Belastung durch Tumormutationen bei Lungenkrebspatienten (MUBULUC)

1. Aktuelles Wissen über das Untersuchungsgebiet

   Klinische Beweise zeigen, dass die Behandlung mit Immun-Checkpoint-Blockern (ICB) Patienten mit mehreren Tumorarten zugute kommt. Allerdings ist die Entwicklung prädiktiver Biomarker erforderlich, um Patienten zu identifizieren, die am wahrscheinlichsten auf eine Immuntherapie ansprechen.

   Ein aufkommender Biomarker für das Ansprechen auf eine Immuntherapie ist die Gesamtzahl der in einer Tumorprobe vorhandenen Mutationen. Dieser Biomarker wird als Mutationslast oder Tumormutationslast (TMB) bezeichnet. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass stark mutierte Tumore eher Neoantigene beherbergen, die von aktivierten Immunzellen angegriffen werden. Es hat sich gezeigt, dass diese Metrik, die durch die jüngsten Fortschritte bei Next-Generation-Sequencing-Technologien (NGS), insbesondere Whole-Exome-Sequencing (WES) und RNA-Sequenzierung (RNA-seq), ermöglicht wird, bei mehreren Tumorarten mit der Reaktion der Patienten korreliert ICB. Tatsächlich wurde die TMB mit dem klinischen Nutzen einer Anti-PD-1- und Anti-CTLA-4-Therapie bei verschiedenen Tumorarten, einschließlich maligner Melanome (Snyder et al., 2014; Van Allen et al., 2015) mit einem Schwellenwert korreliert von mehr als 100 nicht-synonymen Einzelnukleotidvarianten (nsSNV) pro Exom, nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) (Rizvi et al., 2015) mit einem Schwellenwert, der höher als 178 nsSNVs pro Exom definiert ist, und mehreren DNA-Reparaturdefizienten Tumoren (Howitt et al., 2015; Le et al., 2015, 2017). Eine aktuelle Studie bestätigte prospektiv, dass das PFS bei Patienten mit hoher Tumormutationslast unter Nivolumab plus Ipilimumab signifikant länger war als unter Chemotherapie bei NSCLC (Hellmann et al., 2018). Insgesamt wird ein direkter Zusammenhang zwischen DNA-Reparaturmangel, Mutationslandschaft, vorhergesagter Neoantigenlast und klinischer Aktivität von ICB vorgeschlagen.

   TMB wurde als die Anzahl von somatischen, kodierenden, Basensubstitutions- und Indel-Mutationen pro Megabase des untersuchten Genoms definiert. Alle Basensubstitutionen und Indels in der codierenden Region von Zielgenen. Es wurde gezeigt, dass TMB, berechnet mit dem Cancer Gene Panel (CGP)-Assay, gut mit Messungen der gesamten Exom-Mutationslast übereinstimmt (Chalmers et al., 2017). Dies weist darauf hin, dass CGP, das auf die gesamte codierende Region von mehreren hundert Genen abzielt, eine ausreichende genomische Größe abdeckt, um die WES-Mutationslast genau zu beurteilen. Es wurde festgestellt, dass das Herausfiltern von Keimbahnveränderungen und seltenen Varianten wichtig war, um genaue Messungen von TMB zu erhalten, und dies wird besonders wichtig bei Patienten mit ethnischem Hintergrund sein, die in den Sequenzierungsdatensätzen nicht gut vertreten sind. Diese Ergebnisse zeigen, dass CGP ein genaues, kostengünstiges und klinisch verfügbares Instrument zur Messung von TMB ist. Die Ergebnisse der Down-Sampling-Analyse zeigen, dass die Variation der Messung aufgrund der Probennahme bei der Sequenzierung von 1,1 Mb akzeptabel gering ist, was zu einem hochgenauen Calling von TMB bei einer Reihe von TMB-Niveaus führt. Diese Stichprobenvariation nimmt zu, wenn die Anzahl der sequenzierten Megabasen abnimmt, insbesondere bei niedrigeren TMB-Spiegeln. Während zielgerichtetes CGP verwendet werden kann, um TMB genau zu bestimmen, ist es derzeit nicht für die Identifizierung von Neoantigenen geeignet, die in jedem Gen vorkommen können. Dennoch wurde die theragnostische Wirkung von TMB auch mit einem gezielten CGP durch den FoundationOne CDx-Assay bestimmt (Hellmann et al., 2018).

   Das Versäumnis, den TMB zu beurteilen, kann in verschiedenen Schritten des Analyseverfahrens auftreten. Es kann bei der Probenentnahme mit einem geringen DNA-Spiegel (5-10%) sein. Die NGS-Verarbeitung kann je nach Methode zu einem Prozessausfall um 2-3% führen. Und schließlich führt die bioinformatische Kuration zu 3-5% Misserfolg. Am Ende wird die TMB mit einer Attritionsrate von 15 % der Proben unbestimmt sein (Fondation Medicine Personal communication).

   Die Umsetzung der Bewertung der Tumormutationslast in einer landesweiten Perspektive ist eine Herausforderung und es sollten große Anstrengungen unternommen werden. Unabhängig von der Methode, WES oder großem CGP, werden die Messungen von TMB den Umfang der Gensequenzierung in den molekularen Plattformen verändern.

   Es ist wichtig, dass die Plattformen, auf denen die Messung der Tumormutationslast implementiert wird, ihre CGP kalibrieren und mit einer Standardreferenz für die Messung von TMB vergleichen können. Darüber hinaus muss die implementierte Methode bei der begrenzten DNA-Menge für die meisten Proben zuverlässige Ergebnisse liefern. Die Plattformen müssen auch ihre Nassbankprozesse und ihre Bioinformatik-Pipeline einsetzen, um das TMB in einer Bearbeitungszeit herstellen zu können, die mit dem klinischen Patientenmanagement vereinbar ist.

