([177Lu]) nebo Samariem-153, přičemž někteří pacienti vykazovali stabilní onemocnění po několik měsíců. V současné době probíhá nábor první fáze I studie zkoumající [177Lu]-DOTA-FAPI (NCT04849247). Kromě toho jiná skupina nedávno provedla několik prvních studií u člověka s [177Lu] radioaktivně značenými inhibitory FAP, což dále ukazuje potenciál teranostické terapie pomocí sloučenin FAPI.

I když jsou údaje stále vzácné, tři studie souvisely vychytávání FAPI v nádoru s expresí FAP prostřednictvím IHC a všechny ukázaly významnou pozitivní korelaci (r = 0,43-0,94). Jedna studie porovnávala tuto korelaci mezi tkáněmi získanými resekcí nebo biopsií a zjistila, že korelace je silnější po resekci. To ukazuje, že metoda odběru vzorků je důležitá kvůli heterogenní expresi FAP v nádoru.

Nízká aktivita pozadí a vysoká absorpce FAPI nádorem vede k výjimečně jasnému vymezení nádoru, což v roce 2019 ocenilo [68Ga]-FAPI PET od Společnosti nukleární medicíny a molekulárního zobrazování snímek roku. Doposud byla publikována [68Ga]-FAPI PET data 68 pacientů s (metastatickým) CRC. Hodnoty vychytávání byly vysoké u primárního a metastatického CRC, s velmi nízkým vychytáváním na pozadí, včetně normálních jater (další informace viz také bod 4.1b). Kromě toho existují velké rozdíly ve vychytávání FAPI v CRC (např. SUVmax standardní odchylka 3,6 napříč CRC jaterními metastázami), což ukazuje, že lze vizualizovat variace exprese FAP.

Vývoj strategií terapie cílené na CMS4 pro tento nepříznivý podtyp CRC vyžaduje robustní a klinicky použitelný diagnostický test pro komplexní kvantitativní hodnocení stavu CMS4 všech lézí – primárních i metastatických – u jednotlivých pacientů s rakovinou. Současným referenčním standardem pro diagnostiku CMS4 je 273-genový klasifikátor založený na sekvenování RNA biopsií nádoru, ale byly vyvinuty alternativní testy. Všechny tyto testy vyžadují vzorky nádoru a interpretace je komplikovaná kvůli heterogenitě stavu CMS uvnitř a mezi lézemi. Například pomocí jednoho z těchto testů jsme zjistili, že 55 % z 20 studovaných primárních nádorů CRC vykazovalo CMS4 pozitivní i negativní nádorové oblasti a stav CMS4 se může podstatně lišit mezi primárními a metastatickými nádory u stejného pacienta. Dále jsme ukázali, že multiregionální nádorové biopsie během kolonoskopie k prospektivnímu výběru pacientů s CMS4 CRC ke studiu potenciálu imatinibu jako specifické léčby CMS4 v předoperační proof-of-concept window studii potvrdily – opět – rozsáhlé intratumorové Heterogenita CMS4.

Kromě této prostorové heterogenity CMS4 může CMS4 také vykazovat dočasnou heterogenitu během chemoterapie, jak jsme ukázali u 129 primárních CRC a párových jaterních metastáz, kde neoadjuvantní chemoterapie byla nezávislým rizikovým faktorem pro podtyp CMS4. Pozorování, které bychom mohli potvrdit experimentální prací na organoidech CRC pocházejících od pacienta: vystavení těchto organoidů šesti krátkým cyklům 5-fluorouracilu in vitro vyvolalo signaturu genu podobného mezenchymu (CMS4). Tento podpis souvisel se špatnou prognózou u velkého souboru pacientů s CRC s veřejně dostupnými údaji o genové expresi.

