Molecular classification and biomarkers in hepatobiliary cancer

Abstract

[spa] El cáncer hepatobiliar (incluye principalmente el carcinoma hepatocelular [HCC] y el cáncer del tracto biliar [BTC]) representa la tercera causa de muerte relacionada con cáncer en todo el mundo [1]. Menos de la mitad de los pacientes son diagnosticados en etapas tempranas, cuando son posibles tratamientos curativos [2,3]. Se estima que la mayoría de los pacientes recibirán tratamiento sistémico para la enfermedad avanzada en un momento u otro durante la historia natural de estos tumores, con una mediana de supervivencia de alrededor 1 año [4,5]. El tratamiento para el HCC avanzado se basa principalmente en medicamentos antiangiogénicos. Sin embargo, actualmente no existen biomarcadores para seleccionar adecuadamente a los pacientes que se beneficiarán de estas terapias. Solo la concentración sérica de alfa-fetoproteina (AFP) se ha identificado como un factor predictivo de respuesta a ramucirumab [6], pero la racional biológica detrás de esta asociación no está estudiada en detalle. En consecuencia, comprender el mecanismo de acción de los fármacos antiangiogénicos en el HCC es una necesidad médica no satisfecha que tendría profundas consecuencias en el campo. A pesar de que varios estudios han intentado proponer biomarcadores predictivos de respuesta a fármacos antiangiogénicos en HCC, la mayoría de ellos son retrospectivos y, por lo tanto, propensos a dar lugar a conclusiones sesgadas [7]. Las opciones de tratamiento para el BTC (incluye el colangiocarcinoma intrahepático [iCCA], el colangiocarcinoma extrahepático [eCCA] y el carcinoma de vesícula biliar [GBC]) metastásico son limitadas, con la quimioterapia citotóxica como piedra angular. El análisis molecular de iCCA identificó fusiones de FGFR2 y mutaciones en IDH como potenciales dianas [8]. Ensayos clínicos publicados recientemente confirman el beneficio de inhibir estas vías de señalización en pacientes con tumores que albergan estas alteraciones genéticas [9,10]. Por otro lado, no se han aprobado terapias moleculares dirigidas para el tratamiento de eCCA. Así, se necesitan estudios traslacionales para dilucidar las vías moleculares que impulsan la progresión tumoral del eCCA, lo que facilitaría un enfoque oncológico de precisión para esta enfermedad. Desafortunadamente, pocos estudios se han centrado en el perfil molecular de eCCA como una entidad única [11, 12], lo cual es relevante de acuerdo con el hecho de que los diferentes subtipos de BTC difieren no solo en su ubicación anatómica sino también en la etiopatogenia. La tesis doctoral presentada tiene como objetivo desarrollar un análisis molecular integrador del cáncer hepatobiliar utilizando tecnologías de vanguardia para caracterizar las vías moleculares que impulsan la progresión tumoral; identificar nuevas alteraciones oncogénicas que podrían responder a terapias dirigidas; y proporcionar biomarcadores predictivos de respuesta a medicamentos aprobados. Esta investigación tendría implicaciones fundamentales para la toma de decisiones clínicas para el HCC y el eCCA. Los objetivos específicos de la tesis doctoral son los siguientes: 1) Revelar biomarcadores pronósticos y predictivos de beneficio a sorafenib en HCC utilizando muestras humanas del ensayo fase III STORM realizado en el contexto adyuvante (Estudio #1, Pinyol R. et al. Gut, 2019). 2) Caracterizar molecularmente los HCC que expresan AFP, con especial énfasis en la señalización de VEGF, con tal de comprender la buena respuesta a ramucirumab observada en estos tumores (Estudio #2, Montal R. et al. Br J Cancer, 2019). 3) Proporcionar una clasificación molecular de eCCA que defina las vías de señalización y las alteraciones genéticas susceptibles de ser objeto de estrategias de tratamiento dirigido (Estudio #3, Montal R. et al. J Hepatol., 2020). studio #1: Molecular predictors of prevention of recurrence in HCC with sorafenib as adjuvant treatment and prognostic factors in the phase 3 STORM trial. Una de las principales necesidades médicas no satisfechas en el HCC es la prevención de la recurrencia después de un tratamiento con intención curativa, actualmente de hasta el 70% a los 5 años [13]. Varias estrategias adyuvantes se han testado en HCC aunque ninguna condujo a un resultado positivo [3]. En este contexto, el ensayo fase III STORM fue diseñado para evaluar la eficacia y la seguridad de sorafenib como terapia adyuvante durante 4 años en pacientes con HCC con una respuesta radiológica completa después de resección quirúrgica o ablación [14]. Fue un ensayo aleatorizado, doble ciego, controlado con placebo donde participaron 1.114 pacientes. El objetivo primario supervivencia libre de recurrencia (SLR) no se cumplió. Después de este hallazgo, se diseñó un estudio de biomarcadores con el objetivo de inferir alteraciones moleculares en el HCC que podrían discriminar una subpoblación de pacientes que se benefician de sorafenib. El mecanismo de acción del fármaco es mediante la inhibición de la proliferación de células tumorales así como de la angiogénesis, actuando tanto en células tumorales como endoteliales [15]. A pesar de múltiples esfuerzos, no se han identificado hasta la fecha biomarcadores predictivos de respuesta a sorafenib en pacientes con HCC. Nuestra hipótesis fue que una caracterización molecular de los tumores de los pacientes incluidos en el ensayo STORM (BIOSTORM, N = 188) podría revelar biomarcadores pronósticos (independientemente del tratamiento) y predictivos (dependiendo del tratamiento) con implicaciones potenciales para el tratamiento del HCC. De acuerdo con la naturaleza del HCC así como de sorafenib, analizamos perfiles de expresión génica (firmas tumorales e inmunitarias), targeted-exome sequencing (19 alteraciones genéticas recurrentes en HCC), inmunohistoquímica (pERK, pVEGFR2 y Ki67); e hibridación fluorescente in situ (VEGFA). Nuestros resultados mostraron que: 1. BIOSTORM recapituló las principales características clínicas y patológicas del ensayo STORM. 2. La tinción de pERK hepatocítica y la invasión microvascular fueron factores pronósticos independientes de SLR. 3. Ninguno de los biomarcadores especificados previamente (firmas genéticas, mutaciones y surrogados de proliferación y angiogénesis) predijeron el beneficio de sorafenib. 4. Se propuso una firma de 146 genes que identifica al 30% de los pacientes que se beneficiarían de sorafenib en términos de SLR. 5. Se necesita un estudio de validación en una cohorte independiente antes de usar estos biomarcadores para el manejo clínico del HCC. En conclusión, los HCC que sobreexpresan AFP muestran un fenotipo molecular distinto que comprende una activación de la vía VEGF, lo que proporciona una explicación a la mayor eficacia de ramucirumab observada en estos pacientes. Estudio #3: Molecular classification and therapeutic targets in extrahepatic cholangiocarcinoma. En los últimos años, se ha realizado un gran esfuerzo en la caracterización molecular de tumores sólidos, pero hasta la fecha, no se ha proporcionado una clasificación molecular de eCCA, lo que se ha traducido en una falta de terapias dirigidas aprobadas para esta neoplasia. Los estudios realizados en el marco de los consorcios TCGA [12] e ICGC [11] analizaron juntos todos los tipos de BTC para proponer una clasificación integradora de estos tumores. Sin embargo, surgieron dos problemas principiales: Primero, el eCCA estaba poco representado en estos proyectos (4 y 40 pacientes en TCGA [12] e ICGC [11], respectivamente); y segundo, la ubicación anatómica parecía ser determinante para la clasificación molecular de BTC. Según esto, consideramos que analizar por separado iCCA y eCCA captura mejor las peculiaridades biológicas de cada enfermedad. Nuestro grupo desarrolló inicialmente un análisis molecular de iCCA que identificó dos subclases biológicas principales [21] y una proteína de fusión (FGFR2-PPHLN1) con actividad oncogénica, presente en el 16% de los casos y susceptible de ser inhibida con fines terapéuticos [8]. Tras estos hallazgos, nuestra hipótesis era que un análisis molecular homólogo en eCCA podría aportar nuevos descubrimientos capaces de acelerar la aparición de enfoques oncológicos de precisión para este tumor. Por lo tanto, iniciamos una caracterización molecular de eCCA en una cohorte nternacional de 189 pacientes. El análisis genómico incluyó análisis de transcriptoma, targeted-exome sequencing e inmunohistoquímica. Los hallazgos moleculares se validaron en un conjunto externo de 181 BTC del ICGC. Nuestros resultados mostraron que: 1. KRAS (36.7%), TP53 (34.7%), ARID1A (14%) y SMAD4 (10.7%) fueron las mutaciones más frecuentes en eCCA, con alrededor del 25% de los tumores con una supuesta alteración genética accionable. 2. La clasificación molecular del eCCA basada en transcriptoma identificó cuatro clases distintas que se correlacionaron con características clínico-patológicas. 3. Los tumores clasificados dentro de la clase metabólica (19%) mostraron un fenotipo similar a los hepatocitos y se enriquecieron en firmas genéticas que definen el metabolismo de los ácidos biliares. 4. La clase de proliferación (23%), más común en pacientes con colangiocarcinoma distal, tuvo sobreexpresión y mayor número de mutaciones de ERBB2. 5. La clase mesenquimal (47%) se definió por las firmas de transición epitelial-mesenquimatosa, señalización aberrante de TGFß y una peor SG. 6. Los tumores clasificados como clase inmune (11%) presentaron un aumento de los linfocitos infiltrantes de tumores y se caracterizaron por el enriquecimiento de la señalización PD-1 / PD-L1. En conclusión, una caracterización molecular integrativa identificó distintas clases de eCCA. Los rasgos genómicos de cada clase proporcionan los fundamentos para explorar nuevas estrategias de tratamiento para subpoblaciones de eCCA enriquecidas por biomarcadores. Conclusiones generales: - El análisis multi-ómico de tumores hepatobiliares permite la identificación de subtipos moleculares así como biomarcadores predictivos de respuesta a terapias dirigidas. - La caracterización del cáncer hepatobiliar a nivel molecular puede fomentar el tratamiento de precisión de estos pacientes con el fin de mejorar los resultados clínicos en esta enfermedad de mal pronóstico.