Imaging molecolare FAPI per la diagnosi del sottotipo di cancro del colon-retto sfavorevole CMS4 (FoCus)

Il CRC è il terzo tumore più comune al mondo e conta circa 14.000 nuove diagnosi e circa 5.000 decessi ogni anno nei Paesi Bassi (1,9 milioni e 935 mila a livello globale). Il CRC è una malattia eterogenea in termini di prognosi, risposta terapeutica e biologia tumorale sottostante. La profilazione trascrizionale su larga scala dei tumori primari del CRC ha rivelato la presenza di quattro distinti sottotipi molecolari consenso (CMS), che è attualmente il sistema di classificazione molecolare più robusto per il CRC. Questo sistema di classificazione mostra importanti associazioni con variabili cliniche come la localizzazione del tumore primario, il grado istopatologico e la prognosi. CMS4 rappresenta circa il 25% di tutti i pazienti con CRC in stadio precoce ed è più diffuso negli stadi avanzati della malattia (~ 40% nello stadio IV). Inoltre, il sottotipo CMS4 è caratterizzato da una prognosi sfavorevole (ad es. rapporto di rischio di sopravvivenza libera da recidiva (HR) di ~1,75 rispetto agli altri sottotipi), soprattutto nel CRC precoce, e possono beneficiare meno dei regimi di trattamento sistemico standard (spesso a base di oxaliplatino). È interessante notare che CMS4 CRC sembra trarre maggiori benefici dai regimi chemioterapici a base di irinotecan. Ciò è rilevante in quanto nel contesto metastatico spesso il regime terapeutico sistemico di prima scelta di prima linea è l’oxaliplatino e non un regime a base di irinotecan. Inoltre, le cellule tumorali possono acquisire un fenotipo CMS4 in seguito all'esposizione alla chemioterapia (a base di fluoropirimidine), che potrebbe contribuire alla resistenza alla terapia. Finora non sono disponibili terapie efficaci mirate al CMS4 per uso clinico, sebbene questa sia un’area di ricerca attiva. Ad esempio, è stato recentemente dimostrato nel cancro primario del colon che imatinib può avere valore come farmaco di commutazione CMS (da CMS4 a CMS2), caratterizzato da cambiamenti dell'espressione genica associati a una migliore sopravvivenza. Inoltre, lo studio MoTriColor sta studiando un inibitore del recettore del TGF-β (galunisertib) in combinazione con capecitabina in pazienti con CRC resistente alla chemioterapia avanzata con una firma del fattore di crescita trasformante beta attivato (TGF-β), che è tipicamente attivato nel sottotipo CRC CMS4 (NCT04031872). Infine, come accennato in precedenza, i pazienti con CRC con un carico elevato di CMS4 potrebbero trarre maggiori benefici da un regime terapeutico a base di irinotecan rispetto a uno a base di oxaliplatino.

Le firme genetiche sovraregolate nei tumori CMS4 sono geni correlati alla segnalazione del TGF-β, alla transizione epiteliale-mesenchimale e all'invasione stromale a cui contribuiscono i CAF. Negli ultimi dieci anni l’effetto dello stroma tumorale sulla biologia del tumore è stato ampiamente studiato. La cellula più importante nello stroma tumorale è la CAF. Uno dei marcatori della superficie cellulare che distinguono i CAF dai fibroblasti normali è la FAP.

La FAP è espressa durante l'embriogenesi e la guarigione delle ferite. Sui tessuti adulti sani non c'è quasi alcuna espressione di FAP. Tuttavia, la FAP è sovraespressa sui CAF nello stroma tumorale di molti diversi tumori solidi. Consente la migrazione delle cellule tumorali attraverso il rimodellamento della matrice extracellulare ed è stato descritto come pro-angiogenico e immunosoppressore nel microambiente tumorale. Un'elevata espressione di FAP è associata a una sopravvivenza globale peggiore in molti tumori epiteliali, incluso il CRC. Un'elevata espressione di FAP basata sull'IHC di campioni di tumore primario del CRC è associata a una scarsa sopravvivenza (HR: 1,72, IC 95%: 1,58-9,48, p = 0,009).

