Молекулярная визуализация FAPI для диагностики неблагоприятного подтипа колоректального рака CMS4 (FoCus)

КРР является третьим по распространенности раком в мире и ежегодно вызывает около 14 000 новых диагнозов и около 5 000 смертей в Нидерландах (1,9 миллиона и 935 тысяч на глобальном уровне). КРР является гетерогенным заболеванием с точки зрения прогноза, ответа на терапию и биологии основной опухоли. Крупномасштабное транскрипционное профилирование первичных опухолей CRC выявило наличие четырех различных консенсусных молекулярных подтипов (CMS), что в настоящее время является наиболее надежной системой молекулярной классификации CRC. Эта система классификации показывает важные связи с клиническими переменными, такими как расположение первичной опухоли, гистопатологическая степень и прогноз. CMS4 составляет ~25% всех пациентов с КРР на ранних стадиях и более распространен на поздних стадиях заболевания (~40% на стадии IV). Более того, подтип CMS4 характеризуется плохим прогнозом (например, коэффициент риска безрецидивной выживаемости (ОР) ~ 1,75 по сравнению с другими подтипами), особенно при раннем КРР, и может принести меньшую пользу от стандартных схем системного лечения (часто на основе оксалиплатина). Интересно, что CMS4 CRC, по-видимому, получает больше пользы от схем химиотерапии на основе иринотекана. Это актуально, поскольку при метастазах часто первой линией системной терапии первой линии является оксалиплатин, а не схема на основе иринотекана. Кроме того, опухолевые клетки могут приобретать фенотип CMS4 после воздействия химиотерапии (на основе фторпиримидина), что может способствовать резистентности к терапии. На данный момент не существует эффективных методов лечения, нацеленных на CMS4, для клинического использования, хотя это активная область исследований. Например, недавно при первичном раке толстой кишки было показано, что иматиниб может иметь ценность в качестве препарата, переключающего CMS (CMS4 на CMS2), характеризующегося изменениями экспрессии генов, связанными с улучшением выживаемости. Кроме того, в исследовании MoTriColor изучается применение ингибитора рецептора TGF-β (галунисертиб) в сочетании с капецитабином у пациентов с прогрессирующим резистентным к химиотерапии КРР с сигнатурой активированного трансформирующего фактора роста бета (TGF-β), который обычно активируется при подтипе КРР CMS4. (NCT04031872). Наконец, как упоминалось ранее, пациенты с КРР с высокой нагрузкой CMS4 могут получить больше пользы от схемы лечения на основе иринотекана по сравнению с схемой лечения на основе оксалиплатина.

Генетические сигнатуры, активируемые в опухолях CMS4, представляют собой гены, связанные с передачей сигналов TGF-β, эпителиально-мезенхимальным переходом и стромальной инвазией, которым способствуют CAF. За последнее десятилетие было широко изучено влияние стромы опухоли на биологию опухоли. Наиболее заметной клеткой в ​​строме опухоли является CAF. Одним из маркеров клеточной поверхности, отличающих CAF от нормальных фибробластов, является FAP.

FAP экспрессируется во время эмбриогенеза и заживления ран. На здоровых тканях взрослого человека экспрессия FAP практически отсутствует. Однако FAP сверхэкспрессируется на CAF в строме многих различных солидных опухолей. Он обеспечивает миграцию опухолевых клеток посредством ремоделирования внеклеточного матрикса и, как было описано, оказывает проангиогенное и иммуносупрессивное действие в микроокружении опухоли. Высокая экспрессия FAP связана с худшей общей выживаемостью при многих эпителиальных раках, включая CRC. Высокая экспрессия FAP, основанная на ИГХ образцов первичных опухолей КРР, связана с плохой выживаемостью (ОР: 1,72, 95% ДИ: 1,58-9,48, р = 0,009).

