Ricerca avanzata per la testa e il collo per le multi-omiche e l'immunoterapia ottimizzata (HARMONI)

1. Background 1.1 Ricerca I inibitori del checkpoint immunitario (ICIS) sono emersi come una nuova classe di terapia antitumorale in seguito alla chemioterapia citotossica e alla terapia mirata. Hanno dimostrato benefici di sopravvivenza in vari tumori solidi, compresi i tumori della testa e del collo, spostando così il paradigma del trattamento del cancro. I tumori sfuggono la sorveglianza immunitaria attraverso molecole di checkpoint come PD-1 e CTLA-4 e lo sviluppo di ICIS come Pembrolizumab e Nivolumab ha mostrato efficacia anche nei tumori della testa e del collo.

I tumori avanzati e metastatici della testa e del collo non solo rappresentano rischi potenzialmente letali, ma influenzano gravemente la parola, la deglutizione e l'aspetto, portando a un tasso di suicidio più elevato rispetto alla popolazione generale. In Corea, l'incidenza del cancro alla testa e al collo è aumentata di circa il 30% tra il 2010 e il 2020, con il cancro della lingua che mostrava un aumento particolarmente ripido del 7,7% all'anno nei giovani di età compresa tra 20 e 30 anni.

Nello studio Keynote-048, il pembrolizumab combinato con chemioterapia a base di platino prolungava significativamente la sopravvivenza globale prolungata rispetto ai regimi a base di cetuximab, con maggiori benefici osservati nei pazienti con CPS PD-L1 ≥20 o ≥1. Le analisi successive hanno mostrato che il beneficio di sopravvivenza era correlato al CPS PD-L1 solo nel gruppo di combinazione di pembrolizumab e circa il 20% dei pazienti è stato identificato come responder a lungo. Tuttavia, il tasso di risposta complessivo all'ICIS rimane solo del 15-26%e il solo CPS PD-L1 non spiega completamente i risultati del trattamento.

Lo studio del tempo (microambiente immunitario tumorale) sui tumori classificati con carcinoma della testa e del collo in sottotipi completamente infiltrati, restritti allo stroma, esclusa immuno-sequestrate e immuno-deserto, con il 48% completamente infiltrato. I tumori con alta espressione di citochine come CXCL13, IFN-γ e IL-10 hanno mostrato infiltrazioni di cellule immunitarie più attive. Tuttavia, questi risultati si basavano sui tessuti pre-trattamento e mancano studi che studiano i cambiamenti del tempo dopo il trattamento.

Nel carcinoma ricorrente della testa e del collo, la densità TIL intratumorale e stromale è diminuita significativamente, mentre la proporzione di tumori immuno-deserto è aumentata. L'arricchimento stromale fino a una migliore risposta all'ICIS. Tuttavia, questo studio si basava sull'analisi delle immagini basate sull'IA e non ha catturato la composizione dettagliata del microambiente immunitario o la dinamica post-trattamento.

In Giappone, l'analisi della trascrittomica spaziale è stata eseguita in un carcinoma della testa e del collo trattati con nivolumab, rivelando che la perdita post-trattamento dell'espressione genica di classe I MHC era associata alla resistenza immunitaria.

L'elevata espressione di CXCL13 è collegata alla formazione di strutture linfoidi terziarie (TLS) e fortemente associata alla distribuzione delle cellule immunitarie nel tempo. Le analisi TCGA hanno mostrato che l'espressione di CXCL13 è significativamente più alta nei tumori della testa e del collo rispetto ai tessuti normali e si correla con l'abbondanza di cellule T CD8+, cellule B, macrofagi e altre cellule immunitarie. Pertanto, è necessario studiare se il cambiamento di CXCL13 e TLS dopo il trattamento ICI. Inoltre, le cellule staminali tumorali CD44+ nel carcinoma della testa e del collo sono associate a una prognosi sfavorevole e i loro cambiamenti dinamici prima e dopo l'immunoterapia giustificano l'indagine.

