Verenkokeiden käyttö rintasyövän hoidon vastemuutosten ja resistenssin ennustamisessa

Sisällysluettelo

• Johdanto: Hoidon resistenssin haaste
• Tarkkuuslääketiede ja rintasyövän hoito
• Miten CDK4/6-estäjät toimivat ja miksi resistenssi kehittyy
• Nestebiopsia: vähän invasiivinen vaihtoehto kudosbiopsioille
• Geneettiset biomarkkerit veressä hoidon vastemuutosten ennustamiseen
• Tulevaisuus: Epigenettiset biomarkkerit nestebiopsioissa
• Yhteenveto ja kliiniset implikaatiot
• Lähdetiedot

Johdanto: Hoidon resistenssin haaste

Rintasyöpä on edelleen maailmanlaajuisesti naisilla yleisin diagnosoitu syöpä. Noin 70 % tapauksista on estrogeenireseptoripositiivisia (ER+) ja HER2-negatiivisia. Vaikka seulontaohjelmat ovat auttaneet havaitsemaan monia tapauksia varhaisvaiheessa, potilailla on elinikäinen riski etäpesäkkeiden uusiutumiselle. Kun rintasyöpä leviää kaukaisiin elimiin, siitä tulee tyypillisesti parantumaton saatavilla olevilla hoidoilla.

Viimeisen vuosikymmenen aikana CDK4/6-estäjät yhdistettynä endokriiniseen hoitoon ovat muuttaneet ER+/HER2- etäpesäkkeellisen rintasyövän hoitoa. Kolme tähän luokkaan kuuluvaa lääkettä – abemaciclib, palbociclib ja ribociclib – ovat osoittaneet merkittäviä kliinisiä hyötyjä suurissa tutkimuksissa, parantaen vasteasteita, sairauden etenemistä vapaata aikaa, elämänlaatua ja kokonaiseloonjäämistä.

Hoidon resistenssi pysyy kuitenkin merkittävänä haasteena. Osa potilaista kärsii luontaisesta resistenssistä, jolloin sairaus eteneekin jo kuuden kuukauden kuluessa hoidon aloittamisesta. Jopa aluksi hyvin hoitoon vastaavat potilaat kehittävät ajan myötä väistämättä hankittua resistenssiä. Ensilinjan hoidossa sairauden etenemistä vapaa aika vaihtelee tyypillisesti 23,8–28,2 kuukauden välillä.

Tämä kiireellinen kliininen ongelma korostaa tarvetta biomarkkereille, jotka ennustavat, mitkä potilaat hyötyvät CDK4/6-estäjistä ja havaitsevat resistenssin varhaisessa vaiheessa. Vaikka kudosperäisiä biomarkkereita on tutkittu laajasti, ainoa kliinisesti käytettävissä oleva ennustetekijä on edelleen perusrintasyövän alatyyppi (ER+/HER2-). Kasvainten heterogeenisuus ja endokriiniresistenssin erottaminen CDK4/6-estäjäresistenssistä ovat vaikeuttaneet uusien biomarkkerien löytämistä.

Tarkkuuslääketiede ja rintasyövän hoito

Tarkkuuslääketiede hyödyntää potilaan syövän molekyylitietoa hoitomenetelmien optimoimiseksi ja yksilöllistämiseksi. Tämä strategia auttaa lääkäreitä valitsemaan tehokkaimmat hoidot ja minimoimaan sivuvaikutuksia. Molekyylibiomarkkerit jaotellaan kahteen luokkaan: ennusteelliset biomarkkerit, jotka ennustavat sairauden kulkua hoidosta riippumatta, ja prediktiiviset biomarkkerit, jotka osoittavat potilaan vasteen tiettyyn hoitoon.

