FAPI-molekyylikuvaus CMS4:n epäsuotuisan paksusuolensyövän alatyypin diagnosoimiseksi (FoCus)

CRC on kolmanneksi yleisin syöpä maailmassa, ja se aiheuttaa noin 14 000 uutta diagnoosia ja noin 5 000 kuolemaa Alankomaissa vuosittain (1,9 miljoonaa ja 935 tuhatta maailmanlaajuisesti). CRC on heterogeeninen sairaus ennusteen, hoitovasteen ja taustalla olevan kasvainbiologian suhteen. Primaaristen CRC-kasvainten laajamittainen transkription profilointi on paljastanut neljän erillisen konsensusmolekyylialatyypin (CMS) läsnäolon, mikä on tällä hetkellä vankain CRC:n molekyyliluokitusjärjestelmä. Tämä luokitusjärjestelmä osoittaa tärkeitä assosiaatioita kliinisten muuttujien, kuten primäärisen kasvaimen sijainnin, histopatologisen asteen ja ennusteen, kanssa. CMS4:n osuus kaikista varhaisvaiheen CRC-potilaista on ~25 % ja se on yleisempää pitkälle edenneissä taudin vaiheissa (noin 40 % vaiheessa IV). Lisäksi CMS4-alatyypille on ominaista huono ennuste (esim. Relapse-free eloonjäämisriskisuhde (HR) on ~1,75 verrattuna muihin alatyyppeihin, erityisesti varhaisessa CRC:ssä, ja se voi hyötyä vähemmän (usein oksaliplatiinipohjaisista) tavanomaisista systeemisistä hoito-ohjelmista. Mielenkiintoista on, että CMS4 CRC näyttää hyötyvän enemmän irinotekaanipohjaisista kemoterapia-ohjelmista. Tämä on olennaista, koska etäpesäkkeissä usein ensisijainen ensisijainen systeeminen hoito-ohjelma on oksaliplatiini eikä irinotekaanipohjainen hoito. Lisäksi kasvainsolut voivat saada CMS4-fenotyypin (fluoripyrimidiinipohjaiselle) kemoterapialle altistumisen jälkeen, mikä saattaa edistää hoidon vastustuskykyä. Kliiniseen käyttöön ei toistaiseksi ole saatavilla tehokkaita CMS4-kohdistettuja hoitoja, vaikka tämä onkin aktiivinen tutkimusalue. Esimerkiksi äskettäin osoitettiin primaarisessa paksusuolensyövässä, että imatinibillä voi olla arvoa CMS-vaihtolääkkeenä (CMS4:stä CMS2:ksi), jolle on tunnusomaista geenin ilmentymisen muutokset, jotka liittyvät parantuneeseen eloonjäämiseen. Lisäksi MoTriColor-tutkimuksessa tutkitaan TGF-β-reseptorin estäjää (galunisertibi) yhdessä kapesitabiinin kanssa potilailla, joilla on pitkälle edennyt kemoterapiaresistentti CRC, jolla on aktivoitu transformoiva kasvutekijä beeta (TGF-β), joka tyypillisesti aktivoituu CMS4 CRC-alatyypissä. (NCT04031872). Lopuksi, kuten aiemmin mainittiin, CRC-potilaat, joilla on korkea CMS4-kuorma, voisivat hyötyä enemmän irinotekaanipohjaisesta hoito-ohjelmasta kuin oksaliplatiinipohjaisesta hoito-ohjelmasta.

CMS4-kasvaimissa säädellyt geneettiset allekirjoitukset ovat geenejä, jotka liittyvät TGF-β-signalointiin, epiteelistä mesenkymaaliseen siirtymiseen ja stromaan invaasioon, johon CAF:t myötävaikuttavat. Viime vuosikymmenen aikana kasvainstrooman vaikutusta kasvainbiologiaan on tutkittu laajasti. Näkyvin solu kasvainstroomassa on CAF. Yksi solun pintamarkkereista, joka erottaa CAF:t normaaleista fibroblasteista, on FAP.

