notícies

La immunoteràpia ha comportat canvis revolucionaris en el tractament dels tumors malignes, però encara hi ha alguns pacients que no se'n poden beneficiar. Per tant, es necessiten urgentment biomarcadors adequats en aplicacions clíniques per predir l'eficàcia de la immunoteràpia, per tal de maximitzar l'eficàcia i evitar toxicitat innecessària.

Biomarcadors aprovats per la FDA

Expressió de PD-L1. L'avaluació dels nivells d'expressió de PD-L1 mitjançant immunohistoquímica (IHC) proporciona la puntuació de proporció tumoral (TPS), que és el percentatge de cèl·lules tumorals tenyides parcialment o completament a la membrana de qualsevol intensitat en cèl·lules tumorals supervivents. En assajos clínics, aquesta prova serveix com a prova diagnòstica auxiliar per al tractament del càncer de pulmó no microcític avançat (NSCLC) amb pembrolizumab. Si la TPS de la mostra és ≥ 1%, es considera l'expressió de PD-L1; una TPS ≥ 50% indica una alta expressió de PD-L1. En l'assaig inicial de fase 1 (KEYNOTE-001), la taxa de resposta dels pacients del subgrup PD-L1 TPS>50% que utilitzaven pembrolizumab va ser del 45,2%, mentre que independentment de la TPS, la taxa de resposta de tots els pacients que van rebre aquest tractament amb inhibidors del punt de control immunitari (ICI) va ser del 19,4%. El posterior assaig de fase 2/3 (KEYNOTE-024) va assignar aleatòriament pacients amb PD-L1 TPS >50% a rebre pembrolizumab i quimioteràpia estàndard, i els resultats van mostrar una millora significativa en la supervivència global (SG) en pacients que rebien tractament amb pembrolizumab.

Tanmateix, l'aplicació de PD-L1 en la predicció de respostes ICI està limitada per diversos factors. En primer lloc, el llindar òptim per a diferents tipus de càncer varia. Per exemple, el pabolizumab es pot utilitzar quan l'expressió tumoral de PD-L1 en pacients amb càncer gàstric, càncer d'esòfag, càncer de bufeta i càncer de pulmó és de l'1%, 10% i 50% respectivament. En segon lloc, l'avaluació de la població cel·lular d'expressió de PD-L1 varia segons el tipus de càncer. Per exemple, el tractament del carcinoma escamós recurrent o metastàtic de cap i coll pot optar per utilitzar un altre mètode de prova aprovat per la FDA, el Comprehensive Positive Score (CPS). En tercer lloc, gairebé no hi ha correlació entre l'expressió de PD-L1 en diversos càncers i la resposta ICI, cosa que indica que el fons tumoral pot ser un factor clau en la predicció de biomarcadors ICI. Per exemple, segons els resultats de la prova CheckMate-067, el valor predictiu negatiu de l'expressió de PD-L1 en el melanoma és només del 45%. Finalment, múltiples estudis han descobert que l'expressió de PD-L1 és inconsistent entre diferents lesions tumorals en un mateix pacient, fins i tot dins del mateix tumor. En resum, tot i que els assajos clínics inicials del NSCLC van impulsar la investigació sobre l'expressió de PD-L1 com a possible biomarcador predictiu, la seva utilitat clínica en diferents tipus de càncer encara no està clara.

Càrrega de mutacions tumorals. La càrrega de mutacions tumorals (CMT) s'ha utilitzat com a indicador alternatiu de la immunogenicitat tumoral. Segons els resultats de l'assaig clínic de KEYNOTE-158, entre els 10 tipus de tumors sòlids avançats tractats amb pembrolizumab, els pacients amb almenys 10 mutacions per megabase (CMT alta) van tenir una taxa de resposta més alta que aquells amb CMT baixa. Cal destacar que en aquest estudi, la CMT va ser un predictor de la PFS, però no va poder predir la SG.

La resposta de la teràpia immunitària es basa principalment en el reconeixement de nous antígens per part de les cèl·lules T. La immunogenicitat associada a un CMT més alt també depèn de diversos factors, com ara el neoantigen tumoral presentat pel tumor; el sistema immunitari reconeix els neoantígens tumorals; la capacitat de l'hoste per iniciar respostes específiques d'antígen. Per exemple, les dades suggereixen que els tumors amb la infiltració més alta d'algunes cèl·lules immunitàries poden tenir una amplificació de clons de cèl·lules T reguladores inhibitòries (Treg). A més, el rang de CMT pot diferir del potencial dels neoantígens CMT, ja que el lloc exacte de la mutació també juga un paper important; les mutacions que medien diferents vies de presentació d'antígens poden afectar la presentació (o no presentació) de nous antígens al sistema immunitari, cosa que indica que les característiques intrínseques i immunològiques del tumor han de ser consistents per produir respostes ICI òptimes.