2. Beschreibung der Grundgesamtheit der Studienteilnehmer und Begründung für die Auswahl der Teilnehmer

   Wie oben erwähnt, scheint der TMB ein wichtiger Marker für die ICB-Wirksamkeit zu sein. Daher ist es wichtig, die TMB-Messung bundesweit zu implementieren, um den gleichberechtigten Zugang zum ICB zu gewährleisten.

   Das Französische Nationale Krebsinstitut (INCa) hat molekulare Plattformen benannt, die für die verschiedenen molekularen Tests zuständig sind, die ihre Prozesse einrichten sollten, um sich diesem neuen Test stellen zu können. Diese Studie soll verschiedene CGP-Methoden testen, um die Tumormutationslast bei Lungenkrebs zu bewerten, um die verschiedenen Methoden zu vergleichen und die Nachteile und Misserfolge der verschiedenen Methoden zu identifizieren. Die Ergebnisse dieser Studie sollen es ermöglichen, den Bedarf für die Implementierung von TMB auf nationaler Ebene abzuschätzen, Krebsgenpanels zu empfehlen, validierte Bioinformatik-Pipelines vorzuschlagen und schließlich präanalytische Verfahren zur Reduzierung der Misserfolgsrate der Tests zu empfehlen.

   Zu diesem Zweck wird diese Studie den TMB bei Patienten mit einem Lungenkrebs bestimmen. 200 Patienten mit einem nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) und unbehandelt werden rekrutiert.

   Es werden drei Kohorten rekrutiert:

   • 100 Patienten werden ohne Resektion eingeschlossen und wir bestimmen die TMB an der Biopsieprobe

   • 100 Patienten werden nach chirurgischer Entfernung ihres Tumors eingeschlossen und wir bestimmen den TMB am resezierten Präparat

     • Innerhalb dieser Kohorte wird TMB sowohl an der Biopsieprobe als auch an der resezierten Probe für 20 Patienten beurteilt. 200 Patienten werden aufgenommen, um 220 TMB-Analysen durchzuführen.

   Teilnehmende Standorte sind große Plattformen, die aufgrund ihrer Kapazität zur Durchführung neuer Tests ausgewählt wurden und über alle Einrichtungen zur Durchführung der beschriebenen Forschung verfügen. Die in diese Studie eingeschlossenen Patienten entsprechen denen, die im Verlauf ihrer Erkrankung Immun-Checkpoint-Inhibitoren erhalten. Diese Studie ist eine nicht-interventionelle Studie, da sie die klinische Versorgung der Patienten nicht verändert. Die Gewebeprobe wird während eines klinischen Verfahrens entnommen, das für die Patientenversorgung erforderlich ist. Die Studie wird den Patienten vorgeschlagen, nachdem verifiziert wurde, dass die Gewebeentnahme auf eine Weise erfolgt ist, die mit der vorliegenden Studie vereinbar ist. Es wird nur Tumormaterial und keine Keimbahn-DNA gesammelt.

   Ausgewählte Patienten werden denen nahe kommen, die ICB erhalten, und die Zielpopulation wird mit Patienten angereichert, die chirurgisch reseziert wurden, um genügend Gewebe zu haben, um in diesen Proben verschiedene Methoden zur Beurteilung von TMB zu vergleichen und auch vor der Operation zu vergleichen Biopsien und chirurgische Proben.

3. Beschreibung des untersuchten Elements oder der untersuchten Elemente

Untersuchte Elemente sind die TMB von NSCLC-Patienten. Die Fluktuationsrate (Anzahl der Fälle ohne Ergebnis) in der TMB-Schätzung wird bewertet. Der Goldstandard für die Bestimmung von TMB ist die WES, da sie alle codierenden Regionen abdeckt. Mehrere andere Cancer Gene Panel-Methoden (CGP) wurden basierend auf der Sequenzierung von Cancer Gene Panels beschrieben. Das in dieser Studie enthaltene CGP wird das Panel von Illumina (TS500), Thermofisher (Oncomine Tumor Mutation Load Assay), ein selbst erstelltes Panel mit Agilent-Technologie (Dedicated XT HS) und Foundation Medicine F1 CDx sein. Es wird anerkannt, dass die Größe der Krebsgen-Panels nahe bei 1 Mb liegen sollte, um den TMB bei verschiedenen Krebsarten zuverlässig messen zu können.

In dieser Serie zu NSCLC werden verschiedene Methoden zur Messung von TMB verglichen, um verschiedene CGP zu validieren, die auf dem Markt oder in den verschiedenen INCa-Plattformen erhältlich sind. Die Bioinformatik-Modellierung wird versuchen, die TMB-Ergebnisse von WES und CGP zu korrelieren. Zu diesem Zweck werden auf der Grundlage der Ergebnisse der Mutationslast, die aus Ergebnissen von WES berechnet wurden, die Ergebnisse der Mutationslast auf der Grundlage einer Zufallsauswahl von 1000 Genen, die 1000 Mal wiederholt werden, extrapoliert. Der Mittelwert des Korrelationskoeffizienten (R2) zwischen der durch die gesamte Exomsequenzierung und durch die verschiedenen zufälligen Genpanels berechneten Tumormutationslast beträgt 0,88 IQR [0,84-0,91] was zeigt, dass die Auswahl von Genen zur Schätzung des TMB sorgfältig evaluiert werden sollte, bevor sie in der klinischen Praxis verwendet werden (unveröffentlichte Ergebnisse). Das Material, das während der Studie gesammelt wird, wird es ermöglichen, die Leistung des in den molekularbiologischen Plattformen implementierten CGP zu bestimmen.