FAP ilmentyy alkion ja haavan paranemisen aikana. Terveissä aikuisen kudoksissa FAP ei ilmene lähes ollenkaan. FAP kuitenkin yli-ilmentää CAF-soluja monien erilaisten kiinteiden kasvainten kasvainstroosissa. Se mahdollistaa kasvainsolujen migraation solunulkoisen matriisin uudelleenmuotoilun kautta, ja sen on kuvattu olevan pro-angiogeeninen ja immunosuppressiivinen kasvaimen mikroympäristössä. Korkea FAP-ekspressio liittyy huonompaan kokonaiseloonjäämiseen monissa epiteelisyövissä, mukaan lukien CRC. Primaaristen CRC-kasvainnäytteiden IHC:hen perustuva korkea FAP-ekspressio liittyy huonoon eloonjäämiseen (HR: 1,72, 95 % CI: 1,58-9,48, p = 0,009).

Vuonna 2018 julkaistiin ensimmäiset kliiniset tiedot uudesta FAP:hen kohdistuvasta radiomerkkiaineesta. Tämä radiomerkkiaine, [68Ga]-FAPI, perustuu kinoliinin pienimolekyyliseen FAP-estäjään: FAPI:iin. Viiden viime vuoden aikana julkaistiin FAPI-kuvaustietoja yli 3000 syöpäpotilaasta, joilla oli useita eri syöpätyyppejä. Myös useat julkaisut raportoivat FAP-kohdennettuista radioligandeista, joita käytettiin viimeisenä keinona yttrium-90:n, lutetium-177:n ([177Lu]) tai Samarium-153:n kanssa, joidenkin potilaiden taudin pysyessä stabiilina useiden kuukausien ajan. Ensimmäisen vaiheen I koe, jossa tutkitaan [177Lu]-DOTA-FAPI:tä, on parhaillaan rekrytoimassa (NCT04849247). Lisäksi toinen ryhmä on äskettäin suorittanut useita ensimmäisiä ihmistutkimuksia [177Lu]-radioleimatuilla FAP-inhibiittoreilla, mikä osoittaa edelleen FAPI-yhdisteitä käyttävän terapeuttisen hoidon potentiaalin.

Vaikka tiedot ovat edelleen niukat, kolme tutkimusta koski kasvaimen FAPI:n ottoa IHC:n FAP-ilmentymiseen, ja kaikki osoittivat merkittävän positiivisen korrelaation (r = 0,43-0,94). Eräässä tutkimuksessa verrattiin tätä korrelaatiota resektiolla tai biopsialla saatujen kudosten välillä ja havaittiin, että korrelaatio oli vahvempi resektion jälkeen. Tämä osoittaa, että näytteenottomenetelmä on tärkeä FAP:n heterogeenisen ilmentymisen vuoksi kasvaimessa.

FAPI:n alhainen taustaaktiivisuus ja korkea kasvaimen sisäänotto johtavat poikkeuksellisen selkeään kasvaimen rajaamiseen, ja se palkitsi [68Ga]-FAPI PET:n Vuoden ydinlääketieteen ja molekyylikuvantamisen yhdistyksen vuoden 2019 kuvalla. Tähän mennessä on julkaistu [68Ga]-FAPI PET -tiedot 68 potilaasta, joilla on (metastaattinen) CRC. Sisäänottoarvot olivat korkeat primaarisessa ja metastaattisessa CRC:ssä, ja taustakertymä oli erittäin alhainen, myös normaalissa maksassa (katso lisätietoja myös kohdasta 4.1b). Lisäksi CRC:ssä on suuria eroja FAPI:n ottamisessa (esim. SUVmax-standardipoikkeama 3,6 CRC-maksametastaasien välillä), mikä osoittaa, että FAP-ekspression vaihtelu voidaan visualisoida.