Nykyiset rintasyövän hoidot tarjoavat hyviä esimerkkejä biomarkkeriohjautuvasta tarkkuuslääketieteestä:

• OncotypeDx: Kaupallinen 21-geenin testi ER+ varhaisvaiheen rintasyöpään, joka laskee uusiutumisriskistä kemoterapian tarpeen
• MammaPrint: Mikrosiruanalyysi, joka luokittelee potilaat uusiutumisriskin perusteella 70 geeniä hyödyntäen
• HER2-tila: Määrittää, hyötyvätkö potilaat HER2-kohdennetuista lääkkeistä kuten trastuzumabista
• Hormonireseptoritila: Identifioi kasvaimet, jotka todennäköisesti vastaavat endokriiniseen hoitoon

Endokriiniseen hoitoon kehittyvä resistenssi voi ilmetä useilla mekanismeilla, kuten ESR1-muutoksina, sykliiniriippuvaisten kinaasien (CDK) lisääntyneenä aktiivisuutena, PI3K- ja RAS-signalointireittien aktivoitumisena tai CDK-estävien proteiinien kuten p16:n, p21:n ja p27:n vähentyneinä pitoisuuksina. Monet näistä mekanismeista kohdistuvat sykliini D-CDK4/6-akselille, mikä selittää, miksi endokriinihoidon yhdistäminen CDK4/6-estäjiin on osoittautunut niin menestyksekkääksi.

Miten CDK4/6-estäjät toimivat ja miksi resistenssi kehittyy

Sykliini D-CDK4/6-retinoblastoomaproteiini (Rb) -reitti säätelee solusyklin etenemistä G1-vaiheesta S-vaiheeseen. Normaalisti Rb pysyy fosforyloimattomana ja sitoutuneena E2F-transkriptiotekijöihin, pitäen ne inaktiivisina. Kasvusignaalien saatessa solut siirtyvät G1-vaiheeseen, mikä johtaa sykliini D:n ilmentymiseen. Sykliini D sitoutuu CDK4/6:een muodostaen aktiivisen kompleksin, joka fosforyloi Rb:n.

Tämä fosforylaatio vapauttaa E2F-transkriptiotekijät, jotka käynnistävät siirtymisen S-vaiheeseen ja solusyklin etenemisen. Sykliini D-CDK4/6-kompleksi aktivoi myös FOXM1-transkriptiotekijän, edistääkseen etenemistä myöhemmissä solusyklin vaiheissa (G2/M). ER+ rintasyöpä on voimakkaasti riippuvainen tästä reitistä, sillä estrogeeni lisää sykliini D1:n ilmentymistä ja solunjakautumista CDK4/6-signaloinnin kautta.

CDK4/6-estäjät toimivat sitoutumalla CDK4/6:n ATP-alueeseen, pysäyttäen etenemisen G1-vaiheesta S-vaiheeseen ja estäen syöpäsolujen jakautumisen. Resistenssimekanismit ovat kuitenkin edelleen puutteellisesti ymmärrettyjä, ja monien laboratoriossa havaittujen mekanismien kliininen relevanssi on vahvistamatta.

Tunnetut resistenssimekanismit sisältävät:

• Sykliini D-CDK4/6-reitin komponenttien vahvistumisen
• CDK4/6:n estoproteiinien kuten p21:n ja p27:n alentuneen ilmentymisen
• RB1:n, FAT1:n tai PI3K/AKT/mTOR- ja KRAS-signalointireittien muutokset, jotka ohittavat G1/S-tarkistuspisteen

Nämä muutokset antavat syöpäsoluille mahdollisuuden jakautua CDK4/6-estäjähoidosta huolimatta, johtaen hoidon epäonnistumiseen.

Nestebiopsia: vähän invasiivinen vaihtoehto kudosbiopsioille

Nestebiopsiamenetelmät tarjoavat lupaavan vaihtoehdon perinteisille kudosbiopsioille syöpien molekyylitiedon hankkimisessa. Kun kudosbiopsiat vaativat usein invasiivisia toimenpiteitä, nestebiopsiat voivat ohittaa nämä rajoitukset havaitsemalla kasvaimesta peräisin olevaa materiaalia helposti saatavilla olevista kehon nesteistä.

Useimpiin sovelluksiin veriplasma on ensisijainen neste nestebiopsialle. Vaikka aivokasvainten havaitseminen on aiheuttanut haasteita veri-aivoesteen vuoksi, uudemmat teknologiat ovat parantaneet herkkyyttä. Muut nesteet voivat olla informatiivisempia tietyille syöville, kuten sylki suusyövässä, virtsa rakonsyövässä ja aivo-selkäydinneste aivokasvaimissa.

