CMS4 불량 대장암 아형 진단을 위한 FAPI 분자 영상 (FoCus)

CRC는 전 세계적으로 세 번째로 흔한 암이며 네덜란드에서 매년 약 14,000건의 새로운 진단과 약 5,000명의 사망을 차지합니다(전 세계적으로 190만 명과 935,000명). CRC는 예후, 치료 반응 및 기본 종양 생물학 측면에서 이질적인 질병입니다. 원발성 CRC 종양에 대한 대규모 전사 프로파일링을 통해 현재 CRC에 대한 가장 강력한 분자 분류 시스템인 4개의 뚜렷한 합의 분자 하위 유형(CMS)이 존재한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 분류 시스템은 원발성 종양 위치, 조직병리학적 등급 및 예후와 같은 임상 변수와의 중요한 연관성을 보여줍니다. CMS4는 모든 초기 단계 CRC 환자의 ~25%를 차지하며 진행된 질병 단계에서 더 널리 퍼져 있습니다(4기에서 ~40%). 더욱이, CMS4 아형은 예후가 좋지 않은 것이 특징입니다(예: 다른 하위 유형에 비해 무재발 생존 위험비(HR)는 ~1.75), 특히 초기 CRC에서는 표준 전신 치료 요법(종종 옥살리플라틴 기반)의 혜택이 적을 수 있습니다. 흥미롭게도 CMS4 CRC는 이리노테칸 기반 화학 요법에서 더 많은 이점을 얻는 것으로 보입니다. 이는 전이성 환경에서 흔히 1차 선택 1차 전신 치료 요법이 이리노테칸 기반 요법이 아니라 옥살리플라틴인 경우가 많기 때문에 관련이 있습니다. 또한, 종양 세포는 (플루오로피리미딘 기반) 화학요법에 노출된 후 CMS4 표현형을 획득할 수 있으며, 이는 치료 저항성에 기여할 수 있습니다. 아직까지 임상적으로 효과적인 CMS4 표적 치료법은 없지만, 이는 활발한 연구 분야입니다. 예를 들어, 최근 원발성 결장암에서 imatinib이 향상된 생존과 관련된 유전자 발현 변화를 특징으로 하는 CMS 전환(CMS4에서 CMS2로) 약물로서 가치를 가질 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 또한 MoTriColor 연구에서는 일반적으로 CMS4 CRC 하위 유형에서 활성화되는 활성화된 전환 성장 인자 베타(TGF-β) 시그니처를 가진 진행성 화학요법 내성 CRC 환자를 대상으로 카페시타빈과 TGF-β 수용체 억제제(갈루니세르팁)를 조사하고 있습니다. (NCT04031872). 마지막으로, 앞서 언급한 바와 같이, CMS4 부하가 높은 CRC 환자는 옥살리플라틴 기반 치료 요법에 비해 이리노테칸 기반 치료에서 더 많은 이점을 얻을 수 있습니다.

CMS4 종양에서 상향조절되는 유전적 특징은 TGF-β 신호전달, 상피에서 중간엽으로의 전이 및 CAF가 기여하는 간질 침범과 관련된 유전자입니다. 지난 10년 동안 종양 생물학에 대한 종양 간질의 영향이 광범위하게 연구되었습니다. 종양 간질에서 가장 눈에 띄는 세포는 CAF입니다. CAF와 정상 섬유아세포를 구별하는 세포 표면 표지 중 하나는 FAP입니다.

FAP는 배아 발생과 상처 치유 과정에서 발현됩니다. 건강한 성인 조직에서는 FAP가 거의 발현되지 않습니다. 그러나 FAP는 다양한 고형 종양의 종양 간질에 있는 CAF에서 과발현됩니다. 이는 세포외 기질 리모델링을 통해 종양 세포 이동을 가능하게 하며 종양 미세환경에서 혈관신생 촉진 및 면역억제 효과가 있는 것으로 설명되었습니다. 높은 FAP 발현은 CRC를 포함한 많은 상피암에서 전체 생존율이 더 나쁜 것과 관련이 있습니다. 원발성 CRC 종양 샘플의 IHC를 기반으로 한 높은 FAP 발현은 낮은 생존율과 관련이 있습니다(HR: 1.72, 95% CI: 1.58-9.48, p = 0.009).

