Sirkulerende tumor-DNA (ctDNA) som et prognostisk verktøy hos pasienter med avansert lungeadenokarsinom

Selv om EGFR- og ALK-TKI-er kan oppnå en responsrate så høy som 70 %, utvikler alle pasienter som behandles med TKI-er alltid resistens mot terapien. Median progresjonsfri overlevelse er 10-16 måneder. Den vanligste mekanismen for ervervet resistens mot TKI er den terapiinduserte klonale seleksjonen av en mindre underpopulasjon av resistente kreftceller som var til stede i den opprinnelige svulsten. Fremveksten av EGFR-mutasjonen T790M forekommer hos omtrent 50-70 % av pasientene med ervervet resistens mot EGFR-TKI. Andre EGFR-mutasjoner og mutasjoner i fosfatidylinositol-4,5-bisfosfat 3-kinase katalytisk subenhet alfa (PIK3CA) og B-Raf Proto-Onkogen (BRAF) er også assosiert med EGFR-TKI-resistens, men de forekommer ved lave frekvenser. Resistens mot ALK-TKI er mer kompleks og involverer ulike resistente mutasjoner.

TKI-resistens er fortsatt et stort problem i klinisk behandling av NSCLC. Pasienter med ervervet resistens kan behandles med andre generasjons TKI-er, selv om ingen er FDA-godkjent ennå, eller med kombinasjonsterapistrategier. Derfor er molekylær karakterisering av svulsten gjennom sykdomsforløpet nyttig for å matche nye medikamenter til svulstens utviklende genomiske profil og veilede effektive personaliserte terapier. Seriell vevsprøvetaking for å overvåke molekylære signaturer av tumor er imidlertid invasiv, upraktisk og ikke en rutinemessig klinisk praksis. Å skaffe tilstrekkelig vevsmateriale for genotyping er også et stort hinder i vevsprøvetaking. Det er behov for å utvikle en teknologi som tillater ikke-invasiv serieanalyse av tumorgenomiske profiler.

Cellefritt sirkulerende DNA er fragmentert DNA som finnes i sirkulasjonen som ikke er assosiert med celler eller cellefragmenter. Når tumorceller dør, frigjør de tumor-DNA til blodet. Det cellefrie sirkulerende DNA avledet fra svulster, kjent som sirkulerende tumor-DNA (ctDNA), bærer mutasjoner som er tilstede i svulsten og kan derfor skilles fra cellefritt sirkulerende DNA avledet fra normale celler. Det har vist seg at påvisningen av ctDNA og dets konsentrasjon korrelerer med tumorstadiet og kreftoverlevelse. Dessuten kan ctDNA i plasma brukes til å oppdage genomiske endringer i solide kreftformer, og at det er høy samsvar i påviste mutasjoner mellom parede formalinfikserte parafininnstøpte (FFPE) og plasma-DNA-prøver.

I en studie av ervervet resistens mot EGFR-blokkering hos pasienter med kolorektal kreft, ble gjentatte serumprøver tatt med 4 ukers intervaller frem til sykdomsprogresjon. Ved bruk av matematisk modellering hadde denne studien følgende viktige funn: resistente mutasjoner var tilstede i en klonal subpopulasjon i svulstene før behandlingsstart, det tok en ganske konsistent tidsperiode (ca. 5-6 måneder) før subklonen utvidet seg og repopuler lesjonen, og sirkulerende resistente mutasjoner kunne oppdages flere måneder før radiografisk bevis på sykdomsprogresjon. Denne seminale studien demonstrerte potensialet ved å bruke en ctDNA-test for å spore genomisk evolusjon og seleksjon i svulster på en ikke-invasiv måte for å lette individualiserte terapier og dermed forlenge remisjon.