Sono stati anche esplorati approcci periferici a base di sangue per prevedere le risposte immunitarie. Studi retrospettivi che utilizzano marcatori infiammatori come NLR, MLR e PLR ​​hanno sviluppato modelli predittivi che hanno sovraperformato CPS PD-L1 in precisione. Un altro studio ha riferito che l'espressione di PD-L1 sui monociti dopo la chemioradioterapia era correlata ai livelli plasmatici di CXCL11. Le analisi dell'espressione genica dei campioni pre e post-chirurgici hanno identificato differenze significative nelle vie di segnalazione EIF2, EIF4 e mTOR. Inoltre, i livelli di citochine nel siero dei pazienti con carcinoma della testa e del collo erano significativamente più alti rispetto ai controlli sani e un aumento dei neutrofili immaturi è stato suggerito per essere associato all'infiltrazione tumorale.

In un'analisi di follow-up dello studio KeyNote-048, i pazienti trattati con la chemioterapia di Pembrolizumab Plus hanno mostrato una sopravvivenza libera da progressione più lunga con la successiva terapia fiscale (PFS2), indipendentemente dai CPS PD-L1 (HR 0,67, P = 0,00788). Ciò suggerisce che il trattamento ICI può migliorare la reattività alla successiva chemioterapia a base di taxane. Sono necessari studi sui biomarcatori per spiegare queste interazioni e dati variazioni regionali ed etniche, la ricerca basata su pazienti coreani è particolarmente importante.

1.2 Riepilogo della ricerca Il carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (HNSCC) è una malignità eterogenea con prognosi che varia per sito anatomico e caratteristiche tumorali, ma la malattia avanzata generalmente comporta risultati scadenti. Questo studio mira a studiare i cambiamenti dinamici sia nel microambiente immunitario tumorale (tempo) che nell'immunità sistemica prima e dopo la chemioterapia ICI più di prima linea nei pazienti con HNSCC.

La logica di questo progetto è la seguente:

1. L'ICIS ha migliorato la sopravvivenza in HNSCC ma rimangono efficaci solo in circa il 15% dei pazienti. I biomarcatori predittivi per selezionare i soccorritori rimangono poco chiari.
2. Sebbene molti studi abbiano studiato il tempo in HNSCC, nessuno studio ha condotto analisi accoppiate di tessuto tumorale e sangue prima e dopo il trattamento ICI per valutare i cambiamenti immunitari spaziali e temporali.
3. La misura in cui le variazioni del tempo si riflettono nel sangue periferico rimane sconosciuta, limitando il monitoraggio non invasivo della risposta al trattamento.
4. È noto che l'ICIS migliora l'efficacia della successiva chemioterapia taxana, ma il meccanismo sottostante non è compreso.

Pertanto, questo studio cerca di identificare biomarcatori predittivi per la risposta al trattamento e sviluppare strategie terapeutiche personalizzate per i pazienti con HNSCC avanzato o metastatico che riceve la chemioterapia ICI più.

• Obiettivi di studio e obiettivi per identificare i biomarcatori predittivi della risposta al trattamento e sviluppare strategie terapeutiche personalizzate in pazienti con HNSCC avanzato/metastatico trattati con ICIS più chemioterapia.

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• Durata dello studio Lo studio sarà condotto per 3 anni dalla data di approvazione IRB. I partecipanti saranno seguiti per 3 anni dall'iscrizione. Le analisi inizieranno nel secondo anno, concentrandosi su cambiamenti dinamici nel tempo e l'immunità sistemica prima e dopo il trattamento. Nel terzo anno saranno identificati i biomarcatori della risposta e della resistenza ICI e saranno valutate correlazioni tra il tempo e i cambiamenti immunitari sistemici.

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• Partecipanti dello studio 4.1 Internulazione e giustificazione della dimensione del campione Lo studio mira a esplorare i cambiamenti di microambiente immunitario (TME) osservati nei campioni di tumore prima e dopo il trattamento a base ICI. L'outcome primario è valutare i cambiamenti nell'espressione del marcatore delle cellule immunitarie e la loro associazione con la risposta al trattamento. Questo design esplorativo cerca di generare modelli immunologici clinicamente significativi come dati preliminari per studi futuri (ad esempio, sviluppo del modello predittivo guidato dai biomarcatori, validazione prospettica).