Nel 2018 sono stati pubblicati i primi dati clinici di un nuovo radiotracciante mirato alla FAP. Questo radiotracciante, [68Ga]-FAPI, si basa su una piccola molecola di chinolina inibitore della FAP: FAPI. Negli ultimi cinque anni sono stati pubblicati i dati di imaging FAPI di oltre 3000 pazienti affetti da cancro con molti tipi diversi di cancro. Inoltre, numerose pubblicazioni hanno riportato radioligandi mirati alla FAP utilizzati come terapia di ultima istanza con ittrio-90, lutezio-177 ([177Lu]) o samario-153, con alcuni pazienti che mostravano una malattia stabile per diversi mesi. È attualmente in fase di reclutamento un primo studio di fase I che studia [177Lu]-DOTA-FAPI (NCT04849247). Inoltre, un altro gruppo ha recentemente condotto diversi studi innovativi sull’uomo con inibitori FAP radiomarcati con [177Lu], dimostrando ulteriormente il potenziale della terapia teranostica utilizzando composti FAPI.

Sebbene i dati siano ancora scarsi, tre studi hanno correlato l'assorbimento di FAPI nel tumore con l'espressione di FAP da parte dell'IHC e tutti hanno mostrato una correlazione positiva significativa (r = 0,43-0,94). Uno studio ha confrontato questa correlazione tra i tessuti ottenuti mediante resezione o biopsia e ha riscontrato che la correlazione era più forte dopo la resezione. Ciò dimostra che il metodo di campionamento è importante a causa dell'espressione eterogenea di FAP all'interno di un tumore.

Una bassa attività di fondo e un elevato assorbimento di FAPI da parte del tumore si traducono in una delineazione del tumore eccezionalmente chiara, premiando la PET [68Ga]-FAPI con il premio Immagine dell'anno della Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging nel 2019. Finora sono stati pubblicati i dati PET [68Ga]-FAPI di 68 pazienti con CRC (metastatico). I valori di captazione erano elevati nel CRC primario e metastatico, con una captazione di fondo molto bassa, anche nel fegato normale (vedere anche paragrafo 4.1b per maggiori informazioni). Inoltre, esiste un'ampia variazione nell'assorbimento di FAPI nel CRC (ad es. Deviazione standard SUVmax di 3,6 tra le metastasi epatiche del CRC), indicando che è possibile visualizzare la variazione dell'espressione FAP.

Lo sviluppo di strategie terapeutiche mirate a CMS4 per questo sottotipo di CRC sfavorevole richiede un test diagnostico robusto e clinicamente applicabile per una valutazione quantitativa completa dello stato CMS4 di tutte le lesioni - primarie e metastatiche - nei singoli pazienti affetti da cancro. Un classificatore di 273 geni basato sul sequenziamento dell'RNA delle biopsie tumorali è l'attuale standard di riferimento per diagnosticare la CMS4, ma sono stati sviluppati test alternativi. Tutti questi test richiedono campioni di tumore e l'interpretazione è complicata a causa dell'eterogeneità intra e interlesionale dello stato CMS. Ad esempio, utilizzando uno di questi test, abbiamo scoperto che il 55% dei 20 tumori CRC primari studiati mostrava regioni tumorali sia positive che negative per CMS4 e lo stato di CMS4 può differire sostanzialmente tra i siti tumorali primari e metastatici all'interno dello stesso paziente. Inoltre, abbiamo dimostrato che le biopsie tumorali multiregionali durante la colonscopia per selezionare prospetticamente pazienti con CRC CMS4 per studiare il potenziale di imatinib come trattamento specifico per CMS4 in uno studio pre-operatorio con finestra di prova di concetto hanno confermato - ancora una volta - un'ampia estensione intra-tumorale Eterogeneità CMS4.

Oltre a questa eterogeneità spaziale CMS4, CMS4 può anche mostrare eterogeneità temporale durante la chemioterapia, come abbiamo dimostrato in 129 CRC primari e metastasi epatiche accoppiate, dove la chemioterapia neoadiuvante era un fattore di rischio indipendente per il sottotipo CMS4. Un'osservazione che potremmo corroborare dal lavoro sperimentale sugli organoidi CRC derivati ​​dai pazienti: l'esposizione di tali organoidi a sei brevi cicli di 5-fluorouracile in vitro ha indotto una firma genetica simile al mesenchima (CMS4). Questa firma era correlata alla prognosi sfavorevole in un ampio gruppo di pazienti con CRC con dati di espressione genica disponibili al pubblico.