CMS4-kohdennettujen hoitostrategioiden kehittäminen tälle epäsuotuisalle CRC-alatyypille vaatii vankan ja kliinisesti käyttökelpoisen diagnostisen testin kaikkien yksittäisten syöpäpotilaiden - primaaristen ja metastaattisten - leesioiden CMS4-tilan kattavan kvantitatiivisen arvioimiseksi. Kasvainbiopsioiden RNA-sekvensointiin perustuva 273 geenin luokitin on nykyinen vertailustandardi CMS4:n diagnosoinnissa, mutta vaihtoehtoisia testejä on kehitetty. Kaikki nämä testit vaativat kasvainnäytteitä, ja tulkinta on monimutkaista CMS-tilan sisäisen ja leesion välisen heterogeenisyyden vuoksi. Esimerkiksi käyttämällä yhtä näistä testeistä havaitsimme, että 55 % 20 tutkitusta primaarisesta CRC-kasvaimesta osoitti sekä CMS4-positiivisia että negatiivisia kasvainalueita, ja CMS4-tila voi vaihdella merkittävästi saman potilaan primääristen ja metastaattisten kasvainkohtien välillä. Lisäksi osoitimme, että kolonoskopian aikana tehdyt usean alueen kasvainbiopsiat CMS4 CRC -potilaiden valitsemiseksi prospektiivisesti tutkimaan imatinibin potentiaalia CMS4-spesifisenä hoitona ennen leikkausta toteutetussa konseptiikkunatutkimuksessa vahvistivat - jälleen - laajan kasvaimen sisäisen kasvaimen. CMS4 heterogeenisyys.

Tämän spatiaalisen CMS4-heterogeenisyyden lisäksi CMS4 voi osoittaa myös ajallista heterogeenisyyttä kemoterapian aikana, kuten olemme osoittaneet 129 primaarisessa CRC:ssä ja parillisissa maksametastaaseissa, joissa neoadjuvanttikemoterapia oli itsenäinen riskitekijä CMS4-alatyypille. Havainto, jonka voisimme vahvistaa kokeellisella työllä potilasperäisiä CRC-organoideja: tällaisten organoidien altistuminen kuudelle lyhyelle 5-fluorourasiilisyklille in vitro indusoi mesenkymaalisen (CMS4) geenin allekirjoituksen. Tämä allekirjoitus liittyi huonoon ennusteeseen suurella joukolla CRC-potilaita, joilla oli julkisesti saatavilla olevia geeniekspressiotietoja.

Laajat kudosbiopsiaprotokollat ​​voisivat ratkaista tämän CMS:n heterogeenisyyteen liittyvän ongelman tarkan CMS4-diagnoosin mahdollistamiseksi, mutta ne ovat haastavia rutiininomaisessa kliinisessä käytännössä ja rasittavia potilaille. Lupaava vaihtoehto CMS4-diagnostiselle testille olisi käyttää radiomerkkiainetta, joka mahdollistaa CMS4:n kvantitatiivisen arvioinnin in vivo koko kehon molekyylikuvauksella. Tämä kuvantamismenetelmä soveltuu erityisen hyvin heterogeenista ilmentymistä omaavien biomarkkereiden arvioimiseen: diagnostisiin tarkoituksiin, (kohdennettujen) hoitojen diagnostisena välineenä tai osana "teranostista" strategiaa, jossa diagnostista radiomerkkiainetta käyttävää potilaan valintaa seuraa hoito samalla tavalla. merkkiaine, joka on leimattu terapeuttiseksi yhdisteeksi. FAP on erinomainen ehdokas molekyylikuvauskohde CMS4:lle, koska se ilmentyy voimakkaasti CAF:issa, joita on runsaasti tässä CRC-alatyypissä. Todellakin, havaitsimme, että kasvainbiopsioista mitattu FAP-geenin ilmentyminen - yhtenä markkerina - erottaa tarkasti CMS4:n muista CRC-alatyypeistä (AUROC: 0,91; 95 % CI: 0,90-0,93). Lisäksi julkaistujen tietojen uudelleenanalyysi osoitti huomattavan [68Ga]-FAPI:n sisäänoton heterogeenisyyden 15 CRC-potilaan ja kasvainkohdan sisällä ja välillä, mikä vahvistaa tämän merkkiaineen mahdollisen arvon CMS4 CRC:n diagnosoinnissa.

