Predikce odpovědi na cílenou léčbu metastatického kolorektálního karcinomu

MUDr. Radim Němeček, Ph.D.

Doctoral thesis

Prediction of response to targeted therapy of metastatic colorectal cancer

Abstract:

Léčba metastatického kolorektálního karcinomu (mCRC) je založena na aplikaci chemoterapie a monoklonálních protilátek proti VEGF a EGFR. Ačkoliv byla popsána řada molekulárních prediktorů k anti-EGFR terapii, aktivační mutace onkogenů KRAS a NRAS zůstávají jedinými validovanými prediktory využívanými v klinické praxi. I po vyloučení těchto mutací však 35–45 % pacientů na anti-EGFR terapii neodpoví. Disertační práce shrnuje recentní poznatky o etiopatogenezi a léčbě pacientů s kolorektálním karcinomem se zaměřením na molekulární aspekty a na cílenou terapii metastatického onemocnění. Na vlastním souboru 160 pacientů s mCRC léčených protinádorovou terapií s cetuximabem (monoklonální protilátka proti EGFR) popisujeme vývoj onemocnění, odpověď na léčbu a identifikujeme klinické a molekulární prognostické a prediktivní faktory. U vybrané podskupiny pacientů s nádory citlivými a rezistentními k cetuximabu jsme na párových vzorcích primárních nádorů a metastáz provedli vyšetření mutačního stavu 26 genů souvisejících s EGFR-signální dráhou a kolorektální kancerogenezí. Ze sledovaných parametrů jsme potvrdili následující prognostické faktory: lokalizace primárního nádoru, grading, přítomnost metastáz v játrech, lokální intervenční léčba metastáz, počet provedených lokálních intervencí, provedení metastazektomie a dosažení parametru ETS, a to ve vztahu k OSc (OS od zahájení léčby cetuximabem) a PFS. Ve vztahu pouze k OSc: klinické stadium, podání adjuvantní léčby, rozsah metastatického onemocnění, počet postižených orgánů, elevace nádorových markerů CEA a CA 19-9 a počet linií systémové léčby po terapii cetuximabem. Prediktory odpovědi na léčbu s cetuximabem byly: lokalizace nádoru a grading. Sekvenační analýzy potvrdily vyšší četnost mutací v metastázách oproti vzorkům primárních nádorů, vysokou konkordanci mutačního profilu primárního nádoru a metastáz v genech TP53, APC, CTNNB1, KRAS, PIK3CA, PTEN a FBXW7 a negativně prediktivní vliv mutace genu FBXW ve vztahu k odpovědi na cetuximab. Pomocí sekvenování NGS jsme odhalili další aktivační mutace v genu KRAS v nádorech, které byly předchozími rutinními diagnostickými testy označeny za nemutované. Všechny detekované aktivační mutace pravděpodobně vedly k selhání léčby cetuximabem. Výsledky naší práce potvrzují efektivitu protinádorové léčby založené na cílené anti EGFR terapii u indikované skupiny pacientů s mCRC a současně i dosud publikované klinické a molekulární prognostické a prediktivní faktory. K ověření přinášíme i další poznatky týkající se rezistence nádoru na cílenou léčbu. Závěry naší práce ukazují na nutnost kritického hodnocení výsledků klinických studií posuzujících efektivitu anti-EGFR terapie, a to s ohledem na nedostatečnou citlivost a přesnost dříve využívaných molekulárně-diagnostických metod. Na základě našich výsledků lze podpořit extenzivnější využití NGS testování v rutinní klinické praxi.

Abstract:

The treatment of metastatic coloretal cancer (mCRC) is based on the administration of chemotherapy in combination with monoclonal antibodies against VEGF and EGFR. Despite a number of previously described molecular markers predicting resistance to anti-EGFR therapy, activating mutations in KRAS and NRAS proto-oncogenes remain the only validated predictors being used in daily clinical practice. However, even after exclusion of these mutations 35–45% of patients still do not respond to anti-EGFR therapy. This thesis summarizes recent knowledge concerning etiopatogenesis and treatment of patients with colorectal cancer with focus on molecular aspects and targeted therapy of the metastatic disease. We examine a group of 160 patients with mCRC treated with cetuximab-based anticancer therapy with focus on the development of the disease and treatment response and identified several clinical and molecular prognostic and predictive factors. In paired primary and metastatic colorectal cancer samples from the selected subgroup of patients with cetuximab-sensitive and cetuximab-resistant mCRC we performed a mutational analysis of 26 genes involved in EGFR signaling pathway and colorectal carcinogenesis. We confirmed following prognostic factors in relation to OSc (overall survival from the beginning of cetuximab treatment) and PFS: primary tumor location, grading, presence of liver metastases, local tumor ablation techniques, number of performed local interventions, metastasectomy and early tumor shrinkage. Factors related to OSc only: stage of the disease, administration of adjuvant chemotherapy, extent of the metastatic disease, number of affected organs, CEA and CA 19-9 elevation and number of the subsequent lines of systemic treatment. As the predictors of response to cetuximab-based therapy were identified: primary tumor location and grading. Using high-throughput sequencing technique NGS we confirmed significantly higher number of mutations in metastatic samples compared to primary tumors, highly concordant mutational profile of primary tumor and metastatic lesions in genes TP53, APC, CTNNB1, KRAS, PIK3CA, PTEN and FBXW7 and a potentially negative predictive value of FBXW7 mutations in relationship to anti-EGFR treatment outcomes. Compared with the routinely used diagnostic tests, by using NGS we identified new occurrences of activating KRAS mutations in a group of patients with upfront-verified wild-type RAS mCRC. All newly detected KRAS mutations most likely led to a cetuximab treatment failure. Our results confirm the efficacy of the targeted anti-EGFR therapy in a sensitive group of patients with mCRC. We validate the so far publicated clinical and molecular prognostic and predictive factors and concerning tumor resistance to the targeted therapy we bring other pieces of knowledge to the further verification. The results of presented study suggest a need of careful consideration of previously published results of anti-EGFR targeted therapy with regard to potentially inaccurate diagnostic tools used in the past. Based on our findings we recommend more extensive use of NGS testing in daily clinical practice.

Keywords

kolorektální karcinom, cetuximab, rezistence, predikce léčebné odpovědi, gen KRAS, gen NRAS, EGFR protein, gen FBXW7, vysokokapacitní sekvenování DNA, sekvenování nové generace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 9. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 10. 1. 2017
• Supervisor: doc. MUDr. Marek Svoboda, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Oncology (4-years) / Oncology