В 2018 году были опубликованы первые клинические данные о новом радиофармпрепарате, нацеленном на FAP. Этот радиофармпрепарат, [68Ga]-FAPI, основан на хинолиновом низкомолекулярном ингибиторе FAP: FAPI. За последние пять лет были опубликованы данные визуализации FAPI более чем 3000 онкологических больных с различными типами рака. Кроме того, в многочисленных публикациях сообщается о радиолигандах, нацеленных на FAP, которые используются в качестве крайней терапии с иттрием-90, лютецием-177 ([177Lu]) или самарием-153, при этом у некоторых пациентов наблюдается стабилизация заболевания в течение нескольких месяцев. В настоящее время набирается набор участников первой фазы I исследования [177Lu]-DOTA-FAPI (NCT04849247). Более того, другая группа недавно провела несколько первых исследований на людях с радиоактивно меченными ингибиторами FAP [177Lu], дополнительно продемонстрировав потенциал тераностической терапии с использованием соединений FAPI.

Хотя данных по-прежнему недостаточно, три исследования связали поглощение опухолями FAPI с экспрессией FAP с помощью ИГХ, и все они показали значительную положительную корреляцию (r = 0,43-0,94). В одном исследовании сравнивали эту корреляцию между тканями, полученными посредством резекции или биопсии, и было обнаружено, что корреляция становится сильнее после резекции. Это показывает, что метод отбора проб важен из-за гетерогенной экспрессии FAP в опухоли.

Низкая фоновая активность и высокое поглощение FAPI опухолями приводят к исключительно четкому очертанию опухоли, в результате чего ПЭТ [68Ga]-FAPI была удостоена награды Общества ядерной медицины и изображения года в области молекулярной визуализации в 2019 году. На данный момент были опубликованы данные ПЭТ [68Ga]-FAPI 68 пациентов с (метастатическим) КРР. Значения поглощения были высокими при первичном и метастатическом КРР с очень низким фоновым поглощением, в том числе в здоровой печени (дополнительную информацию см. также в разделе 4.1b). Кроме того, существуют большие различия в использовании FAPI в CRC (например, Стандартное отклонение SUVmax 3,6 для метастазов CRC в печень), что указывает на возможность визуализации изменений экспрессии FAP.

Разработка стратегий терапии, нацеленной на CMS4, для этого неблагоприятного подтипа CRC требует надежного и клинически применимого диагностического теста для комплексной количественной оценки статуса CMS4 всех поражений - первичных и метастатических - у отдельных онкологических больных. Классификатор из 273 генов, основанный на секвенировании РНК биопсии опухолей, является в настоящее время эталонным стандартом для диагностики CMS4, но были разработаны альтернативные тесты. Для всех этих тестов требуются образцы опухолей, и их интерпретация затруднена из-за неоднородности статуса CMS внутри и между очагами поражения. Например, с помощью одного из этих тестов мы обнаружили, что в 55% из 20 изученных первичных опухолей КРР наблюдались как CMS4-положительные, так и отрицательные области опухоли, а статус CMS4 может существенно различаться между первичными и метастатическими участками опухоли у одного и того же пациента. Кроме того, мы показали, что многообластная биопсия опухоли во время колоноскопии для проспективного отбора пациентов с CRC CMS4 для изучения потенциала иматиниба в качестве CMS4-специфического лечения в предоперационном оконном исследовании для проверки концепции подтвердила - снова - обширное внутриопухолевое исследование. Неоднородность CMS4.

Помимо этой пространственной гетерогенности CMS4, CMS4 может также демонстрировать временную гетерогенность во время химиотерапии, как мы показали на 129 первичных CRC и парных метастазах в печени, где неоадъювантная химиотерапия была независимым фактором риска для подтипа CMS4. Наблюдение, которое мы могли подтвердить экспериментальной работой с органоидами CRC, полученными от пациентов: воздействие на такие органоиды шести коротких циклов 5-фторурацила in vitro индуцировало мезенхимально-подобную (CMS4) генную сигнатуру. Эта подпись была связана с плохим прогнозом у большой группы пациентов с КРР с общедоступными данными об экспрессии генов.