Nestebiopsiat voivat analysoida erilaisia kasvainkomponentteja, kuten:

• Kiertävät syöpäsolut (CTCs) – ehjiä syöpäsoluja veressä
• Soluvapaa DNA (cfDNA) – veressä kiertäviä DNA-fragmenteja
• Solunulkoiset vesikkelit – solujen vapauttamia pieniä rakenteita
• Soluvapaa RNA – verenkiertoon vapautuvia RNA-molekyylejä

Tämä katsaus keskittyy kiertävään kasvain-DNA:han (ctDNA), joka sisältää kasvaimesta peräisin olevaa geneettistä ja epigenettistä tietoa. ctDNA edustaa tyypillisesti pientä osuutta (joskus alle 0,01 %) kokonaissoluvapaa DNA:sta, suurin osa muusta DNA:sta tullen verisoluista ja muista kudoksista.

ctDNA:n pitoisuudet vaihtelevat kasvaimen koon, vaiheen, sijainnin, hoidon tilan ja DNA:n vapautumisen helppouden mukaan. Verenkiertoon päästyään ctDNA poistuu nopeasti puoliintumisajalla 16 minuutin ja 2 tunnin välillä entsymaattisen hajoamisen, immuunisolujen kulutuksen ja munuaisten suodatuksen kautta. Tämä nopea vaihtuvuus mahdollistaa ctDNA:n tarjoaman "reaaliaikaisen" kuvan potilaan sairauden tilasta.

ctDNA:n analysointi nestebiopsian kautta voi osoittautua arvokkaaksi useissa CDK4/6-estäjähoidon vaiheissa:

1. Ennustaminen – sairauden lopputulosten arviointi
2. Hoidon yksilöllistäminen – CDK4/6-estäjien tai lisälääkityksen tarpeen määrittäminen
3. Hoidon seuranta – vasteen seuraaminen
4. Resistenssin havaitseminen – nousevan resistenssin varhainen tunnistaminen

Kliinikot voivat analysoida ctDNA:ta polymeraasiketjureaktiolla (PCR), joka tutkii yksittäisiä geenejä, tai seuraavan sukupolven sekvensoinnilla (NGS), joka profiloija kymmeniä tai satoja geenejä samanaikaisesti. ER+/HER2- edenneessä rintasyövässä therascreen PIK3CA RGQ PCR -testisarja havaitsee PIK3CA-mutaatiot ohjatakseen hoitoa PI3Kα-estäjillä kuten alpelisibillä. NGS-pohjaiset nestebiopsiatestit sisältävät tyypillisesti PIK3CA:n yhdessä muiden endokriinihoitoresistenssiin liittyvien geenien, kuten ESR1:n ja PTEN:n, kanssa.

Geneettiset biomarkkerit veressä hoidon vastemuutosten ennustamiseen

Tällä hetkellä ei ole kliinisesti validoituja nestebiopsiabiamarkkereita, jotka erottaisivat, mitkä potilaat hyötyvät eniten CDK4/6-estäjähoidosta. Tutkimus on keskittynyt pääasiassa solusyklin säätelygeenien geneettisiin muutoksiin ctDNA-analyysien kautta ja niiden suhteeseen hoitotuloksiin.

RB1-muutokset: Koska Rb on CDK4/6:n keskeinen kohde, sen inaktivoivat geneettiset muutokset voivat aiheuttaa resistenssiä CDK4/6-estäjille. PALOMA-3-tutkimuksessa RB1:n menetys alkuperäisessä ctDNA:ssa liittyi huonompaan sairauden etenemistä vapaaseen aikaan potilailla, jotka saivat palbociclibiä fulvestrantin kanssa. MONALEESA-tutkimusten ctDNA-analyysit havaitsivat, että potilaat, joilla oli RB1-mutaatioita, eivät kokeneet merkittävää parannusta sairauden etenemistä vapaassa ajassa ribociclibin ja endokriinihoidon yhteydessä. Lisätutkimukset tunnistivat toimintakyvyttömiä RB1-mutaatioita, jotka hankittiin CDK4/6-estäjähoidon aikana, viitaten niiden valikoitumiseen resistenssimekanismeiksi. Näiden muutosten alhainen esiintyvyys (4,7 % yhdessä tutkimuksessa) viittaa kuitenkin siihen, että muilla mekanismeilla on todennäköisesti tärkeä rooli.

