Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) als prognostisches Instrument bei Patienten mit fortgeschrittenem Lungenadenokarzinom

Obwohl EGFR- und ALK-TKIs eine Ansprechrate von bis zu 70 % erreichen können, entwickeln alle mit TKIs behandelten Patienten ausnahmslos eine Resistenz gegen die Therapie. Das mediane progressionsfreie Überleben beträgt 10-16 Monate. Der häufigste Mechanismus der erworbenen Resistenz gegen TKIs ist die therapieinduzierte klonale Selektion einer kleineren Subpopulation resistenter Krebszellen, die im ursprünglichen Tumor vorhanden waren. Das Auftreten der EGFR-Mutation T790M tritt bei etwa 50–70 % der Patienten mit erworbener Resistenz gegen EGFR-TKIs auf. Andere EGFR-Mutationen und Mutationen in der katalytischen Alpha-Untereinheit der Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat-3-Kinase (PIK3CA) und im B-Raf-Proto-Onkogen (BRAF) sind ebenfalls mit einer EGFR-TKI-Resistenz verbunden, treten jedoch mit geringer Häufigkeit auf. Die Resistenz gegen ALK-TKI ist komplexer und beinhaltet verschiedene resistente Mutationen.

Die TKI-Resistenz bleibt ein Hauptproblem bei der klinischen Behandlung von NSCLC. Patienten mit erworbener Resistenz können mit TKIs der zweiten Generation behandelt werden, obwohl noch keine von der FDA zugelassen sind, oder durch Kombinationstherapiestrategien. Daher ist die molekulare Charakterisierung des Tumors während des gesamten Krankheitsverlaufs hilfreich, um neue Medikamente an das sich entwickelnde Genomprofil des Tumors anzupassen und wirksame personalisierte Therapien zu leiten. Eine serielle Gewebeentnahme zur Überwachung molekularer Tumorsignaturen ist jedoch invasiv, unpraktisch und keine routinemäßige klinische Praxis. Die Beschaffung ausreichender Gewebematerialien für die Genotypisierung ist auch eine große Hürde bei der Gewebeentnahme. Es besteht ein Bedarf, eine Technologie zu entwickeln, die eine nicht-invasive serielle Analyse der genomischen Tumorprofile erlaubt.

Zellfreie zirkulierende DNA ist fragmentierte DNA, die im Kreislauf gefunden wird und nicht mit Zellen oder Zellfragmenten assoziiert ist. Wenn Tumorzellen absterben, setzen sie Tumor-DNA in den Blutkreislauf frei. Die zellfreie zirkulierende DNA, die von Tumoren stammt, bekannt als zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA), trägt Mutationen, die im Tumor vorhanden sind, und kann daher von zellfreier zirkulierender DNA, die von normalen Zellen stammt, unterschieden werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Nachweis von ctDNA und deren Konzentration mit dem Tumorstadium und dem Krebsüberleben korrelieren. Darüber hinaus kann ctDNA im Plasma verwendet werden, um genomische Veränderungen bei soliden Krebsarten nachzuweisen, und es besteht eine hohe Übereinstimmung bei den nachgewiesenen Mutationen zwischen gepaarten Formalin-fixierten Paraffin-eingebetteten (FFPE) und Plasma-DNA-Proben.

In einer Studie zur erworbenen Resistenz gegen die EGFR-Blockade bei Darmkrebspatienten wurden wiederholt Serumproben in 4-Wochen-Intervallen bis zum Fortschreiten der Krankheit entnommen. Unter Verwendung mathematischer Modellierung hatte diese Studie die folgenden wichtigen Erkenntnisse: Resistenzmutationen waren in einer klonalen Subpopulation innerhalb der Tumore vor Beginn der Behandlung vorhanden, es dauerte eine ziemlich konsistente Zeitspanne (etwa 5-6 Monate), bis sich der Subklon ausbreitete und die Läsion neu bevölkern, und zirkulierende resistente Mutationen konnten mehrere Monate vor dem röntgenologischen Nachweis der Krankheitsprogression nachgewiesen werden. Diese wegweisende Studie demonstrierte das Potenzial der Verwendung eines ctDNA-Tests zur nicht-invasiven Verfolgung der genomischen Evolution und Selektion in Tumoren, um individualisierte Therapien zu erleichtern und somit die Remission zu verlängern.