Actualment, la TMB es mesura mitjançant seqüenciació de nova generació (NGS), que pot variar entre les diferents institucions (internament) o plataformes comercials utilitzades. La NGS inclou la seqüenciació de l'exoma complet (WES), la seqüenciació del genoma complet i la seqüenciació dirigida, que es pot obtenir del teixit tumoral i de l'ADN tumoral circulant (ctDNA). Cal destacar que els diferents tipus de tumors tenen una àmplia gamma de TMB, i els tumors immunogènics com el melanoma, el NSCLC i el carcinoma de cèl·lules escamoses tenen els nivells més alts de TMB. De la mateixa manera, els mètodes de detecció dissenyats per a diferents tipus de tumors tenen diferents definicions dels valors llindar de TMB. En l'estudi del NSCLC, el melanoma, el carcinoma urotelial i el càncer de pulmó de cèl·lules petites, aquests mètodes de detecció utilitzen diferents mètodes analítics (com la detecció WES o PCR per a nombres específics de gens relacionats) i llindars (TMB alt o TMB baix).

Els microsatèl·lits són altament inestables. El microsatèl·lit altament inestable (MSI-H), com a biomarcador pancàncer per a la resposta ICI, té un excel·lent rendiment en la predicció de l'eficàcia de l'ICI en diversos càncers. L'MSI-H és el resultat de defectes de reparació de desajustos (dMMR), que condueixen a una alta taxa de mutació, especialment a les regions microsatèl·lits, donant lloc a la producció d'un gran nombre de nous antígens i, en última instància, desencadenant una resposta immunitària clonal. A causa de l'alta càrrega de mutació causada pel dMMR, els tumors MSI-H es poden considerar com un tipus de tumor amb alta càrrega de mutació (TMB). Basant-se en els resultats dels assaigs clínics de KEYNOTE-164 i KEYNOTE-158, la FDA ha aprovat pembrolizumab per al tractament de tumors MSI-H o dMMR. Aquest és un dels primers fàrmacs pancàncer aprovats per la FDA, impulsat per la biologia tumoral en lloc de la histologia.

Malgrat l'èxit significatiu, també hi ha qüestions a tenir en compte a l'hora d'utilitzar l'estat MSI. Per exemple, fins a un 50% dels pacients amb càncer colorectal dMMR no responen al tractament ICI, cosa que destaca la importància d'altres característiques per predir la resposta. Altres característiques intrínseques dels tumors que no es poden avaluar amb les plataformes de detecció actuals poden ser factors que hi contribueixen. Per exemple, hi ha hagut informes que pacients amb mutacions en gens que codifiquen subunitats catalítiques importants de la polimerasa delta (POLD) o la polimerasa ε (POLE) a la regió de l'ADN manquen de fidelitat de replicació i presenten un fenotip de "supermutació" en els seus tumors. Alguns d'aquests tumors tenen una inestabilitat de microsatèl·lits significativament augmentada (per tant, pertanyen a MSI-H), però no hi falten proteïnes de reparació de mal aparellament (per tant, no són dMMR).

A més, de manera similar a la TMB, l'MSI-H també es veu afectada pels nous tipus d'antígens generats per la inestabilitat dels microsatèl·lits, el reconeixement de l'hoste de nous tipus d'antígens i la resposta del sistema immunitari de l'hoste. Fins i tot en tumors de tipus MSI-H, s'ha identificat un gran nombre de mutacions d'un sol nucleòtid com a mutacions passatgers (mutacions no conductores). Per tant, no n'hi ha prou amb basar-se únicament en el nombre de microsatèl·lits identificats al tumor; el tipus real de mutació (identificat a través de perfils de mutació específics) pot millorar el rendiment predictiu d'aquest biomarcador. A més, només una petita proporció de pacients amb càncer pertanyen a tumors MSI-H, cosa que indica la necessitat actual de biomarcadors més àmpliament aplicables. Per tant, la identificació d'altres biomarcadors eficaços per predir l'eficàcia i guiar el maneig del pacient continua sent una àrea de recerca important.