2018년에는 FAP를 표적으로 하는 새로운 방사성 추적자의 첫 번째 임상 데이터가 발표되었습니다. 이 방사성 추적자 [68Ga]-FAPI는 퀴놀린 소분자 FAP 억제제인 ​​FAPI를 기반으로 합니다. 지난 5년 동안 다양한 암 유형을 지닌 3000명 이상의 암 환자에 대한 FAPI 영상 데이터가 발표되었습니다. 또한 여러 간행물에서 Yttrium-90, Lutetium-177([177Lu]) 또는 Samarium-153의 최후 수단 치료법으로 사용되는 FAP 표적 방사성리간드에 대해 보고했으며, 일부 환자는 몇 달 동안 안정적인 질병을 나타냈습니다. [177Lu]-DOTA-FAPI를 조사하는 1단계 시험이 현재 모집 중입니다(NCT04849247). 더욱이, 또 다른 그룹은 최근 [177Lu]-방사성 표지된 FAP 억제제를 사용하여 여러 최초의 인간 연구를 수행하여 FAPI 화합물을 사용한 치료치료의 가능성을 추가로 보여주었습니다.

데이터는 여전히 부족하지만 종양 FAPI 흡수와 IHC에 의한 FAP 발현과 관련된 3개 연구는 모두 유의미한 양의 상관관계를 보여주었습니다(r = 0.43-0.94). 한 연구에서는 절제 또는 생검을 통해 얻은 조직 간의 이러한 상관관계를 비교한 결과 절제 후에 상관관계가 더 강한 것으로 나타났습니다. 이는 종양 내 FAP의 이질적인 발현으로 인해 샘플링 방법이 중요하다는 것을 보여줍니다.

FAPI의 낮은 배경 활동과 높은 종양 흡수로 인해 매우 명확한 종양 묘사가 가능해졌으며, [68Ga]-FAPI PET는 2019년 핵의학 및 분자 영상 학회에서 올해의 이미지로 선정되었습니다. 지금까지 (전이성) CRC 환자 68명의 [68Ga]-FAPI PET 데이터가 공개되었습니다. 흡수 값은 원발성 및 전이성 CRC에서 높았으며 정상 간을 포함하여 배경 흡수가 매우 낮았습니다(자세한 내용은 섹션 4.1b 참조). 더욱이, CRC에서 FAPI 흡수에는 큰 변화가 있습니다(예: CRC 간 전이 전체에 걸쳐 3.6의 SUVmax 표준 편차), 이는 FAP 발현의 변화가 시각화될 수 있음을 나타냅니다.

이 불리한 CRC 하위 유형에 대한 CMS4 표적 치료 전략의 개발에는 개별 암 환자의 모든 병변(원발성 및 전이성)의 CMS4 상태에 대한 포괄적인 정량적 평가를 위한 강력하고 임상적으로 적용 가능한 진단 테스트가 필요합니다. 종양 생검의 RNA 서열 분석을 기반으로 한 273개 유전자 분류기는 현재 CMS4를 진단하기 위한 참조 표준이지만 대체 테스트가 개발되었습니다. 이러한 모든 검사에는 종양 샘플이 필요하며 CMS 상태의 병변 내부 및 병변 간 이질성으로 인해 해석이 복잡합니다. 예를 들어, 이러한 테스트 중 하나를 사용하여 연구된 원발성 CRC 종양 20개 중 55%가 CMS4 양성 및 음성 종양 영역을 모두 나타냈으며 CMS4 상태는 동일한 환자 내에서 원발성 종양 부위와 전이성 종양 부위 간에 실질적으로 다를 수 있음을 발견했습니다. 또한, 우리는 수술 전 개념 증명 창 연구에서 CMS4 특이적 치료법으로서 이마티닙의 잠재력을 연구하기 위해 CMS4 CRC 환자를 전향적으로 선택하기 위한 대장 내시경 중 다중 영역 종양 생검을 통해 광범위한 종양 내 종양이 확인되었음을 보여주었습니다. CMS4 이질성.

이러한 공간적 CMS4 이질성 외에도 CMS4는 129개의 원발성 CRC 및 쌍을 이루는 간 전이에서 보여진 것처럼 화학요법 중에 시간적 이질성을 나타낼 수도 있습니다. 여기서 신보조 화학요법은 CMS4 하위 유형에 대한 독립적인 위험 요소였습니다. 환자 유래 CRC 오가노이드에 대한 실험적 연구를 통해 우리가 확증할 수 있는 관찰: 이러한 오가노이드를 시험관 내에서 6번의 짧은 주기의 5-플루오로우라실에 노출시키면 중간엽 유사(CMS4) 유전자 서명이 유도되었습니다. 이 시그니처는 공개적으로 이용 가능한 유전자 발현 데이터가 있는 대규모 CRC 환자 세트의 불량한 예후와 관련이 있습니다.