ESR1-mutaatiot: Tutkimus on antanut sekavia tuloksia ESR1-mutaatioiden biomarkkereina CDK4/6-estäjävasteen suhteen. PALOMA-3-tutkimuksessa potilaat, jotka saivat palbociclibiä, paransivat sairauden etenemistä vapaata aikaa ESR1-statuksesta riippumatta (9,4 vs. 9,5 kuukautta mutatoituneelle vs. villityypille). Jotkut potilaat hankkivat ESR1 Y537S-mutaatioita hoidon aikana molemmissa ryhmissä, ja nämä liittyivät parantuneeseen sairauden etenemistä vapaaseen aikaan verrattuna potilaisiin, jotka eivät hankkineet mutaatiota (13,7 vs. 7,4 kuukautta). MONARCH-2-tutkimuksessa potilaat, jotka saivat abemaciclibiä, paransivat sairauden etenemistä vapaata aikaa ESR1-statuksesta riippumatta, mutta mutatoituneilla kasvaimilla oli korkeampi mediaani (20,7 vs. 15,3 kuukautta).

PIK3CA-mutaatiot: Tutkimukset osoittavat johdonmukaisesti, että PIK3CA-tila ei ennusta erilaista hyötyä CDK4/6-estäjille. PALOMA-3-tutkimuksessa potilaat, jotka saivat palbociclibiä, paransivat sairauden etenemistä vapaata aikaa PIK3CA-statuksesta riippumatta (9,5 vs. 9,9 kuukautta mutatoituneelle vs. villityypille). MONARCH-2-tutkimus löysi samanlaisia tuloksia, vaikka placebo-ryhmän potilailla, joilla oli PIK3CA-mutaatiot, oli huonompi mediaani verrattuna villityyppiin (5,7 vs. 12,3 kuukautta). Jotkut pienemmät tutkimukset ehdottivat, että PIK3CA-mutaatiot saattavat ennustaa huonompia lopputuloksia, mutta suuremmat tutkimukset eivät ole vahvistaneet tätä.

FGFR-muutokset: Vähäiset tutkimusnäytöt viittaavat siihen, että FGFR-muutokset saattavat vaikuttaa CDK4/6-estäjien tehoon. MONALEESA-2-tutkimuksessa ribosiklibiä saaneilla potilailla, joilla oli FGFR1-muutoksia, havaittiin huonompi keskimääräinen sairauden etenemistä vapaa aika (10,61 vs. 24,84 kuukautta), vaikka tilastollista merkitsevyyttä ei saavutettu pienen otoskoon vuoksi. PALOMA-3-tutkimuksessa havaittiin, että potilailla, joilla oli FGFR1-vahvistumia, oli huonompi sairauden etenemistä vapaa aika molemmissa hoitoryhmissä, mutta hankitut FGFR2-muutokset eivät osoittaneet selkeitä eroja.

Tulevaisuus: Epigenettiset biomarkkerit nestebiopsioissa

Vaikka geneettisiin menetelmiin perustuvilla nestebiopsioilla on saavutettu vain vähän edistystä selkeiden ennustavien biomarkkereiden tunnistamisessa CDK4/6-estäjien tehon arvioinnissa, nousevat epigenettiset metodologiat näyttävät merkittävän lupaavilta. Epigenetiikka viittaa muutoksiin, jotka säätelevät geeniaktivoitumista muuttamatta DNA-sekvenssiä, kuten DNA-metylaatioon, histonimodifikaatioihin ja kromatiinin uudelleenmuodostukseen.

ctDNA:n epigenettinen profilointi voi paljastaa uusia biomarkkereita, jotka ennustavat paremmin hoidon tehoa ja resistenssimekanismeja. Toisin kuin suhteellisen stabiilit geneettiset muutokset, epigenettiset muutokset voivat dynaamisesti vastata hoitopaineisiin ja ympäristötekijöihin, mahdollisesti tarjoten herkempiä indikaattoreita kehittyvästä resistenssistä.

