Ocena skuteczności koniugatów przeciwciało–lek (ADC) przeciwko HER2 w miejscowo zaawansowanym lub przerzutowym raku pęcherza moczowego w oparciu o technologię organoidów.

1. Tło badań (Uzasadnienie i znaczenie na podstawie stanu badań krajowych i międzynarodowych)

   Rak pęcherza moczowego to nowotwór złośliwy wywodzący się z nabłonka pęcherza moczowego i zajmuje pierwsze miejsce pod względem zachorowalności wśród nowotworów układu moczowo-płciowego w Chinach. Rak urotelialny jest najczęstszym typem, stanowiąc ponad 90% przypadków raka pęcherza moczowego [1]. Około 5% pacjentów z rakiem pęcherza moczowego ma rozpoznaną chorobę przerzutową, określaną jako przerzutowy rak pęcherza moczowego (MBC) [2-4]. Badania wykazały, że mediana przeżycia wolnego od progresji (PFS) u pacjentów z MBC wynosi 7 miesięcy, a mediana całkowitego przeżycia (OS) 15 miesięcy [5, 6].

   Dla pacjentów z nieresekcyjnym miejscowo zaawansowanym lub odlegle przerzutowym rakiem pęcherza moczowego, chemioterapia kombinacyjna oparta na związkach platyny (CC) pozostaje standardowym leczeniem pierwszego rzutu [7]. W ostatnich latach, dzięki ciągłemu postępowi w technologiach medycznych, pojawienie się nowych leków chemioterapeutycznych, leków celowanych oraz inhibitorów punktów kontrolnych immunologicznych znacząco zwiększyło możliwości terapeutyczne dostępne po progresji po chemioterapii pierwszego rzutu w MBC, dając obiecującą skuteczność [8]. Skonjugowane leki przeciwciał anty-HER2 (ADC), reprezentowane przez terapie oparte na trastuzumabie, są jedną z tych opcji. Ludzki receptor czynnika wzrostu naskórka 2 (HER2) jest przezbłonowym receptorem kinazy tyrozynowej zaangażowanym w stymulację proliferacji, różnicowania i przeżycia komórek [9]. Nadekspresja HER2 odgrywa znaczącą rolę w rozwoju i progresji różnych nowotworów złośliwych, w tym raka piersi, raka żołądka i raka urotelialnego [10], i jest często związana z biologicznie agresywnym fenotypem guza, złym rokowaniem, zwiększonym ryzykiem nawrotu choroby oraz ograniczoną korzyścią z chemioterapii [9, 11-13]. W raku urotelialnym pęcherza moczowego odsetek nadekspresji białka HER2 (immunohistochemia [IHC] 2+ i 3+) waha się od 18,1% do 36% [14-16], a amplifikację genu HER2 obserwuje się w 10% do 23% przypadków [14, 16-17]. Badania wskazują, że leki anty-HER2 ADC wykazują dobrą skuteczność i bezpieczeństwo w leczeniu pacjentów z miejscowo zaawansowanym nieresekcyjnym lub przerzutowym rakiem urotelialnym, zapewniając znaczną korzyść kliniczną dla tej populacji [18]. W czerwcu 2021 roku Disitamab Vedotin (RC-48, RemeGen Co., Ltd.) został zatwierdzony w Chinach do leczenia miejscowo zaawansowanego lub przerzutowego raka urotelialnego dodatniego pod względem HER2 [10]. Status ekspresji białka HER2 jest zazwyczaj oceniany za pomocą IHC [10]. Jednak obecnie nie istnieje międzynarodowo ustandaryzowany protokół wykrywania ani kryteria interpretacji dla statusu ekspresji białka HER2 w raku urotelialnym. Prowadzi to do znacznych rozbieżności w ocenie ekspresji HER2 między różnymi ośrodkami klinicznymi, bezpośrednio wpływając na wybór pacjentów kwalifikujących się do terapii anty-HER2 ADC oraz standaryzację badań klinicznych. Dodatkowo, testowanie amplifikacji genu HER2 metodą fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH) również ma znaczenie kliniczne dla ukierunkowania leczenia [10]. Badania kliniczne sugerują, że leki HER2 ADC pozostają skuteczne u pacjentów z rakiem urotelialnym z nadekspresją białka HER2 (IHC 2+), ale ujemnymi wynikami FISH [18, 19], a klinicznie istnieją pacjenci, którzy odnoszą korzyść pomimo ujemnego wykrycia białka, ale dodatniego FISH. Te ustalenia wskazują, że ani wyniki IHC, ani FISH same w sobie nie mogą w pełni kierować stosowaniem Disitamab Vedotin. Gdy ocena kliniczna stwierdza niewrażliwość pacjenta na podany lek, często już wystąpiły ciężkie działania toksyczne, a progresja choroby może pozbawić pacjenta możliwości alternatywnych terapii. Dlatego ocena odpowiedzi pacjentów z miejscowo zaawansowanym lub przerzutowym rakiem pęcherza moczowego na skonjugowane leki przeciwciał anty-HER2 w celu ukierunkowania wyboru leczenia dla pacjentów o wysokiej wrażliwości na lek, osiągając tym samym precyzyjną i zindywidualizowaną terapię nowotworową, coraz bardziej staje się obecnym priorytetem badawczym.

