Препоръки за диагноза и лечение на белодробен карцином
Наталия Чилингирова
Кореспонденция: Наталия Чилингирова, дм, доцент, Медицински Университет Плевен, ул. „Свети Климент Охридски“ 1, 5803 Плевен
УСБАЛО – София, ул. Пловдивско поле № 6, 1756 София
имейл: tschilingirova@gmail.com
„Прецизната“ или „персонализираната“ медицина е бързо развиващ се подход за адаптиране на терапевтичните интервенции към индивидуалните характеристики на пациентите и/или тяхната болест, който излиза извън конвенционалния подход на определяне на лечението въз основа на фенотипни биомаркери. В ерата на прецизната медицина възникват нови предизвикателства пред трансформирането на грижата за болните, от предклиничното определяне на механизма на действие на таргетните лекарства и развитието на класификациите на заболяванията, въз основа на молекулярните им характеристики, до все по-прецизната диагностика и провеждането на иновативни клинични проучвания1,2. През 2015 предходният президент на САЩ Барак Обама обявява правителствената общонационална инициатива за прецизна медицина (Precision Medicine Initiative (PMI)), която ще включи пациенти от различни етнически групи, с различен социален статус, раса, произход и заболявания. Програмата няма да се фокусира само върху заболяването, но и в увеличаване на шансовете на всеки отделен индивид да остане здрав през живота си. Онкологията е естествен избор за основен фокус на подобна инициатива. Фокусът на персонализраната онкология е определянето на най-точните и ефективни лечения въз основа на генетичния профил на тумора на пациента в комбинация с онези уникални характеристики, които отличават пациентите един от друг. Базира се на четири основни точки:
Увеличаване ролята на прецизната медицина в клиничните проучвания – пациентите в тези проучвания ще получават терапия на базата на генетичните мутации на техния вид рак.
Преодоляване на лекарствената резистентност – използване на генетичния профил на тумора за разкодиране на механизмите за поява на резистентността.
Разработване на нови лабораторни модели за изследвания в търсене на нови ефективни терапевтични възможности.
Развиване на онкологична информационна система – база данни за съхранение и интегриране на геномна информация от различни тумори с данни за клиничния отговор (напр. намаляване в размера на тумора) и изхода от терапията (продължителност на отговор, свободна от прогресия и обща преживяемост) съответно като ресурс за учени, лекари и пациенти.
Взети заедно, всички тези инициативи целят да обединят откритията в областта на онкологията, като допринесат още ползи за отделния пациент. Това има отношение към огромните количества информация, които науката във всичките ù аспекти генерира ежедневно и налага нуждата от интернет базирана общодостъпна платформа за обмяна, анализиране и проверка на данни.
Ракът включва няколкостотин разнородни хистологични подтипа, като различия има не само между раковите клетки на отделните пациенти, но също и между ракови клетки на един и същи пациент. Ракът постоянно еволюира, с появата на нови характеристики, което налага определяне и мониториране на геномните му характеристики за неговото по-ефективно лечение3. Мащабните геномни анализи, като Atlas Genome Atlas, събраха данни за много видове тумори и позволиха идентифицирането на чести изменения в гените, въпреки че тяхната роля и потенциал за прицелна терапия остават ненапълно изяснени.
Белодробният карцином (БК) е заболяване на генома с многофакторна етиология. Синергични взаимодействия между рисковите фактори могат да окажат съществено значение върху заболеваемостта, което го превръща в диагностично и терапевтично предизвикателство в ерата на прецизната медицина. Неминуемо е водещата причина за смърт, свързана с онкологично заболяване както в световен мащаб, така и в България. В 85% от случаите той е недребноклетъчен БК. Близо две трети от пациентите с НДРБД се диагностицират в напреднал стадий, в който оперативните интервенции са ограничени и потенциалният терапевтичен подход е лекарственото лечение. Ето защо поставянето на правилната диагноза и определянето на лечебното поведение много често се прави въз основа на минимално инвазивни процедури, като малки биопсии или цитологични проби4.
Провеждането на генетично изследване за определяне на предиктивни биомаркери е стандарт в грижата за пациентите с авансирал НДРБД 5-7. Съществува разширяващ се списък от терапевтично значими биомаркери за НДРБД като множество изменения (алтерации) в редица гени, като EGFR, ALK, ROS1, KRAS, BRAF, MET, HER2, RET и NTRK, могат да повлияят избора на терапия (Фиг. 1).