Recerca de biomarcadors basada en l'organització

Atès que el mecanisme d'acció de l'ICI és revertir la supressió de les cèl·lules immunitàries en lloc de dirigir-se directament a les vies intrínseques de les cèl·lules tumorals, les investigacions posteriors s'haurien de centrar en l'anàlisi sistemàtica de l'entorn de creixement tumoral i la interacció entre les cèl·lules tumorals i les cèl·lules immunitàries, la qual cosa podria ajudar a elucidar els factors que afecten la resposta de l'ICI. Molts grups de recerca han estudiat les característiques tumorals o immunitàries de tipus específics de teixits, com ara les característiques de mutació gènica tumoral i immunitària, els dèficits de presentació d'antígens tumorals o els centres o agregats immunitaris multicel·lulars (com ara les estructures limfoides terciàries), que poden predir les respostes a la immunoteràpia.

Els investigadors van utilitzar la NGS per seqüenciar el tumor, l'exoma i el transcriptoma immunitari dels teixits dels pacients abans i després del tractament amb ICI, i van dur a terme anàlisis d'imatges espacials. Mitjançant l'ús de múltiples models integrats, combinats amb tècniques com la seqüenciació unicel·lular i la imatge espacial, o models multiòmics, s'ha millorat la capacitat predictiva dels resultats del tractament amb ICI. A més, un mètode integral per avaluar els senyals immunitaris tumorals i les característiques intrínseques del tumor també ha demostrat una capacitat predictiva més forta. Per exemple, un mètode integral de seqüenciació per lots que mesura simultàniament les característiques tumorals i immunitàries és superior a una única variable analítica. Aquests resultats destaquen la necessitat de simular l'eficàcia de l'ICI d'una manera més completa, incloent-hi la incorporació dels resultats de l'avaluació de la capacitat immunitària de l'hoste, les característiques intrínseques del tumor i els components immunitaris del tumor en pacients individuals per predir millor quins pacients respondran a la immunoteràpia.

Donada la complexitat d'incorporar factors tumorals i de l'hoste en la recerca de biomarcadors, així com la necessitat potencial d'integració longitudinal de les característiques del microambient immunitari, s'ha començat a explorar els biomarcadors mitjançant la modelització per ordinador i l'aprenentatge automàtic. Actualment, han sorgit alguns èxits de recerca innovadors en aquest camp, que indiquen el futur de l'oncologia personalitzada assistida per l'aprenentatge automàtic.

Els reptes als quals s'enfronten els biomarcadors basats en teixits

Limitacions dels mètodes analítics. Alguns biomarcadors significatius funcionen bé en certs tipus de tumors, però no necessàriament en altres tipus de tumors. Tot i que les característiques gèniques específiques del tumor tenen una capacitat predictiva més forta que la TMB i altres, no es poden utilitzar per al diagnòstic de tots els tumors. En un estudi dirigit a pacients amb NSCLC, es va trobar que les característiques de mutació gènica eren més predictives de l'eficàcia de l'ICI que una TMB alta (≥ 10), però més de la meitat dels pacients no van poder detectar característiques de mutació gènica.

Heterogeneïtat tumoral. El mètode de biomarcadors basat en teixits només pren mostres en un únic lloc del tumor, la qual cosa significa que l'avaluació de parts específiques del tumor pot no reflectir amb precisió l'expressió general de tots els tumors del pacient. Per exemple, estudis han trobat heterogeneïtat en l'expressió de PD-L1 entre i dins dels tumors, i existeixen problemes similars amb altres marcadors de teixits.

A causa de la complexitat dels sistemes biològics, molts biomarcadors tissulars utilitzats anteriorment poden haver estat simplificats en excés. A més, les cèl·lules del microambient tumoral (TME) solen ser mòbils, de manera que les interaccions que es mostren en l'anàlisi espacial poden no representar les interaccions reals entre les cèl·lules tumorals i les cèl·lules immunitàries. Fins i tot si els biomarcadors poden representar idealment tot l'entorn tumoral en un moment concret, aquestes dianes encara es poden induir i canviar dinàmicament amb el temps, cosa que indica que una sola instantània en un moment concret pot no representar bé els canvis dinàmics.