FoCus-tutkimuksessa otamme seuraavan askeleen yhdistämällä [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT:n in vivo arvioiman FAP-proteiinin ilmentymisen CMS4-tilaan. Olemme aiemmin hankkineet kokemusta [68Ga]-FAPI-46-kuvauksesta ottamalla sen kliinisesti käyttöön Hollannissa huhtikuussa 2021 - ensimmäisenä ryhmänä - yhteistyössä SOFIE iTheranosticsin (FAPI-merkkiaineiden maailmanlaajuinen lisenssinhaltija) kanssa. Syyskuuhun 2023 mennessä olemme kuvanneet 20 syöpäpotilasta, joilla on diagnostinen dilemma, johon skannaus vaikutti kaiken kaikkiaan mielekkäästi. Yksikään potilaista ei kokenut haittavaikutuksia, ja - kuten kirjallisuuden perusteella odotettiin - kasvain-taustasuhteet olivat erinomaiset. Fluoridi-18 ([18F]) -kuvaus on parempi kuin Gallium-68 ([68Ga]) kuvanlaadun, kontrastin, harmonisoinnin ja rutiinikäytön kannalta. Näistä syistä siirrymme FoCusille [18F]-ALF-FAPI-74:llä, jonka on valmistanut Cyclotron Noordwest BV yhteistyössä SOFIE iTheranosticsin kanssa.

Tutkimme [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT:n ja kasvainleesiotason CMS4-statuksen välistä suhdetta erityisesti potilailla, joille voidaan tehdä CRC-maksan metastatektomia, koska 1) CMS4 on yleisempi vaiheen IV taudissa, mikä parantaa tilastollista tehokkuus alempiin CRC-vaiheisiin verrattuna; 2) potilailla on usein useita maksaetäpesäkkeitä ja synkronisessa sairaudessa myös primaarinen kasvain, joka poistetaan kirurgisesti, mikä parantaa entisestään leesiotason tehokasta näytekokoa ja mahdollistaa myös potilaan sisäisen heterogeenisyyden arvioinnin. Tämä potilaspopulaatio on siksi ihanteellinen todisteeksi käsitteestä. Tästä tietystä CRC-potilasalaryhmästä saadut tulokset, jotka koskevat [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT:n diagnostista arvoa leesiotason CMS4-statukselle, voivat kuitenkin yleistyä kohti muita CRC-sairauden vaiheita ja ilmenemismuotoja ja olla kliinisesti merkityksellisiä niille.

Jos FoCus osoittaa, että [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT on todellakin vankka diagnostinen testi CMS4-kuormituksen arvioimiseksi metastasoituneilla CRC-potilailla, kuvittelemme sen myöhemmän käytön kiinteänä biomarkkerina potilaan valinnassa – ilman laajoja kudosnäytteitä. - kliinisissä tutkimuksissa CMS4-alatyyppiin kohdistettujen hoitostrategioiden kehittämiseksi ja arvioimiseksi (metastaattiseen) CRC:hen. Tämä sisältää terapeuttiset strategiat, joissa FAPI itse toimii kohderyhmänä terapeuttisille yhdisteille. Nämä ponnistelut voivat viime kädessä johtaa parempiin yksilöllisiin CMS4-hoitostrategioihin, potilaan tuloksiin ja CRC-potilaiden elämänlaatuun.