Etterforskerne har demonstrert plasmadeteksjon av EGFR-mutasjoner hos pasienter med avansert stadium av lungeadenokarsinom som bærer EGFR-mutasjoner, og korrelerer med prognosen til personer på EGFR-TKI. En prospektiv studie hadde brukt sanntids polymerasekjedereaksjon (RT-PCR) for å oppdage EGFR-mutasjoner i ctDNA fra pasienter med avansert NSCLC. Blant pasienter som var EGFR-mutasjon + ved baseline (forbehandling), hadde de som mistet EGFR-mutasjonen ved syklus 3 av behandlingen (kjemoterapi +/- erlotinib) bedre progresjonsfri overlevelse; median overlevelse var 7,2 vs. 12,0 måneder hos pasienter som hadde EGFR-mutasjon (+,+) og (+,-) ved henholdsvis baseline og syklus 3.

Andre studier har også vist gjennomførbarheten av andre onkogene mutasjoner, spesielt KRAS-mutasjon.

Selv om disse studiene viste muligheten for å oppdage tumormutasjoner i ctDNA, var de begrenset til å undersøke et enkelt gen (f.eks. EGFR eller KRAS).

Andre studier hadde brukt neste generasjons sekvensering hos pasienter med NSCLC. Max Diehns laboratorium ved Stanford University har utviklet en metode for å kvantifisere ctDNA ved dyp sekvensering av >130 gener. Hos 17 pasienter med paret plasma-DNA og tumorvevsprøver, var de i stand til å oppdage alle mutasjoner tidligere identifisert i vev pluss mange andre somatiske varianter. De fant også at nivåer av ctDNA var sterkt korrelert med tumorvolum. Studien deres undersøkte flere gener, men hadde ikke en prospektiv komponent for å spore ctDNA-mutasjoner og korrelere spesifikke mutasjoner med behandlingsresultat.

Testing av ctDNA hos pasienter som får kjemoterapi har aldri blitt utført. Genomisk profilering kan identifisere mutasjoner assosiert med resistens og respons på kjemoterapi.

Etterforskerne foreslår derfor en longitudinell studie hos pasienter med avansert NSCLC behandlet med førstelinje TKI eller kjemoterapi for å samle serielle blodprøver prospektivt og, ved å bruke neste generasjons sekvensering av ctDNA, for å undersøke de evolusjonære genomiske profilene. Denne studien tar sikte på å evaluere nytten av ctDNA-testen for å identifisere genomiske markører for å forutsi behandlingsrespons og overlevelse hos pasienter med avansert NSCLC.

Denne foreslåtte studien vil undersøke nytten av ctDNA for å identifisere genomiske markører for NSCLC-prognose hos pasienter behandlet med førstelinje TKI eller kjemoterapi. Etter diagnose vil pasientene følges med 3 måneders mellomrom. Ved hvert studiebesøk vil plasmaprøver bli samlet inn, og når det er klinisk indisert, vil det også bli tatt vevsprøver. Genomisk profilering av svulster vil bli gjort i FFPE-vevsprøven og i ctDNA ekstrahert fra de prospektivt innsamlede plasmaprøvene. Målene er:

1. For å bestemme samsvar og diskordans av somatiske mutasjoner funnet i ctDNA og tumorvevs-DNA.
2. Å identifisere mutasjoner i ctDNA som er assosiert med prognose (behandlingsrespons og progresjonsfri overlevelse) hos pasienter som mottar (a) EGFR-TKI-behandling, (b) ALK-TKI-behandling eller (c) kjemoterapi.
3. Å spore det molekylære tidsforløpet i form av (a) variasjon av total ctDNA-konsentrasjon over tid, (b) når mutasjonene assosiert med resistens/residiv først kan påvises i plasma, og (c) hvordan mutasjonsfraksjonene til resistensassosierte mutasjoner varierer over tid.
4. Å kombinere informasjon fra mål 2 og 3 for å utvikle prediksjonsmodeller for prognose hos pasienter som får (a) EGFR-TKI-behandling, (b) ALK-TKI-behandling eller (c) kjemoterapi.