uudised

Immunoteraapia on toonud pahaloomuliste kasvajate ravis revolutsioonilisi muutusi, kuid on endiselt patsiente, kes sellest kasu ei saa. Seetõttu on kliinilistes rakendustes hädasti vaja sobivaid biomarkereid, et ennustada immunoteraapia efektiivsust, maksimeerida efektiivsust ja vältida tarbetut toksilisust.

FDA poolt heaks kiidetud biomarkerid

PD-L1 ekspressioon. PD-L1 ekspressioonitasemete hindamine immunohistokeemia (IHC) abil annab tulemuseks kasvaja osakaalu skoori (TPS), mis on osaliselt või täielikult membraaniga värvunud kasvajarakkude protsent mis tahes intensiivsusega ellujäänud kasvajarakkudes. Kliinilistes uuringutes on see test abidiagnostiline test kaugelearenenud mitteväikerakulise kopsuvähi (NSCLC) ravis pembrolisumabiga. Kui proovi TPS on ≥ 1%, loetakse PD-L1 ekspressiooniks; TPS ≥ 50% näitab PD-L1 kõrget ekspressiooni. Esialgses 1. faasi uuringus (KEYNOTE-001) oli pembrolisumabi kasutavate PD-L1 TPS>50% alarühma patsientide ravivastuse määr 45,2%, samas kui TPS-ist olenemata oli kõigi seda immuunkontrolli punkti inhibiitorit (ICI) saanud patsientide ravivastuse määr 19,4%. Järgnevas II/III faasi uuringus (KEYNOTE-024) määrati patsiendid, kelle PD-L1 TPS oli >50%, juhuslikult pembrolisumabi ja standardse keemiaravi rühmadesse ning tulemused näitasid pembrolisumabi ravi saanud patsientide üldise elulemuse (OS) olulist paranemist.

Siiski piiravad PD-L1 rakendamist ICI vastuste ennustamisel mitmesugused tegurid. Esiteks on eri tüüpi vähi puhul optimaalne lävi erinev. Näiteks saab pabolizumabi kasutada juhul, kui mao-, söögitoru-, põie- ja kopsuvähiga patsientide kasvaja PD-L1 ekspressioon on vastavalt 1%, 10% ja 50%. Teiseks varieerub PD-L1 ekspressiooni rakupopulatsiooni hindamine sõltuvalt vähi tüübist. Näiteks pea- ja kaelapiirkonna korduva või metastaatilise lamerakk-kartsinoomi ravis võib valida teise FDA poolt heaks kiidetud testimismeetodi, põhjaliku positiivse skoori (CPS). Kolmandaks puudub peaaegu igasugune korrelatsioon PD-L1 ekspressiooni ja ICI vastuse vahel erinevates vähivormides, mis näitab, et kasvaja taust võib olla ICI biomarkerite ennustamisel võtmetegur. Näiteks CheckMate-067 testi tulemuste kohaselt on PD-L1 ekspressiooni negatiivne ennustusväärtus melanoomi korral vaid 45%. Lõpuks on mitmed uuringud leidnud, et PD-L1 ekspressioon on ühe patsiendi erinevate kasvajakahjustuste vahel ebajärjekindel, isegi sama kasvaja piires. Kokkuvõttes võib öelda, et kuigi mitteväikerakk-kopsuvähi esialgsed kliinilised uuringud ajendasid uurima PD-L1 ekspressiooni kui võimalikku ennustavat biomarkerit, jääb selle kliiniline kasulikkus erinevat tüüpi vähi korral ebaselgeks.

Kasvaja mutatsioonikoormus. Kasvaja mutatsioonikoormust (TMB) on kasutatud kasvaja immunogeensuse alternatiivse indikaatorina. KEYNOTE-158 kliinilise uuringu tulemuste kohaselt oli pembrolisumabiga ravitud 10 kaugelearenenud soliidtuumori tüübi hulgas patsientidel, kellel oli vähemalt 10 mutatsiooni megabaasi kohta (kõrge TMB), kõrgem ravivastuse määr kui neil, kellel oli madal TMB. Tasub märkida, et selles uuringus oli TMB progressioonivaba elulemuse ennustaja, kuid see ei suutnud ennustada üldist elulemust.