광범위한 조직 생검 프로토콜은 이러한 CMS 이질성 문제를 해결하여 정확한 CMS4 진단을 허용할 수 있지만 일상적인 임상 실습에서는 어렵고 환자에게 부담이 됩니다. CMS4 진단 테스트의 유망한 대안은 전신 분자 이미징을 통해 생체 내에서 CMS4의 정량적 평가를 가능하게 하는 방사성 추적자를 사용하는 것입니다. 이 영상 기법은 특히 진단 목적으로, (표적) 치료법에 대한 동반 진단으로, 또는 진단 방사성 추적자를 사용한 환자 선택 후 동일한 치료법으로 치료하는 '치료요법' 전략의 일부로 이질적인 발현을 갖는 바이오마커를 평가하는 데 적합합니다. 치료 화합물에 라벨이 붙은 추적자. FAP는 이 CRC 하위 유형에 풍부하게 존재하는 CAF에서 고도로 발현되므로 CMS4에 대한 탁월한 후보 분자 이미징 표적입니다. 실제로 우리는 종양 생검에서 측정된 FAP 유전자 발현이 단일 마커로서 CMS4를 다른 CRC 하위 유형과 정확하게 구별한다는 것을 발견했습니다(AUROC: 0.91; 95% CI: 0.90-0.93). 또한, 공개된 데이터를 재분석한 결과 15명의 CRC 환자와 종양 부위 내에서 그리고 그 사이에 뚜렷한 [68Ga]-FAPI 섭취 이질성이 나타났으며, 이는 CMS4 CRC를 진단하기 위한 이 추적자의 잠재적 가치를 확인시켜 주었습니다.

FoCus 연구에서 우리는 [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT에 의한 생체 내 평가된 FAP 단백질 발현을 CMS4 상태와 연관시켜 다음 단계를 수행합니다. 우리는 이전에 SOFIE iTheranostics(FAPI 추적자의 글로벌 라이센스 보유자)와 협력하여 2021년 4월 네덜란드에서 첫 번째 그룹으로 임상적으로 도입하여 [68Ga]-FAPI-46 이미징에 대한 경험을 얻었습니다. 2023년 9월까지 진단 딜레마에 빠진 암 환자 20명의 영상을 촬영했는데, 이 스캔이 전체적으로 의미 있는 기여를 했습니다. 환자 중 누구도 부작용을 경험하지 않았으며 문헌에서 예상한 대로 종양 대 배경 비율이 우수했습니다. Fluoride-18([18F]) 이미징은 이미지 품질, 대비, 조화 및 일상적인 사용에 대한 접근성 측면에서 Gallium-68([68Ga])보다 우수합니다. 이러한 이유로 우리는 Cyclotron Noordwest BV가 SOFIE iTheranostics와 협력하여 생산한 [18F]-ALF-FAPI-74를 통해 FoCus를 발전시킬 것입니다.

우리는 특히 CRC 간 전이 절제술에 적합한 환자에서 [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT와 종양 병변 수준 CMS4 상태 사이의 관계를 연구할 것입니다. 1) CMS4는 IV기 질환에서 더 널리 퍼져 통계적 낮은 CRC 단계에 비해 효율성; 2) 환자는 다발성 간 전이가 있는 경우가 많으며, 동시성 질환이 원발성 종양인 경우 수술로 제거하여 병변 수준에서 효과적인 표본 크기를 더욱 개선하고 환자 내 이질성을 평가할 수 있습니다. 따라서 이 환자 집단은 개념 증명에 이상적입니다. 그러나 이 특정 CRC 환자 하위 그룹에서 얻은 병변 수준 CMS4 상태에 대한 [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT의 진단 가치에 관한 결과는 일반화될 수 있으며 따라서 다른 CRC 질병 단계 및 발현과 임상적으로 관련될 수 있습니다.

FoCus가 [18F]-ALF-FAPI-74 PET/CT가 실제로 전이성 CRC 환자의 CMS4 부하를 평가하기 위한 강력한 진단 테스트임을 보여주면 광범위한 조직 샘플링 없이 환자 선택을 위한 통합 바이오마커로 후속 적용을 구상합니다. - (전이성) CRC에 대한 CMS4 아형 표적 치료 전략을 개발하고 평가하기 위한 임상 연구에서. 여기에는 FAPI 자체가 치료 화합물의 표적화 부분 역할을 하는 치료치료 전략이 포함됩니다. 이러한 노력은 궁극적으로 향상된 맞춤형 CMS4 치료 전략, 환자 결과 및 CRC 환자의 삶의 질로 이어질 수 있습니다.