Rozsáhlé protokoly tkáňové biopsie by mohly vyřešit tento problém heterogenity CMS a umožnit přesnou diagnostiku CMS4, ale jsou náročné v rutinní klinické praxi a zatěžují pacienty. Slibnou alternativou pro diagnostický test CMS4 by bylo použití radioindikátoru, který umožňuje kvantitativní hodnocení CMS4 in vivo pomocí molekulárního zobrazování celého těla. Tato zobrazovací modalita je zvláště vhodná pro hodnocení biomarkerů s heterogenní expresí: pro diagnostické účely, jako doprovodná diagnostika pro (cílené) terapie nebo jako součást „teranostické“ strategie, kdy po výběru pacienta pomocí diagnostického radioindikátoru následuje léčba stejným indikátor značený na terapeutickou sloučeninu. FAP je vynikajícím kandidátem na molekulární zobrazovací cíl pro CMS4, protože je vysoce exprimován na CAF, které jsou hojně přítomny v tomto podtypu CRC. Zjistili jsme, že exprese genu FAP měřená v biopsiích nádoru - jako jediný marker - přesně odlišuje CMS4 od jiných podtypů CRC (AUROC: 0,91; 95% CI: 0,90-0,93). Kromě toho opětovná analýza publikovaných údajů ukázala výraznou heterogenitu vychytávání [68Ga]-FAPI v rámci a mezi 15 pacienty s CRC a nádory, což potvrzuje potenciální hodnotu tohoto indikátoru pro diagnostiku CMS4 CRC.

Ve studii FoCus podnikneme další krok ve spojení in vivo hodnocené exprese proteinu FAP pomocí [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT ke stavu CMS4. Již dříve jsme získali zkušenosti se zobrazováním [68Ga]-FAPI-46 jeho klinickým zavedením v Nizozemsku v dubnu 2021 - jako první skupina - ve spolupráci se společností SOFIE iTheranostics (držitel globální licence tracerů FAPI). Do září 2023 jsme nasnímali 20 pacientů s rakovinou s diagnostickým dilematem, ke kterému skenování přispělo ve všech směrech. U žádného z pacientů nebyly zaznamenány žádné nepříznivé účinky a - jak se očekávalo z literatury - poměry nádoru k pozadí byly vynikající. Fluoride-18 ([18F]) zobrazování je lepší než Gallium-68 ([68Ga]) s ohledem na kvalitu obrazu, kontrast, harmonizaci a dostupnost pro rutinní použití. Z těchto důvodů se pro FoCus posuneme vpřed s [18F]-ALF-FAPI-74, který vyrábí Cyclotron Noordwest BV ve spolupráci se SOFIE iTheranostics.

Budeme studovat vztah mezi [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT a stavem CMS4 na úrovni nádorových lézí specificky u pacientů, kteří jsou způsobilí pro CRC jaterní metastatektomii, protože 1) CMS4 je častější u onemocnění stadia IV, čímž se zlepšuje statistická účinnost ve srovnání s nižšími stupni CRC; 2) pacienti mají často mnohočetné jaterní metastázy a v případě synchronního onemocnění také primární nádor, který bude chirurgicky odstraněn, což dále zlepšuje efektivní velikost vzorku na úrovni lézí a také umožňuje hodnocení heterogenity uvnitř pacienta. Tato populace pacientů je proto ideální pro ověření koncepce. Výsledky týkající se diagnostické hodnoty [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT pro stav CMS4 na úrovni lézí získané od této konkrétní podskupiny pacientů s CRC se však mohou zobecňovat směrem k jiným stádiím a projevům onemocnění CRC, a proto být klinicky relevantní.

Pokud FoCus ukáže, že [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT je skutečně robustní diagnostický test k posouzení zátěže CMS4 u pacientů s metastatickým CRC, předpokládáme jeho následnou aplikaci jako integrálního biomarkeru pro výběr pacientů – bez nutnosti rozsáhlého odběru vzorků tkáně - v klinických studiích vyvinout a vyhodnotit léčebné strategie cílené na podtyp CMS4 pro (metastatický) CRC. To zahrnuje teranostické strategie, kde samotný FAPI slouží jako cílící skupina pro terapeutické sloučeniny. Toto úsilí by nakonec mohlo vést ke zlepšení personalizovaných strategií léčby CMS4, výsledkům pacientů a kvalitě života pacientů s CRC.