Cirkulerende tumor-DNA (ctDNA) som et prognostisk værktøj hos patienter med avanceret lungeadenokarcinom

Selvom EGFR- og ALK-TKI'er kan opnå en responsrate så høj som 70%, udvikler alle patienter behandlet med TKI'er uvægerligt resistens over for behandlingen. Median progressionsfri overlevelse er 10-16 måneder. Den mest almindelige mekanisme for erhvervet resistens over for TKI'er er den terapi-inducerede klonale selektion af en mindre subpopulation af resistente cancerceller, der var til stede i den oprindelige tumor. Fremkomsten af ​​EGFR-mutationen T790M forekommer hos omkring 50-70% af patienterne med erhvervet resistens over for EGFR-TKI'er. Andre EGFR-mutationer og mutationer i phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat 3-kinase katalytisk subunit alpha (PIK3CA) og B-Raf Proto-Oncogene (BRAF) er også forbundet med EGFR-TKI-resistens, men de forekommer ved lave frekvenser. Resistens over for ALK-TKI er mere kompleks og involverer forskellige resistente mutationer.

TKI-resistens er fortsat et stort problem i klinisk behandling af NSCLC. Patienter med erhvervet resistens kan behandles med andengenerations TKI'er, selvom ingen er godkendt af FDA endnu, eller med kombinationsterapistrategier. Derfor er molekylær karakterisering af tumor gennem hele sygdomsforløbet nyttig til at matche nye lægemidler til tumorens udviklende genomiske profil og vejlede effektive personlige terapier. Seriel vævsprøvetagning for at overvåge molekylære signaturer af tumor er imidlertid invasiv, upraktisk og ikke en rutinemæssig klinisk praksis. At opnå tilstrækkelige vævsmaterialer til genotypebestemmelse er også en stor hindring i vævsprøvetagning. Der er behov for at udvikle en teknologi, der tillader ikke-invasiv seriel analyse af tumorgenomiske profiler.

Cellefrit cirkulerende DNA er fragmenteret DNA fundet i kredsløbet, som ikke er forbundet med celler eller cellefragmenter. Når tumorceller dør, frigiver de tumor-DNA til blodbanen. Det cellefrie cirkulerende DNA afledt af tumorer, kendt som cirkulerende tumor DNA (ctDNA), bærer mutationer til stede i tumoren og kan derfor skelnes fra cellefrit cirkulerende DNA afledt af normale celler. Det har vist sig, at påvisningen af ​​ctDNA og dets koncentration korrelerer med tumorstadiet og canceroverlevelse. Desuden kan ctDNA i plasma bruges til at detektere genomiske ændringer i faste kræftformer, og at der er en høj overensstemmelse i detekterede mutationer mellem parrede formalinfikserede paraffinindlejrede (FFPE) og plasma-DNA-prøver.

I en undersøgelse af erhvervet resistens over for EGFR-blokade hos kolorektal cancerpatienter blev gentagne serumprøver indsamlet med 4 ugers intervaller indtil sygdomsprogression. Ved hjælp af matematisk modellering havde denne undersøgelse følgende vigtige resultater: resistente mutationer var til stede i en klonal subpopulation i tumorerne før påbegyndelse af behandlingen, det tog en ret konsistent periode (ca. 5-6 måneder) for subklonen at udvide sig og genbefolke læsionen, og cirkulerende resistente mutationer kunne påvises flere måneder før radiografisk bevis for sygdomsprogression. Denne banebrydende undersøgelse viste potentialet ved at bruge en ctDNA-test til at spore genomisk udvikling og selektion i tumorer på en ikke-invasiv måde for at lette individualiserede terapier og dermed forlænge remission.

Forskerne har påvist plasmadetektion af EGFR-mutationer hos patienter med lungeadenokarcinom i fremskreden stadium, der bærer EGFR-mutationer, hvilket korrelerer med prognose for forsøgspersoner på EGFR-TKI. En prospektiv undersøgelse havde brugt real-time polymerasekædereaktion (RT-PCR) til at påvise EGFR-mutationer i ctDNA fra patienter med fremskreden NSCLC. Blandt patienter, der var EGFR-mutation + ved baseline (før-behandling), havde de, der mistede EGFR-mutationen ved behandlingscyklus 3 (kemoterapi +/- erlotinib), bedre progressionsfri overlevelse; median overlevelse var 7,2 vs. 12,0 måneder hos patienter med EGFR-mutation (+,+) og (+,-) ved henholdsvis baseline og cyklus 3.

Andre undersøgelser har også vist gennemførligheden af ​​andre onkogene mutationer, især KRAS-mutation.

Selvom disse undersøgelser viste muligheden for at påvise tumormutationer i ctDNA, var de begrænset til at undersøge et enkelt gen (f.eks. EGFR eller KRAS).

Andre undersøgelser havde anvendt næste generations sekventering hos patienter med NSCLC. Max Diehns laboratorium ved Stanford University har udviklet en metode til at kvantificere ctDNA ved dyb sekventering af >130 gener. Hos 17 patienter med parret plasma-DNA og tumorvævsprøver var de i stand til at detektere alle mutationer, der tidligere var identificeret i væv plus mange yderligere somatiske varianter. De fandt også, at niveauer af ctDNA var stærkt korreleret med tumorvolumen. Deres undersøgelse undersøgte flere gener, men havde ikke en prospektiv komponent til at spore ctDNA-mutationer og korrelere specifikke mutationer med behandlingsresultat.

Test af ctDNA hos patienter, der får kemoterapi, er aldrig blevet udført. Genomisk profilering kan identificere mutationer forbundet med resistens og respons på kemoterapi.

Forskerne foreslår derfor et longitudinelt studie i patienter med fremskreden NSCLC behandlet med førstelinje TKI eller kemoterapi for prospektivt at indsamle serielle blodprøver og ved at bruge næste generations sekventering af ctDNA for at undersøge de evolutionære genomiske profiler. Denne undersøgelse har til formål at evaluere anvendelserne af ctDNA-testen til at identificere genomiske markører til at forudsige behandlingsrespons og overlevelse hos patienter med fremskreden NSCLC.

Denne foreslåede undersøgelse vil undersøge nytten af ​​ctDNA til at identificere genomiske markører for NSCLC-prognose hos patienter behandlet med førstelinje TKI eller kemoterapi. Efter diagnosen vil patienterne blive fulgt med 3 måneders mellemrum. Ved hvert studiebesøg vil der blive indsamlet plasmaprøver, og når det er klinisk indiceret, vil der også blive udtaget vævsprøver. Genomisk profilering af tumorer vil blive udført i FFPE-vævsprøven og i ctDNA ekstraheret fra de prospektivt indsamlede plasmaprøver. Målene er:

1. At bestemme overensstemmelse og uoverensstemmelse af somatiske mutationer fundet i ctDNA og tumorvævs-DNA.
2. At identificere mutationer i ctDNA, der er forbundet med prognose (behandlingsrespons og progressionsfri overlevelse) hos patienter, der modtager (a) EGFR-TKI-behandling, (b) ALK-TKI-behandling eller (c) kemoterapi.
3. At spore det molekylære tidsforløb i form af (a) variation af total ctDNA-koncentration over tid, (b) hvornår mutationerne forbundet med resistens/genfald først kan påvises i plasma, og (c) hvordan mutationsfraktionerne af de resistensassocierede mutationer varierer over tid.
4. At kombinere information fra mål 2 og 3 for at udvikle forudsigelsesmodeller for prognose hos patienter, der modtager (a) EGFR-TKI-behandling, (b) ALK-TKI-behandling eller (c) kemoterapi.