I pazienti idonei saranno quelli diagnosticati con HNSCC avanzato/metastatico che riceve la chemioterapia ICI di prima linea. Verranno raccolti circa 30 campioni pre e post trattamento accoppiati.

La dimensione del campione target di 30 pazienti si basa su considerazioni di fattibilità (disponibilità di campioni accoppiati, reclutamento entro 1,5-2 anni) e si allinea con studi precedenti su progetti simili, che in genere includevano 20-40 pazienti. Questo è considerato una dimensione di coorte esplorativa appropriata per gli obiettivi di studio.

Al Samsung Medical Center, circa 600 pazienti con HNSCC vengono trattati ogni anno, con oltre 50 casi avanzati/metastatici di nuova diagnosi che ricevono la chemioterapia palliativa ogni anno, garantendo un numero sufficiente per i pazienti per questo studio.

5 Progettazione e metodi dello studio 5.1 Analisi dinamica dei cambiamenti immunitari prima e dopo il trattamento

• L'analisi del microambiente immunitario tumorale (tempo) è stata raccolta biopsie tumorali o campioni FFPE prima e dopo il trattamento, sezionati e analizzati. I biomarcatori immunitari da valutare includono cellule tumorali, cellule T, cellule B, neutrofili, macrofagi, firme del gene immunitario (ad es. Interferoni come IFN-γ e famiglie di interleuchina), sottoinsiemi di cellule T (CD4+, CD7+, CD8+, CD16, CD34+, CD38+, CD56+) (CD44), e CD44) Espressione PD-1/PD-L1. I cambiamenti in questi biomarcatori verranno confrontati con pre e post trattamento. Verranno esaminate le interazioni tra tumore e cellule immunitarie, nonché alterazioni in specifici cluster di cellule immunitarie e modelli spaziali (ad esempio strutture linfoidi terziarie, mozzi immunitari). Inoltre, saranno valutati cambiamenti extracellulari della vescicola per esplorare i meccanismi alla base della reattività maggiore alla successiva terapia fiscale dopo il trattamento ICI.
• Analisi di immunità sistemica Le cellule mononucleate periferiche del sangue (PBMC) saranno isolate da campioni di sangue e analizzate mediante citometria a flusso. I pannelli validati esistenti nel laboratorio PI saranno adattati per questo studio. Verranno valutati cambiamenti quantitativi nelle popolazioni di cellule immunitarie e nelle citochine (ad esempio, IFN-γ) prima e dopo il trattamento.

5.2 Sviluppo di una strategia di trattamento personalizzata per l'ICIS nel cancro alla testa e al collo

• L'identificazione dei dati di risposta clinica dei biomarcatori predittivi alla terapia ICI sarà integrata con le analisi dei tessuti e del sangue per identificare i biomarcatori predittivi candidati. I cambiamenti significativi delle cellule immunitarie saranno definite come differenze ≥1,5 volte. I modelli predittivi saranno sviluppati utilizzando analisi multivariate e di regressione, con l'obiettivo di raggiungere un'area sotto la curva (AUC) ≥0,80.
• Verrà esaminata la correlazione tra le associazioni di tempo e l'immunità sistemica tra cambiamenti microambientali tumorali e cambiamenti di sangue periferico. Un coefficiente di correlazione di Pearson ≥0,5 sarà considerato significativo. Inoltre, verrà valutata la relazione tra questi cambiamenti immunologici e la prognosi del paziente.
• Verranno condotti meccanismi delle analisi comparative di resistenza ICI tra responder e non responder per chiarire i meccanismi di resistenza primaria. Se fattibile, i campioni di tumore e sangue accoppiati al momento della progressione della malattia saranno anche analizzati per studiare i meccanismi di resistenza acquisita.