A journey towards the identification of novel therapeutical strategies for advanced cholangiocarcinoma with IDH1 mutations

Abstract

[eng] The field of cancer treatment has shifted towards personalized medicine, driven by advancements in understanding molecular and genetic abnormalities and identifying specific targets within cancer cells. Precision oncology plays a crucial role, especially in challenging tumor types, such as cholangiocarcinoma (CCA), where chemotherapy has limited efficacy. CCA poses significant challenges in clinical management due to its poor prognosis and lack of effective treatments. Preclinical research is essential to understand CCA better and enhance therapeutic outcomes. While advanced CCA is the most common scenario in clinical practice, most available research models are built with surgically resected primary CCA samples. Thus, there is an urgent need to develop models focused on advanced CCA to improve our understanding of this disease stage and provide representative platforms for testing drug efficacy. IDH1 mutations are common in intrahepatic CCA, and the targeted inhibitor ivosidenib has shown clinical benefit. However, improved drug efficacy and durable responses are needed. This thesis focuses on developing and characterizing patient-derived xenografts (PDXs) from unresectable metastatic CCA, aiming to identify vulnerabilities for advanced CCA treatment. The PDX models accurately represented the original CCA samples, enabling effective ex vivo and in vivo drug testing. Assessing the response to PARP inhibitors (PARPi) identified BRCA2 mutations as potential predictive biomarkers. In contrast, tumors with mutations in IDH, ARID1A, and BAP1 genes showed resistance to PARPi due to a proficient homologous recombination phenotype. To understand the role of IDH1 mutations in CCA, an unbiased analysis of gene expression and DNA methylation was conducted on IDH1 wild-type and mutant CCA_PDXs. The results revealed that IDH1 mutations might shape the immune tumor microenvironment in CCA patients by down- regulating immune signaling-related genes within the tumor cells. Notably, these down- regulated gene sets strongly correlated with promoter methylation, suggesting that DNA methylation-driven suppression of these signatures may contribute to decreased expression. Notably, treating IDH1 mutant cells with DNA demethylating agents improved T cell functionality of co-cultured lymphocytes. These findings provide insights into the complex interplay between IDH1 mutations, DNA methylation, and immune-related gene expression in CCA, offering potential therapeutic strategies.

[cat] Recentment, el tractament del càncer s’ha enfocat cap a la medicina personalitzada, una transició impulsada pels avenços en la identificació de dianes específiques en les cèl·lules tumorals. L'oncologia de precisió té un paper crucial, especialment en tipus de tumors molt agressius, com el colangiocarcinoma (CCA), un càncer en què la quimioteràpia té una eficàcia limitada. El CCA és un tumor amb mal pronòstic i sense tractaments efectius. La investigació pre-clínica és essencial per entendre millor el CCA i millorar els resultats terapèutics. Tot i que el CCA avançat és l'escenari més comú en la pràctica clínica, la majoria de models d'investigació disponibles estan construïts amb mostres quirúrgiques de CCA primari. Per tant, és urgent desenvolupar models centrats en el CCA avançat per millorar el coneixement d'aquest estadi de la malaltia i proporcionar plataformes representatives per testar nous fàrmacs. Les mutacions del gen IDH1 són freqüents en el CCA intrahepàtic i l'inhibidor de l’enzim IDH1 mutat, ivosidenib, ha mostrat beneficis clínics. Tanmateix, cal millorar l'eficàcia d’aquest fàrmac per tal d’obtenir respostes duradores. Aquesta tesi es centra a desenvolupar i caracteritzar xenografts derivats de pacient de CCA metastàtic no operable, amb l'objectiu d'identificar vulnerabilitats per al tractament del CCA avançat. Els models generats representen amb precisió les mostres de CCA originals, permetent proves efectives de fàrmacs ex vivo i in vivo. L'avaluació de la resposta als inhibidors de PARP ha identificat les mutacions del gen BRCA2 com a potencial biomarcador predictiu de resposta a aquests fàrmacs. En canvi, els tumors amb mutacions en els gens IDH, ARID1A i BAP1 han mostrat resistència als inhibidors de PARP, resultats explicats per un fenotip de recombinació homòloga competent. Per entendre el paper de les mutacions d’IDH1 en CCA, s’ha realitzat un anàlisi de l'expressió gènica i la metilació de l'ADN en els models de CCA IDH1 mutats. Els resultats han demostrat que les mutacions IDH1 podrien modular el component immunitari del microambient tumoral mitjançant la regulació a la baixa dels gens relacionats amb la senyalització immunològica en les cèl·lules tumorals. En particular, els promotors d’aquests conjunts de gens presenten una alta metilació, cosa que suggereix una supressió regulada per metilació de l'ADN. En particular, el tractament de cèl·lules IDH1 mutades amb agents demetiladors de l'ADN ha millorat la funcionalitat de les cèl·lules T en co-cultiu. Aquestes troballes proporcionen informació sobre la complexa interacció entre les mutacions IDH1, la metilació de l'ADN i l'expressió gènica relacionada amb el sistema immunitari en CCA, oferint possibles estratègies terapèutiques.