   Realizacja precyzyjnego leczenia raka w dużej mierze zależy od testowania wrażliwości na leki. Poprzez precyzyjne i zindywidualizowane eksperymenty przesiewowe leków, przed rozpoczęciem terapii można zidentyfikować dla każdego pacjenta najbardziej skuteczny i najmniej toksyczny schemat leczenia. Opracowanie planów leczenia dostosowanych do konkretnego pacjenta reprezentuje nowy kierunek badań mający na celu osiągnięcie precyzyjnego leczenia w raku pęcherza moczowego i poprawę skuteczności leków. Wcześniej powszechnie stosowane modele przedkliniczne obejmowały tradycyjne linie komórkowe nowotworów i ksenoprzeszczepy pochodzące od pacjenta (PDX). Hodowla linii komórkowych nowotworów jest prosta, ale niewystarczająca do symulacji stanu wzrostu komórek nowotworowych w organizmie pacjenta, a leki przesiewane przy użyciu tych systemów mają niską wartość translacji klinicznej. Podczas gdy modele PDX mogą symulować charakterystykę guza in vivo i zachować mikrośrodowisko guza, mają znaczące ograniczenia, takie jak stosunkowo niskie wskaźniki stabilnego przyjęcia przeszczepu, długie cykle modelowania i oceny (sześć miesięcy do roku), czasochłonność i pracochłonność, co utrudnia ich generowanie i wykorzystanie do wysokoprzepustowego przesiewu leków [20-23]. Dlatego, aby opracować bardziej spersonalizowane strategie leczenia i zapobiegania dostosowane do unikalnych cech genetycznych, środowiskowych i stylu życia jednostki, minimalizując ryzyka i optymalizując wyniki interwencji medycznej, niezbędne jest opracowanie modeli testowania wrażliwości na leki, które mogą symulować heterogenność i złożoność raka pęcherza moczowego.

   Organoidy, konkretnie Organoidy Pochodzące od Pacjenta (PDOs), to trójwymiarowe struktury organotypowe tworzone poprzez samoorganizację komórek macierzystych in vitro. Mogą różnicować się w wiele typów komórek specyficznych dla narządu i wykazywać interakcje międzykomórkowe, interakcje komórka-macierz zewnątrzkomórkowa oraz organizację przestrzenną, odtwarzając tym samym kluczowe funkcje i struktury prawdziwych ludzkich narządów in vitro przy jednoczesnym zachowaniu stabilnych cech fenotypowych i genetycznych. W porównaniu z dwuwymiarowymi liniami komórkowymi nowotworów i modelami PDX, organoidy nowotworowe mogą być hodowane bezpośrednio z własnej tkanki pacjenta. Te organoidy mogą skutecznie replikować kluczowe właściwości guza pierwotnego, zachować morfologię patologiczną i mechanizmy biologiczne tkanki pacjenta, zachować heterogenność guza i bardziej autentyczne mikrośrodowisko guza, oraz mają zaletę krótkiego cyklu wzrostu [24]. Ułatwia to ich wykorzystanie do testowania wrażliwości na leki chemioterapeutyczne, środki celowane molekularnie oraz przeciwciała przeciwnowotworowe u klinicznych pacjentów onkologicznych, przewidywania odpowiedzi pacjenta na leki, i ma potencjał do wspomagania podejmowania decyzji terapeutycznych w klinice.