Immuunteraapia vastus on peamiselt tingitud T-rakkude uute antigeenide äratundmisest. Kõrgema TMB-ga seotud immunogeensus sõltub ka erinevatest teguritest, sealhulgas kasvaja poolt esitletavast kasvaja neoantigeenist; immuunsüsteem tunneb ära kasvaja neoantigeenid; peremeesorganismi võimest algatada antigeenispetsiifilisi reaktsioone. Näiteks näitavad andmed, et kasvajatel, kus on kõrgeim mõnede immuunrakkude infiltratsioon, võib tegelikult olla inhibeeriv regulatiivsete T-rakkude (Treg) klooni amplifikatsioon. Lisaks võib TMB ulatus erineda TMB neoantigeenide potentsiaalist, kuna mutatsiooni täpne asukoht mängib samuti olulist rolli; mutatsioonid, mis vahendavad antigeeni esitlemise erinevaid radasid, võivad mõjutada uute antigeenide esitlemist (või mitteesitamist) immuunsüsteemile, mis näitab, et optimaalsete ICI-vastuste tekitamiseks peavad kasvaja sisemised ja immunoloogilised omadused olema järjepidevad.

Praegu mõõdetakse TMB-d järgmise põlvkonna sekveneerimise (NGS) abil, mis võib erineda nii institutsioonide (sisemiselt) kui ka kasutatavate kommertsplatvormide lõikes. NGS hõlmab kogu eksoomi sekveneerimist (WES), kogu genoomi sekveneerimist ja suunatud sekveneerimist, mida saab saada kasvajakoest ja ringlevast kasvaja DNA-st (ctDNA). Tasub märkida, et erinevat tüüpi kasvajatel on lai TMB vahemik, kusjuures immunogeensetel kasvajatel, nagu melanoom, mitteväikerakk-kopsuvähk ja lamerakk-kartsinoom, on kõrgeimad TMB tasemed. Samamoodi on erinevat tüüpi kasvajate jaoks loodud tuvastusmeetoditel erinevad TMB läviväärtuste määratlused. Mitteväikerakk-kopsuvähi, melanoomi, uroteliaalse kartsinoomi ja väikerakulise kopsuvähi uurimisel kasutavad need tuvastusmeetodid erinevaid analüütilisi meetodeid (näiteks WES või PCR-tuvastus teatud arvu seotud geenide jaoks) ja läviväärtusi (TMB kõrge või TMB madal).

Mikrosatelliidid on väga ebastabiilsed. Väga ebastabiilne mikrosatelliit (MSI-H) kui ICI vastuse biomarker erinevates vähivormides on suurepärased tulemused ICI efektiivsuse ennustamisel erinevates vähivormides. MSI-H on mittevastavuse parandamise defektide (dMMR) tulemus, mis viib kõrge mutatsioonimäärani, eriti mikrosatelliitpiirkondades, mille tulemuseks on suure hulga uute antigeenide tootmine ja lõpuks klonaalse immuunvastuse vallandamist. dMMR-i põhjustatud suure mutatsioonikoormuse tõttu võib MSI-H kasvajaid pidada kõrge mutatsioonikoormusega (TMB) kasvajateks. KEYNOTE-164 ja KEYNOTE-158 kliiniliste uuringute tulemuste põhjal on FDA heaks kiitnud pembrolisumabi MSI-H või dMMR kasvajate raviks. See on üks esimesi FDA poolt heaks kiidetud vähiravimeid, mis põhineb kasvaja bioloogial, mitte histoloogial.