Обширные протоколы биопсии тканей могли бы решить эту проблему гетерогенности CMS и обеспечить точную диагностику CMS4, но они сложны в повседневной клинической практике и обременительны для пациентов. Многообещающей альтернативой диагностическому тесту CMS4 могло бы стать использование радиофармпрепарата, который позволит количественно оценить CMS4 in vivo с помощью молекулярной визуализации всего тела. Этот метод визуализации особенно подходит для оценки биомаркеров с гетерогенной экспрессией: в диагностических целях, в качестве сопутствующей диагностики для (таргетной) терапии или как часть «тераностической» стратегии, при которой за отбором пациентов с использованием диагностического радиофармпрепарата следует лечение тем же препаратом. трассер, меченный к терапевтическому соединению. FAP является отличным кандидатом на мишень молекулярной визуализации для CMS4, поскольку он высоко экспрессируется в CAF, которые в изобилии присутствуют в этом подтипе CRC. Действительно, мы обнаружили, что экспрессия гена FAP, измеренная в биопсиях опухолей - как единственный маркер - точно отличает CMS4 от других подтипов CRC (AUROC: 0,91; 95% CI: 0,90-0,93). Кроме того, повторный анализ опубликованных данных показал заметную гетерогенность поглощения [68Ga]-FAPI внутри и между 15 пациентами с КРР и участками опухоли, что подтверждает потенциальную ценность этого индикатора для диагностики КРР CMS4.

В исследовании FoCus мы делаем следующий шаг, связывая экспрессию белка FAP, оцененную in vivo с помощью [18F]-ALF-FAPI-74 ПЭТ/КТ, со статусом CMS4. Ранее мы приобрели опыт работы с визуализацией [68Ga]-FAPI-46, клинически внедрив ее в Нидерландах в апреле 2021 года — в качестве первой группы — в сотрудничестве с SOFIE iTheranostics (глобальным держателем лицензии на трассеры FAPI). К сентябрю 2023 года мы обследовали 20 больных раком, столкнувшихся с диагностической дилеммой, в решении которых сканирование в целом сыграло значимую роль. Ни у одного из пациентов не наблюдалось каких-либо побочных эффектов, и, как и ожидалось из литературы, соотношение опухоли к фону было превосходным. Визуализация с фторидом-18 ([18F]) превосходит галлий-68 ([68Ga]) в отношении качества изображения, контрастности, гармонизации и доступности для повседневного использования. По этим причинам мы будем продвигать FoCus с [18F]-ALF-FAPI-74, произведенным Cyclotron Noordwest BV в сотрудничестве с SOFIE iTheranostics.

Мы будем изучать связь между [18F]-ALF-FAPI-74 ПЭТ/КТ и статусом CMS4 на уровне опухолевого поражения, особенно у пациентов, которым показана метастатэктомия печени при колоректальном раке, поскольку 1) CMS4 более распространен на стадии IV заболевания, тем самым улучшая статистические данные. эффективность по сравнению с более низкими ступенями CRC; 2) у пациентов часто наблюдаются множественные метастазы в печень, а в случае синхронного заболевания – еще и первичная опухоль, которую удаляют хирургическим путем, что еще больше увеличивает эффективный размер выборки на уровне поражения, а также позволяет оценить гетерогенность внутри пациента. Таким образом, данная популяция пациентов идеально подходит для проверки концепции. Однако результаты, касающиеся диагностической ценности [18F]-ALF-FAPI-74 ПЭТ/КТ для статуса CMS4 на уровне поражения, полученные от этой конкретной подгруппы пациентов с CRC, могут быть обобщены и, следовательно, клинически значимы для других стадий и проявлений CRC.

Если FoCus покажет, что [18F]-ALF-FAPI-74 ПЭТ/КТ действительно является надежным диагностическим тестом для оценки нагрузки CMS4 у пациентов с метастатическим КРР, мы предполагаем его последующее применение в качестве интегрального биомаркера для отбора пациентов - без необходимости обширного отбора образцов тканей. - в клинических исследованиях для разработки и оценки стратегий лечения, ориентированных на подтип CMS4 (метастатического) КРР. Сюда входят тераностические стратегии, в которых сам FAPI служит нацеливающим фрагментом для терапевтических соединений. Эти усилия могут в конечном итоге привести к улучшению персонализированных стратегий лечения CMS4, результатов лечения и качества жизни пациентов с CRC.