Tutkimus tällä alueella on edelleen kehittymässä, mutta varhaiset tutkimukset viittaavat siihen, että epigenettiset markkerit ctDNA:ssa voisivat:

• Havaita resistenssin aiemmin kuin geneettiset muutokset
• Tarjota näkemyksiä useista resistenssimekanismeista samanaikaisesti
• Antaa tietoa kasvainten heterogeenisuudesta ja evoluutiosta hoidon paineessa
• Tunnistaa potilaat, jotka saattavat hyötyä yhdistelmähoidoista epigenettisiin mekanismeihin kohdistuen

Epigenettisten teknologioiden kehittyessä ja saatavuuden parantuessa niillä on todennäköisesti yhä tärkeämpi rooli CDK4/6-estäjähoidon personoinnissa ja resistenssin hoidossa.

Yhteenveto ja kliiniset implikaatiot

Tämä katsaus korostaa sekä nykytilaa että tulevaisuuden potentiaalia nestebiopsioissa CDK4/6-estäjien tehon ja resistenssin ennustamisessa. Vaikka geneettiset lähestymistavat ctDNA-analyysiin eivät ole vielä tuottaneet kliinisesti validoituja ennustavia biomarkkereita, ala kehittyy nopeasti lupaavien epigenettisten menetelmien myötä.

Potilaille tämä tutkimus tarkoittaa, että yksinkertaiset verikokeet voivat pian auttaa onkologeja:

1. Ennustamaan, kuka hyötyy eniten CDK4/6-estäjistä ennen hoidon aloittamista
2. Seuraamaan hoidon vastetta säännöllisten verikokeiden avulla
3. Havaitsemaan kehittyvän resistenssin aiemmin, mahdollistaen ajallaan tehdyt hoitomuutokset
4. Personoimaan yhdistelmähoidot yksilöllisten resistenssimekanismien perusteella

Tarkastellut tutkimukset osoittavat, että vaikka tietyt geneettiset muutokset (erityisesti RB1:ssä) näyttävät lupaavilta resistenssin biomarkkereina, niiden suhteellisen alhainen esiintyvyys viittaa siihen, että useat mekanismit vaikuttavat hoidon epäonnistumiseen. Tämä monimutkaisuus korostaa tarvetta kattaville lähestymistavoille, jotka ottavat huomioon koko resistenssireittien kirjon.

Nestebiopsioiden teknologioiden herkkyyden, kustannustehokkuuden ja kliinisen saatavuuden parantuessa niistä tulee todennäköisesti olennainen osa rintasyövän hoitoa. Kyky arvioida toistuvasti kasvainbiologiaa yksinkertaisten verinäytteiden avulla edustaa merkittävää edistysaskelta verrattuna perinteisiin kudosbiopsioihin, erityisesti hoidon vasteen seurannassa ja resistenssin reaaliaikaisessa havaitsemisessa.

Potilaiden tulisi keskustella onkologinsa kanssa siitä, voisiko kliinisiin tutkimuksiin osallistuminen nestebiopsioiden analyysin parissa olla sopiva, koska tämä nopeasti kehittyvä ala tuottaa jatkuvasti uusia oivalluksia, jotka voivat vaikuttaa hoitopäätöksiin ja lopputuloksiin.

Lähdetiedot

Alkuperäisen artikkelin otsikko: Nestebiopsiat CDK4/6-estäjien tehon ja resistenssin ennustamisessa rintasyövässä

Tekijät: Sasha C. Main, David W. Cescon, Scott V. Bratman

Julkaisu: Cancer Drug Resist 2022;5:727-48

DOI: 10.20517/cdr.2022.37

Tämä potilasyhteisölle suunnattu artikkeli perustuu vertaisarvioituun tutkimukseen ja pyrkii tekemään monimutkaisen tieteellisen tiedon saavutettavaksi koulutetuille potilaille ja heidän perheilleen. Se säilyttää kaikki alkuperäisen tutkimuksen keskeiset löydökset, datapisteet ja kliiniset implikaatiot samalla kun kääntää teknisen kielen helpommin ymmärrettäviin termeihin.