Tijdschrift waarin de studie werd gepubliceerd: Kanker ontdekking , een tijdschrift van de American Association for Cancer Research
Auteurs:Co-senior auteurs Andrea Sottoriva, doctoraat, MSc, Chris Rokos Fellow in Evolution and Cancer en teamleider bij The Institute of Cancer Research, Londen en Nicola Valeri, MD, doctoraat, teamleider in gastro-intestinale kankerbiologie en genomica bij The Institute of Cancer Research, Londen, en adviseur medisch oncoloog bij The Royal Marsden NHS Foundation Trust
Achtergrond:"Door frequente longitudinale bemonstering van celvrij DNA te combineren met wiskundige modellering van tumorevolutie, we waren in staat om statistische voorspellingen te doen van patiënten met een risico op progressie, " zei Sottoriva. "We konden ook bepalen wanneer een kanker terug zou komen, patiënt per patiënt. Dit is de eerste keer dat dergelijke kwantitatieve prognoses met succes worden gebruikt bij kanker."
Hoewel clinici vaak tumorbiopten gebruiken voor het genotyperen van kanker, veel tumoren hebben intratumor heterogeniteit die de behandelingsresistentie kan stimuleren; daarom, meerdere biopsieën in tijd en ruimte zijn nodig om beter te begrijpen hoe tumoren evolueren om therapie te weerstaan, legde Valeri uit.
Vloeibare biopsieën zijn niet-invasief, waardoor het verzamelen van circulerend tumor-DNA op vele tijdstippen mogelijk is zonder extra risico voor de patiënt. Verder, de analyse van circulerend tumor-DNA kan de intratumorale heterogeniteit beter vastleggen dan een klein stukje van de tumor, zei Valeri.
Hoewel veel onderzoek zich heeft gericht op de klinische bruikbaarheid van celvrij DNA (cfDNA) voor het monitoren van ziekten, het gebruik van vloeibare biopsieën als voorspellend hulpmiddel bij het schatten van de tijd tot ziekteprogressie is niet grondig onderzocht, merkte Sottoriva op.
Hoe de studie werd uitgevoerd en resultaten:De onderzoekers analyseerden de resultaten van de PROSPECT-C-studie die biomarkers evalueerde van zowel respons als resistentie tegen anti-EGFR-therapieën bij patiënten met wildtype RAS gemetastaseerde colorectale kanker. Tumorbiopten werden genomen van patiënten op vooraf gedefinieerde tijdstippen van voorbehandeling (baseline) en nabehandeling (ziekteprogressie), en bij gedeeltelijke respons in sommige. Aanvullend, patiënten verstrekten elke vier weken plasmamonsters tot ziekteprogressie.
Hoewel standaard tumorgenotypering patiënten categoriseerde als gemetastaseerde colorectale kanker met wildtype RAS, analyse van baseline cfDNA onthulde dat veel van de tumoren van deze patiënten afwijkingen hadden in RAS-eiwitten, wat kan verklaren waarom ze resistent waren tegen cetuximab, een EGFR-remmer, merkte Valeri op. Verder, ultradiepe sequentiebepaling van tumorbiopsiekernen bij aanvang onthulde RAS-mutaties, het verder benadrukken van de beperkingen van standaardmethoden voor tumorgenotypering, hij voegde toe.
Valeri en collega's genereerden wiskundige modellen die gebruik maakten van cfDNA- en carcino-embryonaal antigeen (CEA) niveaus van het plasma van individuele patiënten om de tijd tot progressie te voorspellen. De resultaten werden gevalideerd met behulp van RECIST-metingen van radiologische beeldvormingsgegevens.
Het wiskundige model dat gebruikmaakt van CEA-metingen werd toegepast op zes patiënten om de tijd tot klinische progressie te voorspellen. Van deze voorspellingen drie waren binnen 10 procent van de progressietijd, zoals gemeten door RECIST.
Opmerkelijk, voorspellingen gegenereerd met cfDNA-profilering met hoge gevoeligheid maakten het mogelijk om de progressietijd enkele weken van tevoren te voorspellen, vergeleken met modellen die gebruik maken van CEA-metingen.
Met de informatie uit het cfDNA, de onderzoekers konden meerdere modellen genereren op basis van de voorspelde groei van individuele subklonen aangedreven door verschillende mutaties. De nauwkeurigheid van de modellen die cfDNA gebruiken, is afhankelijk van de identificatie van de dominante subklonen bij patiënten met polyklonale resistentiemechanismen, zei Valeri.
Opmerkingen van de auteur:"Integratie van nieuwe monitoringtechnologieën zoals cfDNA, in combinatie met wiskundige modellering van tumorvoorspelling, kan de mogelijkheid bieden om vroeg te handelen, stop therapie, of van behandeling veranderen om de ziekte een stap voor te blijven, " zei Valeri. "Onze methode zorgt voor een meer nauwkeurige voorspelling en een betere monitoring van de respons op therapie."
Studiebeperkingen:Beperkingen van de studie omvatten een kleine steekproefomvang, naast de focus op RAS-pathway-afwijkingen in de wiskundige modellen, aangezien andere genetische en niet-genetische determinanten waarschijnlijk resistentie en ziekteprogressie zullen veroorzaken, merkte Sottoriva op. Dit model zal prospectief gevalideerd moeten worden in toekomstige studies, hij voegde toe.