Vaatamata märkimisväärsele edule on MSI staatuse kasutamisel ka probleeme, millega tuleb arvestada. Näiteks kuni 50%-l dMMR kolorektaalvähi patsientidest ei esine ICI-ravile ravivastust, mis rõhutab muude tunnuste olulisust ravivastuse ennustamisel. Kaasneda võivad ka muud kasvajate sisemised tunnused, mida praegused tuvastusplatvormid ei suuda hinnata. Näiteks on teatatud, et patsientidel, kellel on mutatsioonid polümeraas delta (POLD) või polümeraas ε (POLE) olulisi katalüütilisi subühikuid kodeerivates geenides DNA piirkonnas, puudub replikatsioonitruudus ja nende kasvajates esineb „supermutatsiooni“ fenotüüp. Mõnel neist kasvajatest on mikrosatelliidi ebastabiilsus oluliselt suurenenud (seega kuuluvad nad MSI-H-sse), kuid mittevastavuse parandamise valgud ei puudu (seega mitte dMMR).

Lisaks, sarnaselt TMB-le, mõjutavad ka MSI-H-d uued antigeenitüübid, mis tekivad mikrosatelliidi ebastabiilsuse, peremeesorganismi uute antigeenitüüpide äratundmise ja peremeesorganismi immuunsüsteemi reageerimisvõime tõttu. Isegi MSI-H tüüpi kasvajates on tuvastatud suur hulk ühe nukleotiidi mutatsioone nn reisijamutatsioonidena (mitte-juhtmutatsioonid). Seetõttu ei piisa ainult kasvajas tuvastatud mikrosatelliitide arvule lootmisest; mutatsiooni tegelik tüüp (mis on tuvastatud spetsiifiliste mutatsiooniprofiilide kaudu) võib parandada selle biomarkeri ennustusvõimet. Lisaks kuulub MSI-H kasvajate hulka vaid väike osa vähihaigetest, mis näitab praegust vajadust laiemalt kasutatavate biomarkerite järele. Seetõttu on teiste tõhusate biomarkerite kindlakstegemine efektiivsuse ennustamiseks ja patsientide ravi suunamiseks endiselt oluline uurimisvaldkond.

Organisatsioonipõhine biomarkerite uuring

Arvestades, et ICI toimemehhanism on pigem immuunrakkude supressiooni tagasipööramine kui kasvajarakkude sisemiste radade otsene sihtimine, peaksid edasised uuringud keskenduma kasvaja kasvukeskkonna ja kasvajarakkude ning immuunrakkude vahelise interaktsiooni süstemaatilisele analüüsimisele, mis võib aidata selgitada ICI vastust mõjutavaid tegureid. Paljud uurimisrühmad on uurinud teatud koetüüpide kasvaja- või immuunsüsteemi tunnuseid, nagu kasvaja ja immuungeeni mutatsiooni tunnused, kasvaja antigeeni esitlemise defitsiit või hulkrakulised immuunkeskused või agregaadid (näiteks tertsiaarsed lümfoidsed struktuurid), mis võivad ennustada immunoteraapia vastuseid.

Teadlased kasutasid NGS-i patsientide kudede kasvaja ja immuunsüsteemi eksoomi ja transkriptoomi sekveneerimiseks enne ja pärast ICI-ravi ning viisid läbi ruumilise pildistamise analüüsi. Mitme integreeritud mudeli kasutamine koos selliste tehnikatega nagu üksikrakuline sekveneerimine ja ruumiline pildistamine või multioomilised mudelid on parandanud ICI-ravi tulemuste ennustusvõimet. Lisaks on ka terviklik meetod kasvaja immuunsignaalide ja kasvaja sisemiste omaduste hindamiseks näidanud tugevamat ennustusvõimet. Näiteks on terviklik partiide sekveneerimismeetod, mis mõõdab samaaegselt kasvaja ja immuunsüsteemi omadusi, parem kui üks analüütiline muutuja. Need tulemused rõhutavad vajadust simuleerida ICI efektiivsust terviklikumal viisil, sealhulgas kaasata peremeesorganismi immuunvõimekuse, kasvaja sisemiste omaduste ja kasvaja immuunkomponentide hindamistulemused üksikute patsientide andmetesse, et paremini ennustada, millised patsiendid immunoteraapiale reageerivad.

