Predikce odpovědi na léčbu imunoterapií checkpoint inhibitory u pacientů s pokročilými solidními nádory

Prediction of the response to the immunotherapy with checkpoint inhibitors in patients with advanced solid tumors

Východiska: I přes široké využití imunoterapie v léčbě solidních nádorů je terapie checkpoint inhibitory účinná pouze u 20–40 % pacientů. Proto cílem našeho projektu je predikovat odpověď na imunoterapii na základě komplexní analýzy nádoru, jeho mikroprostředí a imunitního stavu pacienta. Materiál a metody: Doposud jsme prospektivně zařadili 70 pacientů s pokročilými nebo metastatickými solidními nádory, kteří byli léčeni protilátkami proti receptoru programované buněčné smrti (anti-PD-1) / protilátkami proti ligandu receptoru programované buněčné smrti (PD-L1), u kterých provádíme komplexní molekulární charakterizaci nádoru a imunoprofilaci periferní krve pacienta. Tkáň tumoru se hodnotí imunohistochemickém barvením pro různé subpopulace imunitních buněk (CD3+, CD4+, CD8+, CD45RO+, FoxP3+) a markery (PD-L1, Tim-3, granzym B, indolamin 2,3-dioxygenáza 1, interferon gama, mismatch repair proteiny). Dále bylo provedeno komplexní genomické sekvenování. V buňkách periferní krve provádíme deskriptivní imunoprofilaci základních imunitních regulátorů a efektorů a jejich dynamiku během imunoterapie. Výsledky: Zde uvádíme předběžnou analýzu deskriptivní imunoprofilu u 70 pacientů (34x maligní melanom, 23x nemalobuněčný karcinom plic, 8x renální karcinom, 2x kolorektální karcinom, 1x karcinom močového měchýře, 1x karcinom jícnu a 1x testikulární nádor), medián věku byl 67 let, zařazeno bylo 52 mužů. Odpověď na léčbu byla následující: kompletní odpověď (complete response – CR) u 10 %, parciální odpověď (parcial response – PR) u 24 %, stabilizace u 10 % a progrese onemocnění u 52 % pacientů (u 7 % nehodnoceno). Medián přežití bez progrese byl 7,3 měsíce (95% CI 5,1–12,9) a medián celkového přežití 17,6 měsíce (95% CI 11,8–25,4). U části pacientů byla provedena deskriptivní imunoprofilace imunitních regulátorů a efektorů periferní krve a jejich dynamiku. Pozorovali jsme signifikantně vyšší výchozí (před léčbou) počet T lymfocytů (p = 0,008) a podíl CD8+ cytotoxických T lymfocytů (p = 0,013) u respondérů (CR + PR). Nebyl zjištěn žádný významný rozdíl v CD4+, absolutní počet lymfocytů a regulačních T buňkách. Závěr: Na konferenci budou prezentovány aktualizované a rozšířené výsledky odpovědi na léčbu ve vztahu k perifernímu imunoprofilu a výsledkům imunohistochemie.

Keywords:

immunotherapy – cancer – checkpoint inhibitors – biomarkers – tumor response

Autoři: S. Bořilová ¹; P. Fabian ²; L. Zdražilová Dubská ³; P. Müller ⁴; I. Kiss ¹; P. Grell ¹
Působiště autorů: Klinika komplexní onkologické péče LF MU a MOÚ Brno ¹; Oddělení onkologické patologie, MOÚ Brno ²; Oddělení klinické mikrobiologie a imunologie, FN Brno ³; RECAMO, MOÚ Brno ⁴
Vyšlo v časopise: Klin Onkol 2021; 34(Supplementum 2): 107-109
Kategorie: Článek ve sborníku

Souhrn

Klíčová slova:

odpověď na léčbu – imunoterapie – biomarkery – checkpoint inhibitory – nádorové onemocnění

Imunoterapie a zejména použití inhibitorů imunitního kontrolního bodu, (immune checkpoint inhibitors – ICIs) způsobila v posledních letech revoluci v léčbě několika typů nádorů. Od roku 2011, kdy FDA schválil první checkpoint inhibitor – anti CTLA-4 protilátku (ipilimumab) pro léčbu metastatického maligního melanomu, se využití ICIs rozšířilo i pro další diagnózy, a to nejenom v monoterapii ale i jako součást kombinačních režimů s jinými ICIs nebo s chemoterapií. Terapie ICIs může navodit dlouhodobou odpověď, nicméně tato efektivita je pozorována pouze u 20–40 % pacientů [1]. Bohužel léčba ICIs vede nejen k nežádoucím účinkům, ale i k významné finanční zátěži a proto je vyvíjeno nemalé úsilí k nalezení prediktivních biomarkerů.