   W 2018 roku badanie opublikowane w Science doniosło o wykorzystaniu organoidów przerzutowego raka przewodu pokarmowego do testowania wrażliwości na leki [25]. To badanie porównało i przeanalizowało różnice w wrażliwości na szereg leków celowanych i chemioterapeutycznych między 21 pacjentami klinicznymi a ich odpowiednimi PDOs, wykazując silną zgodność między nimi. W porównaniu z rzeczywistymi wynikami terapeutycznymi pacjentów, przewidywania PDOs były solidne (czułość 100%, swoistość 93%, dodatnia wartość predykcyjna 88% i ujemna wartość predykcyjna 100%). W 2020 roku Yao Y i in. [26] wykorzystali bioptaty tkanek od 112 pacjentów z miejscowo zaawansowanym rakiem odbytnicy do skonstruowania 96 organoidów raka odbytnicy. Osiemdziesiąt z nich wybrano do przetestowania ich odpowiedzi na chemioradioterapię, a wyniki wykazały, że wrażliwość organoidów raka odbytnicy na chemioradioterapię była wysoce zgodna z odpowiedziami klinicznymi pacjentów (czułość 78%, swoistość 92%, dokładność 84%). Następnie, zgodność między odpowiedzią PDO na lek a odpowiedzią kliniczną pacjenta zaobserwowano również w raku żołądka, raku piersi i innych nowotworach. Yan HHN i in. [27] utworzyli biobank organoidów raka żołądka wykorzystując tkanki guza, przyległe tkanki prawidłowe i próbki przerzutów do węzłów chłonnych od 34 pacjentów z rakiem żołądka. Spośród nich, dwa przypadki rozwinęły przerzuty i otrzymały pooperacyjną terapię kombinowaną z cisplatyną i 5-FU, oba wykazując dobre odpowiedzi. Inny przypadek otrzymał chemioterapię przedoperacyjną i nie wykazał odpowiedzi na pooperacyjną kapecytabinę. Badając wrażliwość PDOs z tych trzech przypadków na odpowiednie związki, odkryto, że wrażliwość na lek PDOs była całkowicie zgodna z odpowiedziami klinicznymi odpowiednich pacjentów. Guillen KP i in. [28] wygenerowali modele PDX i PDO z próbek guzów pacjentów z rakiem piersi z opornością na terapię endokrynną, nawrotem i przerzutami, oraz przeprowadzili analizy histomorfologiczne, genomowe i wrażliwości na leki na tych próbkach. Wyniki wskazały, że zarówno modele PDX, jak i PDO raka piersi w wysokim stopniu odtwarzały biologię tkanek i genomikę ich guzów źródłowych, a ich odpowiedzi na leki przeciwnowotworowe były zgodne. W tym badaniu, pacjentka z potrójnie ujemnym rakiem piersi w stadium IIA rozwinęła przerzuty do wątroby około rok po poddaniu się chemioterapii przedoperacyjnej i operacji. Badacze przeprowadzili testy wrażliwości na lek in vitro i in vivo na skonstruowanych modelach PDO i PDX i odkryli, że inhibitor mikrotubul eribulin miał najlepszy efekt terapeutyczny. Na podstawie tego odkrycia, pacjentkę skierowano na leczenie eribuliną, co zaowocowało całkowitą remisją przerzutów do wątroby trwającą prawie 5 miesięcy. Te badania dostarczają wstępnych dowodów na potencjał PDOs do kierowania klinicznym stosowaniem leków u pacjentów onkologicznych. Dodatkowe badania wykazały, że porównując różnice w odpowiedzi na lek między organoidami prawidłowymi a PDOs, można zidentyfikować wysoce selektywne leki, co może pomóc zmniejszyć działania toksyczne u pacjentów klinicznych. Zatem, przeprowadzenie testowania wrażliwości na leki za pośrednictwem PDOs w celu odkrycia najbardziej odpowiedniego planu leczenia farmakologicznego pomoże poprawić skuteczność kliniczną u pacjentów onkologicznych, zmniejszyć działania toksyczne, ryzyko oporności na leki i prawdopodobieństwo progresji guza, maksymalizując korzyść dla pacjenta.

   Dlatego, wykorzystując modele organoidów raka pęcherza moczowego pochodzące od pacjenta do przeprowadzenia testowania wrażliwości na skonjugowane leki przeciwciał anty-HER2 dla miejscowo zaawansowanego lub przerzutowego raka pęcherza moczowego, ustanowienie ustandaryzowanego systemu testowania wrażliwości na leki organoidów raka pęcherza moczowego oraz sformułowanie kryteriów przesiewowych dla testowania wrażliwości na leki organoidów raka pęcherza moczowego, umożliwi ocenę klinicznej skuteczności terapii anty-HER2 ADC u tych pacjentów. To podejście może pomóc w opracowaniu nowych zindywidualizowanych planów leczenia do zastosowania klinicznego i przejść wieloośrodkową walidację kliniczną, ostatecznie osiągając prawdziwe „testowanie leków na awatarze”.

2. Pytanie badawcze i cele (Pytania naukowe i cele badawcze)

Pytanie badawcze: Niniejsze badanie wykorzystuje projekt kontrolowanego badania klinicznego do porównania jedno-, dwu- i trzyletnich wskaźników całkowitego przeżycia między grupą pacjentów otrzymujących interwencje ukierunkowane przez testowanie wrażliwości na leki organoidów a grupą pacjentów, w której wybór leczenia jest oparty na poziomach ekspresji białka HER2 określonych za pomocą IHC. Jednowymiarowa analiza przeżycia Kaplana-Meiera zostanie użyta do porównania różnic w całkowitym przeżyciu między obiema grupami. Badanie ma na celu ocenę wartości aplikacyjnej eksperymentów wrażliwości na leki organoidów nowotworowych w ukierunkowaniu terapii anty-HER2 ADC w raku pęcherza moczowego.

Cel badawczy: Poprzez obserwację klinicznej skuteczności terapii anty-HER2 ADC ukierunkowanej metodą wrażliwości na leki organoidów nowotworowych u pacjentów z rakiem pęcherza moczowego, niniejsze badanie ma na celu ocenę wartości aplikacyjnej eksperymentów wrażliwości na leki organoidów nowotworowych w ukierunkowaniu zindywidualizowanego leczenia lekami anty-HER2 ADC w raku pęcherza moczowego.