Arvestades kasvaja- ja peremeesorganismi faktorite kaasamise keerukust biomarkeriuuringutesse ning potentsiaalset vajadust immuunmikrokeskkonna tunnuste pikisuunalise integreerimise järele, on inimesed hakanud biomarkereid uurima arvutimodelleerimise ja masinõppe abil. Praegu on selles valdkonnas saavutatud murrangulisi uurimistulemusi, mis viitavad masinõppe abil loodud personaalse onkoloogia tulevikule.

Kudedepõhiste biomarkerite ees seisvad väljakutsed

Analüütiliste meetodite piirangud. Mõned olulised biomarkerid toimivad hästi teatud kasvajatüüpide korral, kuid mitte tingimata teiste kasvajatüüpide korral. Kuigi kasvajaspetsiifilistel geenitunnustel on tugevam ennustusvõime kui TMB-l ja teistel, ei saa neid kasutada kõigi kasvajate diagnoosimiseks. Mitteväikerakk-kopsuvähi (NSCLC) patsientidele suunatud uuringus leiti, et geenimutatsiooni tunnused ennustavad ICI efektiivsust paremini kui kõrge TMB (≥ 10), kuid enam kui pooled patsientidest ei suutnud geenimutatsiooni tunnuseid tuvastada.

Kasvaja heterogeensus. Koepõhine biomarkeri meetod võtab proove ainult ühest kasvajakohast, mis tähendab, et konkreetsete kasvajaosade hindamine ei pruugi täpselt kajastada kõigi patsiendi kasvajate üldist ekspressiooni. Näiteks on uuringud leidnud PD-L1 ekspressiooni heterogeensust kasvajate vahel ja sees ning sarnased probleemid esinevad ka teiste koemarkeritega.

Bioloogiliste süsteemide keerukuse tõttu võivad paljud varem kasutatud koe biomarkerid olla ülelihtsustatud. Lisaks on kasvaja mikrokeskkonna (TME) rakud tavaliselt liikuvad, seega ei pruugi ruumianalüüsis kuvatavad interaktsioonid kajastada kasvajarakkude ja immuunrakkude vahelisi tegelikke interaktsioone. Isegi kui biomarkerid suudavad ideaalis esindada kogu kasvaja keskkonda teatud ajahetkel, saab neid sihtmärke siiski indutseerida ja aja jooksul dünaamiliselt muutuda, mis näitab, et üksik hetktõmmis ajahetkel ei pruugi dünaamilisi muutusi hästi kajastada.

Patsientide heterogeensus. Isegi kui tuvastatakse teadaolevad ICI-resistentsusega seotud geneetilised muutused, võivad mõned teadaolevaid resistentsuse biomarkereid kandvad patsiendid siiski kasu saada, võimalik, et tänu molekulaarsele ja/või immuunheterogeensusele kasvaja sees ja erinevates kasvajakohtades. Näiteks β2-mikroglobuliini (B2M) puudulikkus võib viidata uuele või omandatud ravimiresistentsusele, kuid B2M puudulikkuse heterogeensuse tõttu nii indiviidide vahel kui ka kasvajate sees, samuti immuunsüsteemi äratundmise asendusmehhanismide interaktsiooni tõttu nendel patsientidel, ei pruugi B2M puudulikkus individuaalset ravimiresistentsust kindlalt ennustada. Seetõttu võivad patsiendid ICI-ravist siiski kasu saada, hoolimata B2M puudulikkuse olemasolust.

Organisatsioonipõhised pikisuunalised biomarkerid
Biomarkerite ekspressioon võib aja jooksul ja ravi mõjul muutuda. Kasvajate staatilised ja ühekordsed hindamised ning immunobioloogia võivad neid muutusi tähelepanuta jätta ning samuti võidakse tähelepanuta jätta muutused kasvaja TME-s ja peremeesorganismi immuunvastuse tasemes. Mitmed uuringud on näidanud, et proovide võtmine enne ravi ja ravi ajal võimaldab täpsemalt tuvastada ICI-raviga seotud muutusi. See rõhutab dünaamilise biomarkeri hindamise olulisust.