Фиг. 1. Спектър на геномни алтерации при аденокарцином на бeлия дроб
* 860 пациенти с белодробен аденокарцином (MSK-IMACT = Memorial Sloan Kettering integrated mutation profiling of actionable cancer targets)
Съвременната практика включва изследване за откриване на терапевтични таргети, представляващи онкогенни „driver” алтерации и тестване за биомаркери, свързани с приложението на имуно-онкологична терапия7. Изследването за наличие на тези алтерации е важно не само за определяне на най-ефикасната терапия, но и за избягване на лечение, с липса на клинична полза за пациента6.
При пациентите с рак на белия дроб за провеждане на молекулярно изследване най-често се използва FFTE (Formalin-Fixed Paraffin-Embedded) блок с включена туморна тъкан. Друг подход е изследването на свободна циркулираща туморна ДНК (cfDNA) или т.нар „течна биопсия“. Тя да се използва в случаите, когато пациентът не би могъл да понесе провеждането на инвазивна процедура или при липсата на достатъчно материал за провеждането на тъканно-базиран молекулярен анализ5. Възможността за откриване на онкогенни генетични промени, свързани с резистентност към провежданото лечение, позволява мониторинга на лечението при пациентите с БР по начин, който не би бил практически възможен, ако тези последващи тестове се провеждат с изследване на биопсична тъкан6.
Традиционно използваните методи за молекулярна диагностика при БР включват: имунохистохимия (IHC = immunohistochemistry), полимеразна верижна реакция (PCR = polymerase chain reaction) и флуоресцитна in-situ хибридизация (FISH = fluorescence in situ hybridization). С тях се търсят предварително определени алтерации в малък брой гени8, 9 (виж фиг. 2).
Фиг. 2. Покритие на единични биомаркерни тестове (пример)
Тези методи обаче не могат да идентифицират всички класове геномни алтерации: субституции (mutations), инсерции/делеции (insertions/deletions), промяна в броя на копията (copy number alterations) и генни пренареждания (gene rear-range-ments) 8,9.
За идентифицирането на всички клинично важни алтерации при пациентите с НДРБД може да се наложи провеждането на множество единични изследвания, което води до изчерпване на много често оскъдните тъканни проби при тези пациенти8,10.
В последните години секвенирането от следващо поколение (ССП) се налага като надеждна стратегия за едновременно изследване за множество геномни промени с използването на една единствена проба11. ССП е процес с висока производителност, който определя ДНК последователността и може да се приложи в различни мащаби – от изследване на група клинично важни гени до описание на целия генетичен код на клетката. Термините второ и трето поколение секвениране или секвениране от следващо поколение (СCП) се използват синонимно за описание на еволюцията на технологията за секвениране от първо поколение – „Sanger“секвениране12. Принципът обаче остава същия – ДНК полимераза катализира включването на флуоресцентно белязани нуклеотиди във верига на ДНК шаблон по време на последователни цикли на синтеза на ДНК. По време на всеки цикъл, нуклеотидите се идентифицират чрез флуорофорни етикети. Основната разлика е, че вместо секвениране на един фрагмент от ДНК, при ССП, този процес протича в милиони фрагменти паралелно. Този мултигенен подход намалява време за получаване на резултат, предоставяйки по-икономично решение и намалявайки риска от изчерпване на ценни клинични проби.
Проучване демонстрира ползата от широкото геномно профилиране със СCП за идентифициране на геномни алтерации в 11, свързани с рака гена (EGFR, ERBB2, KRAS, NRAS, BRAF, MAP2K1, PIK3CA, и AKT1 мутации; и сливания в ALK, ROS1, и RET), при пациенти с аденокарцином на белия дроб с негативни резултати от традиционни молекулярни тестове. Проведеното профилиране установява геномни алтерации със свързани таргетни терапии, съгласно NCCN клиничното ръководство, в 26% от случаите (8/31). От тези пациенти 6 са с клинична полза от проведеното лечение. При 39% от пациентите се установява алтерация, която ги прави подходящи за участие в клинично проучване (виж фиг. 3).