Heterogeneïtat del pacient. Fins i tot si es detecten canvis genètics coneguts relacionats amb la resistència a l'ICI, alguns pacients que porten biomarcadors de resistència coneguts encara es poden beneficiar, possiblement a causa de l'heterogeneïtat molecular i/o immunitària dins del tumor i en diferents llocs del tumor. Per exemple, la deficiència de β2-microglobulina (B2M) pot indicar resistència nova o adquirida als fàrmacs, però a causa de l'heterogeneïtat de la deficiència de B2M entre individus i dins dels tumors, així com la interacció dels mecanismes de reemplaçament del reconeixement immunitari en aquests pacients, la deficiència de B2M pot no predir amb força la resistència individual als fàrmacs. Per tant, malgrat la presència de deficiència de B2M, els pacients encara es poden beneficiar de la teràpia amb ICI.

Biomarcadors longitudinals basats en l'organització
L'expressió dels biomarcadors pot canviar amb el temps i amb l'impacte del tractament. Les avaluacions estàtiques i individuals dels tumors i la immunobiologia poden passar per alt aquests canvis, i també es poden passar per alt els canvis en l'excés de massa muscular (TME) del tumor i els nivells de resposta immunitària de l'hoste. Múltiples estudis han demostrat que l'obtenció de mostres abans i durant el tractament pot identificar amb més precisió els canvis relacionats amb el tractament amb ICI. Això destaca la importància de l'avaluació dinàmica dels biomarcadors.

Biomarcadors basats en la sang
L'avantatge de l'anàlisi de sang rau en la seva capacitat d'avaluar biològicament totes les lesions tumorals individuals, reflectint lectures mitjanes en lloc de lectures de llocs específics, cosa que la fa particularment adequada per avaluar canvis dinàmics relacionats amb el tractament. Nombrosos resultats de recerca han demostrat que l'ús d'ADN tumoral circulant (ctDNA) o cèl·lules tumorals circulants (CTC) per avaluar la malaltia residual mínima (MRM) pot guiar les decisions de tractament, però aquestes proves tenen informació limitada per predir si els pacients es poden beneficiar d'immunoteràpies com l'ICI. Per tant, les proves de ctDNA s'han de combinar amb altres mètodes per mesurar l'activació immunitària o la capacitat immunitària de l'hoste. En aquest sentit, s'han fet progressos en la immunofenotipificació de cèl·lules mononuclears de sang perifèrica (PBMC) i l'anàlisi proteòmica de vesícules extracel·lulars i plasma. Per exemple, els subtipus de cèl·lules immunitàries perifèriques (com ara les cèl·lules T CD8+), l'alta expressió de molècules de punt de control immunitari (com ara PD1 en cèl·lules T CD8+ perifèriques) i els nivells elevats de diverses proteïnes al plasma (com ara CXCL8, CXCL10, IL-6, IL-10, PRAP1 i VEGFA) poden servir com a suplements eficaços per als biomarcadors dinàmics del ctDNA. L'avantatge d'aquests nous mètodes és que poden avaluar canvis dins del tumor (similars als canvis detectats pel ctDNA) i també poden revelar canvis en el sistema immunitari del pacient.

Radiomica
Els factors predictius de les dades d'imatge poden superar eficaçment les limitacions del mostreig de biomarcadors de teixits i la biòpsia, i poden observar tot el tumor i possibles altres llocs metastàtics en qualsevol moment. Per tant, poden convertir-se en una part important dels biomarcadors dinàmics no invasius en el futur. La radiòmica Delta pot calcular quantitativament els canvis en múltiples característiques tumorals (com la mida del tumor) en diferents moments, com ara abans i després del tractament amb ICI, durant el tractament i el seguiment posterior. La radiòmica Delta no només pot predir la resposta inicial o nul·la al tractament precoç, sinó que també pot identificar la resistència adquirida a l'ICI en temps real i controlar qualsevol recurrència després de la remissió completa. El model d'imatge desenvolupat mitjançant la tecnologia d'aprenentatge automàtic és fins i tot millor que l'estàndard tradicional RECIST a l'hora de predir la resposta al tractament i els possibles esdeveniments adversos. La investigació actual indica que aquests models de radiòmica tenen una àrea sota la corba (AUC) de fins a 0,8 a 0,92 a l'hora de predir la resposta a la teràpia immunitària.

