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I vincitori

Edizione 2021

Biomarcatori Predittivi Di Riposta All’Immunoterapia In Pazienti Con Tumore Polmonare

Responsabile del progetto:

Fabrizio Tabbò

Medico specialista in Oncologia Medica – 
Dottorato di Ricerca in Medicina Molecolare

-
Struttura di afferenza    AOU San Luigi Gonzaga

Altri ricercatori coinvolti:
Francesco Passiglia

Chiara Riganti

Silvia Novello

Il progetto

Durata prevista: 4 anni

Descrizione del progetto:

Premessa/Introduzione

 Questo progetto nasce come proposta per una presa in carico globale della persona assistita con patologia neurooncologica. Le riflessioni alla base dell’iniziativa sono scaturite da degli incontri fra operatori in cui venivano condivise le domande relative agli aspetti della vita quotidiana (gestione della terapia, alimentazione, lavoro, attività di svago) che i pazienti ponevano con maggiore frequenza.

Descrizione del progetto:

Premessa/Introduzione

Gli Immune Checkpoint inhibitors (ICI) hanno aumentato le opportunità di trattamento nel campo dei pazienti affetti da carcinoma del polmone non a piccole cellule (NSCLC). Tuttavia solo una piccola frazione (≈ 20%) dei pazienti, non selezionati, manifesta reali benefici in termini di risposta clinica, a causa della mancanza di un forte biomarcatore predittivo di risposta. L'attuale approccio clinico rimane in gran parte basato sulla valutazione mono- parametrica dell'espressione della proteina PD-L1. Gli ICI sono stati approvati per il trattamento di prima linea e di seconda linea e le più recenti evidenze cliniche supportano la fattibilità e l'efficacia della combinazione di immunoterapia e chemioterapia anche in prima linea, determinando nuovi standard di terapia anche in questo setting di patologia. 

Obiettivi specifici

•    Identificare biomarcatori in grado di predirre il beneficio clinico ad approcci immunoterapici.
•    Caratterizzare il microambiente tumorale in biopsie di pazienti affetti da tumore polmonare non a piccole cellule.
•    Validare in ambito preclinico pathway e/o crosstalk molecolari clinicamente rilevant

 

Approccio Sperimentale - Casistica

E’ stata utilizzata una casistica riguardante una coorte di pazienti con NSCLC trattati con inibitori di PD-1 in seconda o terza linea in numerosi centri italiani. Di questi pazienti sono state raccolte prospetticamente le annotazioni cliniche complete (età, sesso, stadio TNM, stato di prestazione clinica, risposta alla terapia, etc.). 
E’ stato analizzato un numero totale di 86 biopsie tissutali di pazienti con NSCLC avanzato, rispondenti ad alcuni criteri d’inclusione: una buona percentuale di cellule neoplastiche in ciascun campione (almeno il 50%), istologia non squamosa e assenza di mutazioni di EGFR o traslocazioni clinicamente rilevanti (ALK / ROS1 / RET). 

 

Caratterizzazione patologica

Per valutare le caratteristiche patologiche di rilievo, tutti i casi sono stati centralizzati per la revisione morfologica. Sono state analizzate le principali caratteristiche morfologiche (sottotipo istologico, grado tumorale, caratteristiche cito-morfologiche, presenza di infiltrato immunitario associato al tumore, etc.) e l’espressione in immunoistochimica di PD-L1.

 

Profilo di espressione genica

Per definire quali profili di espressione genica possano essere correlati con la risposta a trattamento con ICI, è stata eseguita una valutazione dell'espressione genica (trascrittoma) basata su RNA messaggero. Le molecole di RNA estratte da tessuto tumorale sono state analizzate tramite tecnologia NanoString utilizzando il PanCancer IO 360 Gene Expression Panel; questo pannello di espressione genica (comprendente 770 geni) analizza vie di trascrizione importanti coinvolte nella complessa interazione tra tumore, microambiente e risposta immunitaria, consentendo una caratterizzazione completa dell’interazione tumore-sistema immunitario e dei meccanismi di evasione immunitaria. Tra i profili valutati, sono compresi 18 geni potenzialmente associati alla risposta/resistenza con gli inibitori di PD-1/PD-L1.