Фиг. 3. Пациенти с геномни алтерации, открити с широко геномно профилиране
*съгласно клиничното ръководство на NCCN
**геномна алтерация, свързана с таргетна терапия в друг туморен тип или клинично проучване
Същата студия показва че провеждането на множество тестове за установяване на възможни геномни изменения е довело до изчерпване на туморната тъкан в 34% от идентифицираните проби (16/47), а повторната биопсия е била невъзможна или е отказана от пациента10.
Геномното профилиране, с използването на ССП с хибридно улавяне, което покрива всички известни, свързани с рака гени, се нарича изчерпателно геномно профилиране (ИГП). Препоръките за молекулярно изследване при рак на белия дроб включва четирите класа геномни алтерации: базови субституции (мутации, BRAFV600, EGFR exon 21L858R, EGFR T790M, свързана с резистентност към EGFR ТКИ, MET exon 14 skipping mutation), инсерции и делеции (EGFR exon 19 del, HER2 insertion), промяна в броя на копията (амплификации, HER2 amplification, high-level MET amplification) и генни пренареждания (ALK, RET и ROS1)6, 7. ИГП идентифицира и четирите класа геномни алтерации; в допълнение определя комплексни геномни сигнатури, като: туморен мутационен товар (TMB = tumor mutational burden) и статус на микросателитна нестабилност (MSI = microsatellite instability). Туморният мутационен товар е количествена мярка за броя на соматичните несинонимни мутации за кодиращ регион и се измерва в брой мутации на мегабаза (mut/Mb)12. Микросателитната нестабилност (MSI) се характеризира с висока честота на алтерации в повтарящи се ДНК последователности, причинени от нарушение в mismatch repair (MMR) на ДНК13.
Изчерпателното геномно профилиране завършва с оформяне на подробен доклад, който посочва установените клинично значими алтерации, препоръчителни терапии с данни за клинична полза за съответната алтерация, липса на важни очаквани алтерации и информация за налични клинични проучвания, за които е подходящ пациент с такива геномни характеристики (Фиг. 4).
Фиг. 4. Изчерпателно геномно профилиране – работен процес
Изчерпателното геномно профилиране предоставя подробна информация за геномния профил на пациента, което позволява избягването на дублиращи биопсии и изчерпването на наличния материал от повтарящи се изследвания14.
Един ретроспективен анализ на 101 пациенти с авансирал БК показва, че профилирането има потенциал да подпомага взимането на клинични решения. Биопсични материали на пациенти с негативен резултат от стандартни валидирани диагностични изследвания за откриване на EGFR и ALK алтерации са профилирани с тъканно-базирано изследване (81%) или с използването на „течна биопсия“ (19%). В 15% от случаите са установени EGFR/ALK алтерации (15/101) въпреки предшестващия отрицателен резултат. Общо при 50 пациенти са установени геномни алтерации със съответстваща, базирана на доказателствата таргетна терапия, съгласно препоръките на NCCN (National Comprehensive Cancer Network) за НДРБД. Най-честите геномни алтерации са активиращи EGFR мутации (15%), RET генни пренареждания (9%), ALK пренареждания (8%), и MET амплификации и/или exon 14 мутации (6%). В резултат от проведеното изследване е променена терапевтичната стратегия при 43 пациенти, като 80% от тях са оценени за отговор към проведеното лечение. Честотата на общ отговор е 64,7%; при 5 пациента е отчетен постигнат системен пълен отговор. Медианата на обща преживяемост не е достигната към датата на анализа; като 21 от 43 лекувани пациенти с таргетна терапия все още са живи, при медиана на проследяване 18 месеца (интервал 1–58 месеца)15.
