DNA tumorale circolante (ctDNA) come strumento prognostico nei pazienti con adenocarcinoma polmonare avanzato

Sebbene EGFR- e ALK-TKI possano raggiungere un tasso di risposta fino al 70%, tutti i pazienti trattati con TKI sviluppano invariabilmente resistenza alla terapia. La sopravvivenza libera da progressione mediana è di 10-16 mesi. Il meccanismo più comune di resistenza acquisita ai TKI è la selezione clonale indotta dalla terapia di una sottopopolazione minore di cellule tumorali resistenti che erano presenti nel tumore originale. L'emergenza della mutazione EGFR T790M si verifica in circa il 50-70% dei pazienti con resistenza acquisita agli EGFR-TKI. Anche altre mutazioni dell'EGFR e mutazioni nella subunità catalitica alfa del fosfatidilinositolo-4,5-bisfosfato 3-chinasi (PIK3CA) e del proto-oncogene B-Raf (BRAF) sono associate alla resistenza all'EGFR-TKI, ma si verificano a basse frequenze. La resistenza ad ALK-TKI è più complessa e coinvolge varie mutazioni resistenti.

La resistenza ai TKI rimane un problema importante nella gestione clinica del NSCLC. I pazienti con resistenza acquisita possono essere trattati con TKI di seconda generazione, sebbene nessuno sia ancora approvato dalla FDA, o con strategie di terapia combinata. Pertanto, la caratterizzazione molecolare del tumore durante il decorso della malattia è utile per abbinare nuovi farmaci al profilo genomico in evoluzione del tumore e guidare efficaci terapie personalizzate. Tuttavia, il campionamento seriale dei tessuti per monitorare le firme molecolari del tumore è invasivo, poco pratico e non una pratica clinica di routine. L'ottenimento di materiali tissutali sufficienti per la genotipizzazione è anche un grosso ostacolo nel campionamento dei tessuti. È necessario sviluppare una tecnologia che consenta l'analisi seriale non invasiva dei profili genomici del tumore.

Il DNA circolante privo di cellule è il DNA frammentato trovato in circolazione che non è associato a cellule o frammenti cellulari. Quando le cellule tumorali muoiono, rilasciano DNA tumorale nel flusso sanguigno. Il DNA circolante privo di cellule derivato da tumori, noto come DNA tumorale circolante (ctDNA), porta mutazioni presenti nel tumore e quindi può essere distinto dal DNA circolante privo di cellule derivato da cellule normali. È stato dimostrato che il rilevamento del ctDNA e la sua concentrazione sono correlati allo stadio del tumore e alla sopravvivenza del cancro. Inoltre, il ctDNA nel plasma può essere utilizzato per rilevare alterazioni genomiche nei tumori solidi e che esiste un'elevata concordanza nelle mutazioni rilevate tra campioni di DNA accoppiati fissati in formalina e inclusi in paraffina (FFPE) e plasma.

In uno studio sulla resistenza acquisita al blocco dell'EGFR nei pazienti affetti da cancro del colon-retto, sono stati raccolti ripetuti campioni di siero a intervalli di 4 settimane fino alla progressione della malattia. Usando modelli matematici, questo studio ha avuto i seguenti risultati importanti: mutazioni resistenti erano presenti in una sottopopolazione clonale all'interno dei tumori prima dell'inizio del trattamento, ci è voluto un periodo di tempo abbastanza consistente (circa 5-6 mesi) perché il subclone si espandesse e ripopolare la lesione, e le mutazioni circolanti resistenti potrebbero essere rilevate diversi mesi prima dell'evidenza radiografica della progressione della malattia. Questo studio seminale ha dimostrato il potenziale dell'utilizzo di un test ctDNA per tracciare l'evoluzione e la selezione genomica nei tumori in modo non invasivo al fine di facilitare terapie individualizzate e quindi prolungare la remissione.