Verepõhised biomarkerid
Vereanalüüsi eelis seisneb võimes bioloogiliselt hinnata kõiki individuaalseid kasvajakahjustusi, kajastades keskmisi näite, mitte konkreetseid asukoha näite, mistõttu on see eriti sobiv raviga seotud dünaamiliste muutuste hindamiseks. Arvukad uurimistulemused on näidanud, et ringleva kasvaja DNA (ctDNA) või ringlevate kasvajarakkude (CTC) kasutamine minimaalse jääkhaiguse (MRD) hindamiseks võib suunata raviotsuseid, kuid neil testidel on piiratud teave selle kohta, kas patsiendid saavad kasu immunoteraapiatest, näiteks ICI-st. Seetõttu tuleb ctDNA testimist kombineerida teiste meetoditega, et mõõta immuunaktivatsiooni või peremeesorganismi immuunvõimet. Sellega seoses on tehtud edusamme perifeerse vere mononukleaarsete rakkude (PBMC-de) immunofenotüüpimisel ja rakuväliste vesiikulite ja plasma proteoomilisel analüüsil. Näiteks perifeersete immuunrakkude alatüübid (nagu CD8+ T-rakud), immuunkontrollpunktide molekulide kõrge ekspressioon (nagu PD1 perifeersetel CD8+ T-rakkudel) ja erinevate valkude kõrgenenud tase plasmas (nagu CXCL8, CXCL10, IL-6, IL-10, PRAP1 ja VEGFA) võivad kõik olla tõhusad täiendused ctDNA dünaamilistele ko-biomarkeritele. Nende uute meetodite eeliseks on see, et nad suudavad hinnata kasvaja sees toimuvaid muutusi (sarnaselt ctDNA abil tuvastatud muutustega) ja võivad samuti paljastada muutusi patsiendi immuunsüsteemis.

Radiomika
Kujutiseandmete ennustustegurid aitavad tõhusalt ületada koe biomarkerite proovide võtmise ja biopsia piiranguid ning jälgida kogu kasvajat ja võimalikke teisi metastaatilisi kohti igal ajahetkel. Seetõttu võivad need tulevikus saada oluliseks osaks mitteinvasiivsetest dünaamilistest biomarkeritest. Delta radiomika abil saab kvantitatiivselt arvutada muutusi mitmetes kasvaja tunnustes (näiteks kasvaja suuruses) erinevatel ajahetkedel, näiteks enne ja pärast ICI-ravi, ravi ajal ja järgneval järelkontrollil. Delta radiomika abil saab mitte ainult ennustada esialgset või puuduvat ravivastust varajasele ravile, vaid ka tuvastada omandatud resistentsust ICI suhtes reaalajas ja jälgida mis tahes kordumist pärast täielikku remissiooni. Masinõppe tehnoloogia abil väljatöötatud pildistamismudel on ravivastuse ja võimalike kõrvaltoimete ennustamisel isegi parem kui traditsiooniline RECIST-standard. Praegused uuringud näitavad, et nende radiomika mudelite kõvera alune pindala (AUC) on immuunravi vastuse ennustamisel kuni 0,8–0,92.

Radiomika teine ​​eelis on selle võime täpselt tuvastada pseudoprogresseerumist. Masinõppe abil loodud radiomika mudel suudab tõhusalt eristada tõelist ja valet progresseerumist, mõõtes iga kasvaja KT- või PET-andmeid uuesti, sealhulgas selliseid tegureid nagu kuju, intensiivsus ja tekstuur, AUC-ga 0,79. Neid radiomika mudeleid saab tulevikus kasutada ravi enneaegse lõpetamise vältimiseks haiguse progresseerumise vale hindamise tõttu.