Геномното профилиране улеснява прилагането на препоръките в клиничните ръководства при пациенти с БК. Резултатите от профилирането на 6832 проби на пациенти с авансирал НДРБД показват, че 71% (4876) имат поне една геномна алтерация в EGFR (20%), ALK (4,1%), BRAF (5,7%), ERBB2 (6,0%), MET (5,6%), ROS1 (1,5%), RET (2,4%), и KRAS (32%) гените. Допълнителен анализ на включените аденокарциноми (5380) открива промени в още 273 свързани с рака гени, с честота поне 0,1% от случаите, като: PIK3CA (5,4%), CDK4 (4,3%), BRCA2 (2,5%), NRAS (2,3%), BRCA1 (1.7%), MAP2K1 (1,2%), NTRK1 (0,7%), NTRK3 (0,2%) и др. Освен за оптимален избор на лечение в първа или последващи линии при настъпила прогресия, профилирането би помогнало в идентифицирането на пациенти, които биха имали полза от участие в т.нар. „mechanism-driven” клинични проучвания. Понастоящем са налични стотици клинични проучвания, които изследват и оценяват таргетни терапии, насочени срещу геномни алтерации в над 150 свързани с рака гени16.
Геномното профилиране дава възможност за приложението и на т.нар. тумор-агностична терапия, или лечение, водено от откритата алтерация, а не от тъканния произход на тумора. Тумор-агностичната терапия става реалност с одобрението в САЩ от FDA (Food and Drug Administration) на PD-1 инхибитор за лечение на пациенти с тумори с висока MSI и дефицит на MMR, независимо от органния им произход17. През 2019 г. беше одобрен NTRK инхибитор за лечение на възрастни и педиатрични пациенти със солидни тумори и NTRK (Neurotrophic Tyrosine Receptor Kinase) генни сливания18.
ИГП ускорява достъпа до иновативни медицински технологии, при животозастрашаващи заболявания с малко или липсващи одобрени лечения, когато откритата алтерация може да се таргетира с молекули, за които има доказателства за клинична полза, т.нар. молекулярно насочени терапевтични възможности (MGTO = molecularly guided treatment options)19.
Послание за практиката
Появата на NGS промени пейзажа на прецизната медицина, в частност при БК. Геномно профилиране с използване на ССП се препоръчва от съвременните клинични ръководства за диагностика, лечение и проследяване на пациенти с НДРБД, с цел идентифициране на пациенти с алтерации с ниска честота на разпространение (NTRK, ALK, BRAF, ROS1 и др.), за които вече има налично лечение. По тази причина молекулярното профилиране е от първостепенно значение. Също така то може да подпомогне насочването на пациенти за участие в отворени клинични проучвания. Молекулярното профилиране е ключов компонент за подобряване на грижа за пациентите с НДРБД6.
Литература:
1. Ciardiello F, Arnold D, Casali PG et al. Ann Oncol 2014;25(9):1673–1678
2. Yates LR, et al. Annals of Oncology 2017;0:1–6
3. Bode, A. M., and Dong, Z., 2018 npj Precision Onc 2:11
4. Dong, L., et al. Current Genomics, 2015;16:253-263
5. Jordan EJ et al. Cancer Discov. 2017;7:596-609
6. NCCN Clinical practice quideline NSCLC v4.2020–May 15,2020
7. Planchard D, et al. Ann Oncol 2018 29 (suppl 4): iv192–iv237 updated Sept 2019
8. Naidoo, J. and Drilon, A. Am J Hematol Oncol 2014;10(4):4-11
9. Frampton, G.M., et al. Nature Biotechnol 2013;31:1023-31
10. Drilon, A., et al. Clin Cancer Res 2015; 21(16):3631-9
11. Pennell NA, et al. DOI: 10.1200/PO.18.00356 JCO Precision Oncology – published online May 16, 2019
12. Meléndez, B., et al. Transl Lung Cancer Res 2018; 7:661-7
13. Boland, C.R. and Goel, A. Gastroenterology 2010; 138:2073-87
14. ФТР (Фармако-терапевтично ръководство) по медицинска онкология, Наредба № 11 от 17 октомври 2019 г. за приемане на фармако-терапевтично ръководство по медицинска онкология, обн. в ДВ, брой 85 от 29.10.2019 г.
15. Rozenblum, A.B., et al. J Thorac Oncol 2017; 12(2):258-68
16. Suh, J. H., et al. The Oncologist 2016; 21:684-691
17. Yan, L., and Zhang, W. Cancer Commun 2018; 38:6
18. https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/nda/2019/212725Orig1s000,%20212726Orig1s000TOC.cfm (accessed 11 May 2020)
19. Saulnier Scoller GL, et al. Cancer Medicine 2015, 4(6):871–886