I ricercatori hanno dimostrato il rilevamento plasmatico di mutazioni di EGFR in pazienti con adenocarcinoma polmonare in stadio avanzato portatori di mutazioni di EGFR, in correlazione con la prognosi dei soggetti su EGFR-TKI. Uno studio prospettico aveva utilizzato la reazione a catena della polimerasi in tempo reale (RT-PCR) per rilevare le mutazioni dell'EGFR nel ctDNA di pazienti con NSCLC avanzato. Tra i pazienti con mutazione EGFR + al basale (pre-trattamento), quelli che hanno perso la mutazione EGFR al ciclo 3 di trattamento (chemioterapia +/- erlotinib) hanno avuto una migliore sopravvivenza libera da progressione; la sopravvivenza mediana è stata di 7,2 mesi rispetto a 12,0 mesi nei pazienti con mutazione EGFR (+,+) e (+,-) rispettivamente al basale e al ciclo 3.

Altri studi hanno anche dimostrato la fattibilità di altre mutazioni oncogeniche, in particolare la mutazione KRAS.

Sebbene questi studi abbiano dimostrato la fattibilità del rilevamento di mutazioni tumorali nel ctDNA, erano limitati all'esame di un singolo gene (ad es. EGFR o KRAS).

Altri studi avevano applicato il sequenziamento di nuova generazione in pazienti con NSCLC. Il laboratorio di Max Diehn presso la Stanford University ha sviluppato un metodo per quantificare il ctDNA mediante il sequenziamento profondo di >130 geni. In 17 pazienti con DNA plasmatico accoppiato e campioni di tessuto tumorale, sono stati in grado di rilevare tutte le mutazioni precedentemente identificate nel tessuto più molte altre varianti somatiche. Hanno anche scoperto che i livelli di ctDNA sono altamente correlati con il volume del tumore. Il loro studio ha esaminato più geni, ma non aveva una componente prospettica per tracciare le mutazioni del ctDNA e correlare mutazioni specifiche con l'esito del trattamento.

Il test del ctDNA nei pazienti che ricevono la chemioterapia non è mai stato fatto. Il profilo genomico può identificare le mutazioni associate alla resistenza e alla risposta alla chemioterapia.

I ricercatori propongono quindi uno studio longitudinale in pazienti con NSCLC avanzato trattati con TKI o chemioterapia di prima linea per raccogliere prospetticamente campioni di sangue seriali e, utilizzando il sequenziamento di nuova generazione del ctDNA, per esaminare i profili genomici evolutivi. Questo studio mira a valutare l'utilità del test del ctDNA nell'identificazione di marcatori genomici per prevedere la risposta al trattamento e la sopravvivenza nei pazienti con NSCLC avanzato.

Questo studio proposto esaminerà le utilità del ctDNA nell'identificazione dei marcatori genomici per la prognosi del NSCLC nei pazienti trattati con TKI o chemioterapia di prima linea. Dopo la diagnosi, i pazienti saranno seguiti a intervalli di 3 mesi. Ad ogni visita di studio, verranno raccolti campioni di plasma e, ove clinicamente indicato, verranno prelevati anche campioni di tessuto. Il profilo genomico dei tumori sarà effettuato nel campione di tessuto FFPE e nel ctDNA estratto dai campioni di plasma raccolti in modo prospettico. Gli obiettivi sono:

1. Per determinare la concordanza e la discordanza delle mutazioni somatiche trovate nel ctDNA e nel DNA del tessuto tumorale.
2. Identificare le mutazioni nel ctDNA associate alla prognosi (risposta al trattamento e sopravvivenza libera da progressione) in pazienti che ricevono (a) trattamento con EGFR-TKI, (b) trattamento con ALK-TKI o (c) chemioterapia.
3. Per tracciare il corso del tempo molecolare in termini di (a) variazione della concentrazione totale di ctDNA nel tempo, (b) quando le mutazioni associate a resistenza/recidiva sono rilevabili per la prima volta nel plasma e (c) come le frazioni di mutazione delle mutazioni associate a resistenza le mutazioni variano nel tempo.
4. Combinare le informazioni degli obiettivi 2 e 3 per sviluppare modelli di previsione per la prognosi nei pazienti che ricevono (a) trattamento EGFR-TKI, (b) trattamento ALK-TKI o (c) chemioterapia.