Un altre avantatge de la radiòmica és la seva capacitat d'identificar amb precisió la pseudoprogressió. El model de radiòmica construït mitjançant l'aprenentatge automàtic pot distingir eficaçment entre la progressió veritable i la falsa mitjançant la mesura de les dades de TC o PET per a cada tumor, incloent-hi factors com la forma, la intensitat i la textura, amb una AUC de 0,79. Aquests models de radiòmica es poden utilitzar en el futur per evitar la interrupció prematura del tractament a causa d'un error de càlcul de la progressió de la malaltia.

microbiota intestinal
S'espera que els biomarcadors de la microbiota intestinal prediguin la resposta terapèutica a l'ICI. Nombrosos estudis han demostrat que una microbiota intestinal específica està estretament relacionada amb la resposta de diversos tipus de càncer al tractament amb ICI. Per exemple, en pacients amb melanoma i càncer de fetge, l'abundància de bacteris Ruminococcaceae s'associa amb la resposta a la immunoteràpia PD-1. L'enriquiment amb Akkermansia muciniphila és comú en pacients amb càncer de fetge, càncer de pulmó o carcinoma de cèl·lules renals, que responen bé al tractament amb ICI.

A més, el nou model d'aprenentatge automàtic pot ser independent dels tipus de tumor i associar gèneres específics de bacteris intestinals amb la resposta terapèutica de la immunoteràpia. Altres estudis també han revelat el paper específic que tenen els grups bacterians individuals en la regulació del sistema immunitari de l'hoste, explorant més a fons com prevenir o promoure l'escapada immunitària de les cèl·lules canceroses.

Teràpia neoadjuvant
L'avaluació dinàmica de la biologia tumoral pot guiar les estratègies de tractament clínic posteriors. L'assaig de teràpia neoadjuvant pot avaluar l'efecte terapèutic mitjançant la remissió patològica en mostres quirúrgiques. En el tractament del melanoma, la resposta patològica primària (RPP) s'associa amb la taxa de supervivència lliure de recurrència. A l'assaig PRADO, els investigadors determinen les properes mesures d'intervenció clínica, com ara la cirurgia i/o la teràpia adjuvant, basant-se en dades de remissió patològica específiques del pacient.

Entre els diversos tipus de càncer, diverses opcions noves de teràpia adjuvant encara no tenen una comparació directa. Per tant, l'elecció entre la monoteràpia d'immunoteràpia o la teràpia combinada sovint la decideix conjuntament el metge assistent i el pacient. Actualment, els investigadors han desenvolupat una característica de l'interferó gamma (IFN gamma) que conté 10 gens com a biomarcador per predir la remissió patològica en el melanoma després de la teràpia neoadjuvant. A més, van integrar aquestes característiques en un algoritme per seleccionar pacients amb respostes fortes o febles a la teràpia neoadjuvant. En un estudi de seguiment anomenat DONIMI, els investigadors van utilitzar aquesta puntuació, combinada amb una anàlisi més complexa, no només per predir la resposta al tractament, sinó també per determinar quins pacients amb melanoma en estadi III requereixen l'addició d'inhibidors de la histona desacetilasa (HDACi) per millorar la resposta al tractament neoadjuvant amb ICI.

Model tumoral derivat de pacients
Els models tumorals in vitro tenen el potencial de predir respostes específiques del pacient. A diferència de la plataforma in vitro utilitzada per a l'anàlisi de l'espectre de resposta a fàrmacs de les malalties hematològiques, els tumors sòlids s'enfronten a majors reptes a causa de la seva microestructura tumoral única i les interaccions immunitàries tumorals. El cultiu simple de cèl·lules tumorals no pot replicar fàcilment aquestes característiques complexes. En aquest cas, els òrgans semblants a tumors o els xips d'òrgans originats en pacients poden compensar aquestes limitacions estructurals, ja que poden preservar l'estructura original de les cèl·lules tumorals i simular les interaccions amb cèl·lules immunitàries limfoides i mieloides per avaluar les respostes ICI d'una manera específica del pacient, reproduint així amb més precisió les característiques biològiques en un entorn tridimensional més realista.

Diversos estudis innovadors a la Xina i als Estats Units han adoptat aquest nou model tumoral tridimensional in vitro d'alta fidelitat. Els resultats mostren que aquests models poden predir eficaçment la resposta del càncer de pulmó, el càncer de còlon, el càncer de mama, el melanoma i altres tumors a l'ICI. Això estableix les bases per a una verificació i estandardització addicionals del rendiment predictiu d'aquests models.