Die Prüfärzte haben den Plasmanachweis von EGFR-Mutationen bei Patienten mit Lungenadenokarzinom im fortgeschrittenen Stadium, die EGFR-Mutationen tragen, demonstriert, was mit der Prognose von Patienten unter EGFR-TKI korreliert. Eine prospektive Studie hatte die Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) verwendet, um EGFR-Mutationen in ctDNA von Patienten mit fortgeschrittenem NSCLC nachzuweisen. Unter den Patienten, die zu Studienbeginn (vor der Behandlung) eine EGFR-Mutation + aufwiesen, hatten diejenigen, die die EGFR-Mutation im dritten Behandlungszyklus (Chemotherapie +/- Erlotinib) verloren hatten, ein besseres progressionsfreies Überleben; Die mediane Überlebenszeit betrug 7,2 vs. 12,0 Monate bei Patienten mit EGFR-Mutation (+,+) und (+,-) zu Studienbeginn bzw. Zyklus 3.

Andere Studien haben auch die Machbarkeit anderer onkogener Mutationen gezeigt, insbesondere der KRAS-Mutation.

Obwohl diese Studien die Machbarkeit des Nachweises von Tumormutationen in ctDNA demonstrierten, beschränkten sie sich auf die Untersuchung eines einzelnen Gens (z. B. EGFR oder KRAS).

Andere Studien hatten die Sequenzierung der nächsten Generation bei Patienten mit NSCLC angewendet. Das Labor von Max Diehn an der Stanford University hat eine Methode zur Quantifizierung von ctDNA durch Tiefensequenzierung von >130 Genen entwickelt. Bei 17 Patienten mit gepaarten Plasma-DNA- und Tumorgewebeproben konnten sie alle zuvor im Gewebe identifizierten Mutationen sowie viele zusätzliche somatische Varianten nachweisen. Sie fanden auch heraus, dass die ctDNA-Spiegel stark mit dem Tumorvolumen korrelierten. Ihre Studie untersuchte mehrere Gene, hatte aber keine prospektive Komponente, um ctDNA-Mutationen zu verfolgen und spezifische Mutationen mit dem Behandlungsergebnis zu korrelieren.

ctDNA-Tests bei Patienten, die eine Chemotherapie erhalten, wurden noch nie durchgeführt. Durch genomisches Profiling können Mutationen identifiziert werden, die mit Resistenz und Ansprechen auf eine Chemotherapie verbunden sind.

Die Forscher schlagen daher eine Längsschnittstudie bei Patienten mit fortgeschrittenem NSCLC vor, die mit Erstlinien-TKI oder Chemotherapie behandelt werden, um prospektiv serielle Blutproben zu sammeln und mithilfe der Next-Generation-Sequenzierung von ctDNA die evolutionären genomischen Profile zu untersuchen. Diese Studie zielt darauf ab, die Nützlichkeit des ctDNA-Tests bei der Identifizierung genomischer Marker zu bewerten, um das Ansprechen auf die Behandlung und das Überleben bei Patienten mit fortgeschrittenem NSCLC vorherzusagen.

Diese vorgeschlagene Studie wird die Nützlichkeit von ctDNA bei der Identifizierung genomischer Marker für die NSCLC-Prognose bei Patienten untersuchen, die mit Erstlinien-TKI oder Chemotherapie behandelt werden. Nach der Diagnose werden die Patienten in 3-Monats-Intervallen nachuntersucht. Bei jedem Studienbesuch werden Plasmaproben und, wenn klinisch indiziert, auch Gewebeproben entnommen. Das genomische Profiling von Tumoren wird in der FFPE-Gewebeprobe und in ctDNA durchgeführt, die aus den prospektiv gesammelten Plasmaproben extrahiert wird. Die Ziele sind:

1. Bestimmung der Konkordanz und Diskordanz von somatischen Mutationen, die in ctDNA und Tumorgewebe-DNA gefunden wurden.
2. Um Mutationen in ctDNA zu identifizieren, die mit der Prognose (Ansprechen auf die Behandlung und progressionsfreies Überleben) bei Patienten assoziiert sind, die (a) eine EGFR-TKI-Behandlung, (b) eine ALK-TKI-Behandlung oder (c) eine Chemotherapie erhalten.
3. Verfolgung des molekularen Zeitverlaufs in Bezug auf (a) Variation der Gesamt-ctDNA-Konzentration im Laufe der Zeit, (b) wann die mit Resistenz/Rezidiv verbundenen Mutationen erstmals im Plasma nachweisbar sind und (c) wie die Mutationsfraktionen der Resistenz assoziiert sind Mutationen variieren im Laufe der Zeit.
4. Informationen aus den Zielen 2 und 3 zu kombinieren, um Vorhersagemodelle für die Prognose bei Patienten zu entwickeln, die (a) eine EGFR-TKI-Behandlung, (b) eine ALK-TKI-Behandlung oder (c) eine Chemotherapie erhalten.