 

Espressione genica differenziale

Tramite la tecnologia NanoString sono stati individuati 7 sottogruppi distinti di pazienti, indicanti campioni con profili trascrizionali immunitari differenti. Stratificando i casi in base alla risposta al trattamento, il gene C5 è risultato sovra-regolato (valore p = 0,0321) nei soggetti non responders, mentre i geni IL12RB2, ESR1 e CCL8 (valori p = 0,000308, 0,00162 e 0,0398, rispettivamente) hanno mostrato valori significativamente più alti livelli di espressione nei pazienti responders. I pazienti sono stati anche stratificati in base alla sopravvivenza globale: l'OS è stata valutata a 6 mesi ea 18 mesi. Nei pazienti con 0S> 6 mesi, è stata individuata una down-regulation di MET (valore p = 0,025) e un livello di espressione più alto del gene TDO2 (valore p = 0,0375). Il gene ESR1, up-regolato nei pazienti con 0S> 6 mesi senza raggiungere una differenza statisticamente significativa rispetto ai casi con OS <6 mesi, ha mostrato livelli di espressione significativamente più alti nei pazienti con 0S> 18 mesi (p -valore = 0,00813), insieme al gene IL12RB2 (valore p = 2.48e-08).

Analisi delle vie di segnalazione

I campioni di pazienti che hanno sperimentato un beneficio clinico hanno mostrato punteggi più alti per le seguenti vie di signalling: angiogenesi (valore p = 0,0098), presentazione dell'antigene (valore p = 0,0298), segnalazione di citochine e chemochine (valore p = 0,0102), citotossicità (valore p = 0,0269), adesione e migrazione delle cellule immunitarie (valore p = 0,0261), segnalazione dell'interferone (valore p = 0,0321), compartimento linfoide (valore p = 0,0250), rimodellamento della matrice (valore p = 0,0241), compartimento mieloide (valore p = 0,0366) e PI3K-Akt (valore p = 0,0369). L’espressione differenziale delle pathways è stata valutata anche rispetto all'OS: i pazienti con 0S> 18 mesi hanno presentato un punteggio più alto per compartimento linfoide (valore p = 0,0117), segnalazione di citochine e chemochine (valore p = 0,0268), segnalazione costimolatoria (valore p = 0,0323), citotossicità (valore p = 0,0412) e compartimento mieloide (valore p = 0,0513).

Analisi delle popolazioni immunitarie

L’attivazione delle popolazione cellulari correlate con il sistema immunitario è risultata statisticamente differente tra responders e non responders (valore p = 0,0103). Un livello di espressione più elevato correlato alle seguenti popolazioni cellulari è stato identificato nei pazienti responders: macrofagi (valore p = 0,0405), cellule dendritiche (valore p = 0,005), cellule T (valore p = 0,0425), cellule T CD8 (valore p = 0,0472) e cellule citotossiche (valore p = 0,0122). Sono state identificate differenze statisticamente significative anche tra pazienti con OS <18 mesi e 0S> 18 mesi (valore p <0,0001). In pazienti con 0S> 18 mesi sono stati rilevati livelli più elevati delle seguenti popolazioni cellulari: cellule dendritiche (valore p = 0,0172), cellule T (valore p = 0,0246), cellule T CD8 (valore p = 0,0175), Cellule Th1 (valore p = 0,0353), Treg (valore p = 0,0336) e cellule citotossiche (valore p = 0,0337).

Conclusioni

Tramite questa tecnologia è stato possibile interrogare il comparto immunitario nel microambiente tumorale di pazienti con NSCLC trattati con approcci immunoterapici. Questo ha permesso di individuare non solo sottogruppi di soggetti diversi tra di loro ma anche geni differenzialmente espressi. Tra questi il gene ESR1 (associato sia con la risposta al trattamento che con la sopravvivenza generale) è oggetto di ulteriori indagini di ricerca come elemento coinvolto nell’asse 17-β-estradiol/ERα, potenziale marcatore di risposta all’immunoterapia. Inoltre tramite l’approccio NanoString PanCancer IO 360 è stato possibile tipizzare le vie di signalling e le popolazioni cellulari funzionalmente rilevanti nei pazienti che hanno riportato un beneficio clinico a trattamenti con ICI.

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