Protocolli estesi di biopsia tissutale potrebbero affrontare questo problema di eterogeneità della CMS per consentire una diagnosi accurata di CMS4, ma sono impegnativi nella pratica clinica di routine e gravosi per i pazienti. Un'alternativa promettente per un test diagnostico CMS4 sarebbe quella di utilizzare un radiotracciante che consenta la valutazione quantitativa di CMS4 in vivo mediante imaging molecolare del corpo intero. Questa modalità di imaging è particolarmente adatta per valutare biomarcatori con espressione eterogenea: per scopi diagnostici, come diagnostica complementare per terapie (mirate) o come parte di una strategia "teranostica" in cui la selezione del paziente utilizzando il radiotracciante diagnostico è seguita dal trattamento con lo stesso tracciante marcato con un composto terapeutico. FAP è un eccellente bersaglio di imaging molecolare candidato per CMS4, poiché è altamente espresso sui CAF che sono abbondantemente presenti in questo sottotipo di CRC. Infatti, abbiamo scoperto che l'espressione genica FAP misurata nelle biopsie tumorali - come singolo marcatore - discrimina accuratamente CMS4 da altri sottotipi di CRC (AUROC: 0,91; IC 95%: 0,90-0,93). Inoltre, la rianalisi dei dati pubblicati ha mostrato una marcata eterogeneità nell’assorbimento di [68Ga]-FAPI all’interno e tra 15 pazienti con CRC e siti tumorali, confermando il valore potenziale di questo tracciante per diagnosticare il CRC CMS4.

Nello studio FoCus facciamo il passo successivo mettendo in relazione l'espressione della proteina FAP valutata in vivo mediante [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT con lo stato CMS4. In precedenza abbiamo acquisito esperienza con l'imaging [68Ga]-FAPI-46 introducendolo clinicamente nei Paesi Bassi nell'aprile 2021 - come primo gruppo - in collaborazione con SOFIE iTheranostics (il titolare della licenza globale dei traccianti FAPI). Fino a settembre 2023, abbiamo esaminato 20 pazienti affetti da cancro con un dilemma diagnostico, al quale la scansione ha contribuito in modo significativo. Nessuno dei pazienti ha manifestato effetti avversi e, come previsto dalla letteratura, il rapporto tumore/fondo era eccellente. L'imaging del fluoruro-18 ([18F]) è superiore al gallio-68 ([68Ga]) per quanto riguarda la qualità dell'immagine, il contrasto, l'armonizzazione e l'accessibilità per l'uso di routine. Per questi motivi, procederemo per FoCus con [18F]-ALF-FAPI-74, prodotto da Cyclotron Noordwest BV in collaborazione con SOFIE iTheranostics.

Studieremo la relazione tra [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT e lo stato di CMS4 a livello di lesione tumorale specificamente nei pazienti eleggibili per la metastatectomia epatica del CRC, poiché 1) CMS4 è più prevalente nella malattia in stadio IV migliorando così i dati statistici efficienza rispetto agli stadi CRC inferiori; 2) i pazienti hanno spesso metastasi epatiche multiple e, in caso di malattia sincrona, anche un tumore primario che verrà rimosso chirurgicamente, migliorando ulteriormente la dimensione effettiva del campione a livello di lesione e consentendo anche la valutazione dell'eterogeneità intra-paziente. Questa popolazione di pazienti è quindi ideale per una prova di concetto. Tuttavia, i risultati riguardanti il ​​valore diagnostico della [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT per lo stato CMS4 a livello di lesione ottenuti da questo particolare sottogruppo di pazienti con CRC possono essere generalizzati e quindi essere clinicamente rilevanti per altri stadi e manifestazioni della malattia di CRC.

Se FoCus dimostra che la [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT è effettivamente un test diagnostico affidabile per valutare il carico di CMS4 nei pazienti con CRC metastatico, immaginiamo la sua successiva applicazione come biomarcatore integrale per la selezione dei pazienti, senza la necessità di un ampio campionamento dei tessuti - in studi clinici per sviluppare e valutare strategie di trattamento mirate al sottotipo CMS4 per il CRC (metastatico). Ciò include strategie teranostiche in cui la stessa FAPI funge da porzione target per i composti terapeutici. Questi sforzi potrebbero in definitiva portare a migliori strategie personalizzate di trattamento CMS4, risultati dei pazienti e qualità della vita dei pazienti con CRC.