Soole mikrobioota
Soolestiku mikrobioota biomarkerid peaksid ennustama ICI terapeutilist vastust. Arvukad uuringud on näidanud, et spetsiifiline soolemikrobioota on tihedalt seotud erinevat tüüpi vähivormide reageerimisega ICI-ravile. Näiteks melanoomi ja maksavähiga patsientidel on Ruminococcaceae bakterite arvukus seotud PD-1 immunoteraapia vastusega. Akkermansia muciniphila rikastumine on tavaline maksavähi, kopsuvähi või neerurakkude kartsinoomiga patsientidel, kes reageerivad ICI-ravile hästi.

Lisaks saab uus masinõppemudel olla kasvajatüübist sõltumatu ja seostada spetsiifilisi soolebakterite perekondi immunoteraapia terapeutilise vastusega. Ka teised uuringud on näidanud üksikute bakterirühmade spetsiifilist rolli peremeesorganismi immuunsüsteemi reguleerimisel, uurides edasi, kuidas ennetada või soodustada vähirakkude immuunsüsteemist põgenemist.

Neoadjuvantravi
Kasvaja bioloogia dünaamiline hindamine saab suunata edasisi kliinilisi ravistrateegiaid. Neoadjuvantravi uuringus saab hinnata terapeutilist toimet kirurgiliste proovide patoloogilise remissiooni kaudu. Melanoomi ravis on primaarne patoloogiline ravivastus (MPR) seotud retsidiivivaba elulemusega. PRADO uuringus määravad teadlased järgmised kliinilised sekkumismeetmed, näiteks kirurgia ja/või adjuvantravi, patsiendipõhiste patoloogilise remissiooni andmete põhjal.

Erinevate vähiliikide seas puudub mitmete uute adjuvantravi võimaluste puhul endiselt otsene võrdlus. Seetõttu otsustavad immunoteraapia monoteraapia või kombinatsioonravi vahel sageli raviarst ja patsient ühiselt. Praegu on teadlased välja töötanud interferoon-gamma (IFN-gamma) tunnuse, mis sisaldab 10 geeni biomarkerina melanoomi patoloogilise remissiooni ennustamiseks pärast neoadjuvantravi. Nad integreerisid need tunnused algoritmi, et valida patsiente, kellel on tugev või nõrk ravivastus neoadjuvantravile. Jälgimisuuringus nimega DONIMI kasutasid teadlased seda skoori koos keerukama analüüsiga mitte ainult ravivastuse ennustamiseks, vaid ka selle kindlakstegemiseks, millised III staadiumi melanoomi patsiendid vajavad histoondeatsetülaasi inhibiitorite (HDACi) lisamist, et parandada ravivastust neoadjuvantsele ICI-ravile.

Patsientidelt saadud kasvajamudel
In vitro kasvajamudelitel on potentsiaal ennustada patsiendispetsiifilisi reaktsioone. Erinevalt hematoloogiliste pahaloomuliste kasvajate ravimvastuse spektri analüüsiks kasutatavast in vitro platvormist seisavad tahked kasvajad silmitsi suuremate väljakutsetega oma ainulaadse kasvaja mikrostruktuuri ja kasvaja immuuninteraktsioonide tõttu. Lihtne kasvajarakkude kultuur ei suuda neid keerulisi tunnuseid kergesti korrata. Sellisel juhul saavad patsientidelt pärinevad kasvajalaadsed organid või elundikiibid neid struktuurilisi piiranguid kompenseerida, kuna need suudavad säilitada algse kasvajarakkude struktuuri ja simuleerida interaktsioone lümfoidsete ja müeloidsete immuunrakkudega, et hinnata ICI reaktsioone patsiendispetsiifilisel viisil, taasesitades seeläbi bioloogilisi tunnuseid täpsemalt realistlikumas kolmemõõtmelises keskkonnas.

Mitmed läbimurdelised uuringud Hiinas ja Ameerika Ühendriikides on võtnud kasutusele selle uue suure täpsusega kolmemõõtmelise in vitro kasvaja mudeli. Tulemused näitavad, et need mudelid suudavad tõhusalt ennustada kopsuvähi, käärsoolevähi, rinnavähi, melanoomi ja teiste kasvajate vastust ICI-le. See loob aluse nende mudelite ennustusvõime edasiseks kontrollimiseks ja standardiseerimiseks.