Protinádorová imunitní odpověď je složitý několikastupňový proces. Chen et al popsal konkrétně 7 navazujících kroků protinádorové imunitní odpovědi: 1. uvolnění antigenů z nádorových buněk, 2. prezentace antigenů na povrchu antigen prezentujících buněk, 3. „priming“ a aktivace T lymfocytů v sekundárních lymfatických orgánech, 4. přenos T lymfocytů k nádoru, 5. infiltrace nádorové tkáně T lymfocyty, 6. rozpoznání nádoru T lymfocyty a 7. usmrcení nádorových buněk cytotoxickými T lymfocyty [2]. Jakákoliv chyba v jednom z těchto 7 kroků může vést k selhání protinádorové imunity a také k rezistenci na terapii ICIs. Komplexnost protinádorové imunity potvrzuje, že je obtížné predikovat odpověď ICIs pouze na základě jednoho univerzálního a tumor agnostického prediktivního biomarkeru.

Všechny doposud známé prediktivní markery můžeme rozdělit do třech základních skupin: 1. nádorový genom 2. nádorové imunitní mikroprostředí a 3. biomarkery souvisící s prostředím hostitele. Hlavními prediktory z první skupiny jsou vysoká nádorová mutační nálož (tumor mutation burden – TMB) nebo mikrosatelitní instabilita (microsatelite instability – MSI) nádoru, vedoucí k vysoké mutační náloži. Tyto prediktory vykazují větší potenciál vzniku nádorových neoantigenů, a tím mohou zlepšovat terapeutickou odpověď ICIs. Několik studií potvrdilo spojitost mezi vysokou TMB [3–5] nebo MSI [6] a efektivitou ICIs. Nádorové imunitní prostředí je důležitým faktorem v protinádorové imunitě. Dostatečná přítomnost tumor infiltrujících lymfocytů v nádorovém prostředí zlepšuje protinádorovou reakci, a i odpověď na imunoterapii [7,8]. Další charakteristikou nádorového prostředí je nádorová exprese PD-L1, která může vést k zhoršenému rozpoznání nádorových buněk T lymfocyty. Mnoho klinických studií prokázalo, že vyšší PD-L1 exprese koreluje s lepší odpovědí na léčbu ICIs [9,10]. Poslední skupina prediktorů představuje prostředí samotného pacienta, a to konktrétně složení střevního mikrobiomu a imunitních buněk v periferní krve. Imunoprofilováním periferní krve bylo například prokázáno, že absolutní počet lymfocytů nebo počet cytotoxických CD8+ lymfocytů koreluje s lepší terapeutickou odpovědí na ICIs [11,12]. Vyšetřování střevního mikrobiomu odhalilo u respondérů ICIs hojný výskyt typických bakteriálních druhů jako Bifidobacterium longum, Collinsella aerofaciens a Enterococcus faecium [13].

Doposud jsme zmínili jenom pozitiva potenciálních i v praxi dnes již využívaných prediktorů, avšak potenciálně biomarkery jako imunoprofilování periferní krve, nádorového mikroprostředí nebo střevní mikrobiom nadále vyžadují rozsáhlejší studie. Také v praxi dnes používané prediktory jako PD-L1 exprese, MSI nebo TMB mají své slabá místa. Například mezní hodnota PD-L1 exprese i TMB u mnohých nádorů stále zůstává nadále těžce definovatelná a MSI, která ačkoliv je silním prediktorem například u kolorektálního karcinomu, není zcela tumor agnostický prediktor. Proto v rámci našeho projektu hledáme prediktory ICIs integrující komplexní molekulární charakteristiky nádoru s imunoprofilováním nádorového mikroprostředí a periferní krve pacienta.

Doposud jsme prospektivně zařadili 70 pacientů s pokročilými nebo metastatickými solidními nádory, kteří byli léčeni anti-PD-1 / anti-PDL-1 protilátkami, u kterých provádíme komplexní molekulární charakterizaci nádoru a imunoprofilaci periferní krve pacienta. Tkáň tumoru se hodnotí imunohistochemickým barvením pro různé subpopulace imunitních buněk (CD3+, CD4+, CD8+, CD45RO+, FoxP3+) a markery (PD-L1, Tim-3, granzym B, indolamin 2,3-dioxygenáza 1, interferon gama, mismatch repair proteiny). Dále bylo provedeno komplexní genomické profilování. V buňkách periferní krve provádíme deskriptivní imunoprofilaci základních imunitních regulátorů a efektorů a jejich dynamiku během imunoterapie.

Zde uvádíme předběžnou analýzu deskriptivní imunoprofilu u 70 pacientů (34x maligní melanom, 23x nemalobuněčný karcinom plic, 8x renální karcinom, 2x kolorektální karcinom, 1x karcinom močového měchýře, 1x karcinom jícnu a 1x testikulární nádor); medián věku byl 67 let, zařazeno bylo 52 mužů. Odpověď na léčbu byla následující: kompletní odpověď u (complete response – CR) 10 %, parciální odpověď (parcial response – PR) u 24 %, stabilizace u 10 % a progrese onemocnění u 52 % pacientů (u 7 % nehodnoceno). Medián přežití bez progrese byl 7,3 měsíce (95% CI 5,1–12,9) a medián celkového přežití 17,6 měsíce (95% CI 11,8–25,4). U části pacientů byla provedena deskriptivní imunoprofilace imunitních regulátorů a efektorů periferní krve a jejich dynamiku. Pozorovali jsme signifikantně vyšší výchozí (před léčbou) počet T lymfocytů (p = 0,008) a podíl CD8+ cytotoxických T lymfocytů (p = 0,013) u respondérů (CR + PR). Nebyl zjištěn žádný významný rozdíl v CD4+, absolutní počet lymfocytů a regulačních T buňkách.

Na konferenci budou prezentovány aktualizované a rozšířené výsledky odpovědi na léčbu ve vztahu k perifernímu imunoprofilu a výsledkům imunohistochemie.

Projekt byl podpořen Ministerstvem zdravotnictví ČR, grant č. NV18-03-00339.
The project was supported by the Ministry of Health of the Czech Republic, grant No. NV18-03-00339.
Autor deklaruje, že v souvislosti s předmětem studie nemá žádné komerční zájmy.
The author declares he has no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study.
Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.
The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE recommendation for biomedical papers.
MUDr. Peter Grell, Ph.D.
Klinika komplexní onkologické péče
Masarykův onkologický ústav
Žlutý kopec 7
656 53 Brno
Obdrženo/Submitted: 2. 9. 2021
Přijato/Accepted: 15. 9. 2021

Zdroje

1. Espinosa E, Márquez-Rodas I, Soria A et al. Predictive factors of response to immunotherapy-a review from the Spanish Melanoma Group (GEM). Ann Transl Med 2017; 5 (19): 389. doi: 10.21037/atm.2017.08.10.

2. Chen DS, Mellman I. Oncology meets immunology: the cancer-immunity cycle. Immunity 2013; 39 (1): 1–10. doi: 10.1016/j.immuni.2013.07.012.

3. Rooney MS, Shukla SA, Wu CJ et al. Molecular and genetic properties of tumors associated with local immune cytolytic activity. Cell 2015; 160 (1): 48–61. doi: 10.1016/
j.cell.2014.12.033.

4. Hellmann MD, Ciuleanu T-E, Pluzanski A et al. Nivolumab plus ipilimumab in lung cancer with a high tumor mutational burden. N Engl J Med 2018; 378 (22): 2093–2104. doi: 10.1056/NEJMoa1801946.

5. Rizvi NA, Hellmann MD, Snyder A et al. Cancer immunology. Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non-small cell lung cancer. Science 2015; 348 (6230): 124–128. doi: 10.1126/science.aaa1348.

6. Le DT, Uram JN, Wang H et al. PD-1 blockade in tumors with mismatch-repair deficiency. N Engl J Med 2015; 372 (26): 2509–2520. doi: 10.1056/NEJMoa1500596.

7. Tumeh PC, Harview CL, Yearley JH et al. PD-1 blockade induces responses by inhibiting adaptive immune resistance. Nature 2014; 515 (7528): 568–571. doi: 10.1038/nature13954.

8. Plesca I, Tunger A, Müller L et al. Characteristics of tumor-infiltrating lymphocytes prior to and during immune checkpoint inhibitor therapy. Front Immunol 2020; 11: 364. doi: 10.3389/fimmu.2020.00364.

9. Motzer RJ, Rini BI, McDermott DF et al. Nivolumab for metastatic renal cell carcinoma: results of a randomized phase II trial. J Clin Oncol 2015; 33 (13): 1430–1437. doi: 10.1200/JCO.2014.59.0703.

10. Garon EB, Rizvi NA, Hui R et al. Pembrolizumab for the treatment of non-small-cell lung cancer. N Engl J Med 2015; 372 (21): 2018–2028. doi: 10.1056/NEJMoa1501824.

11. Wistuba-Hamprecht K, Martens A, Heubach F et al. Peripheral CD8 effector memory type 1 T-cells correlate with outcome in ipilimumab-treated stage IV melanoma patients. Eur J Cancer Oxf Engl 1990 2017; 73: 61–70. doi: 10.1016/j.ejca.2016.12.011.

12. Diehl A, Yarchoan M, Hopkins A et al. Relationships between lymphocyte counts and treatment-related toxicities and clinical responses in patients with solid tumors treated with PD-1 checkpoint inhibitors. Oncotarget 2017; 8 (69): 114268–114280. doi: 10.18632/oncotarget.23217.

13. Matson V, Fessler J, Bao R et al. The commensal microbiome is associated with anti-PD-1 efficacy in metastatic melanoma patients. Science 2018; 359 (6371): 104–108. doi: 10.1126/science.aao3290.