Liquid biopsy in hepatocellular carcinoma: Utility of circulating cell-free DNA profiling and cytokine levels in hepatocellular carcinoma management

Abstract

El carcinoma hepatocel·lular és la segona causa de mort relacionada amb el càncer i la seva incidència està augmentant a tot el món. Els tractaments amb intenció curativa només són aplicables als pacients diagnosticats en estadis inicials, que són menys de la meitat dels pacients diagnosticats de CHC. En el cas de la resecció quirúrgica, la recidiva tumoral s’acosta al 70% als 5 anys; sent la seva detecció precoç o la seva estimació pronòstica una necessitat en pràctica clínica. Les teràpies sistèmiques, tractament d’elecció en els pacients amb CHC avançat, estan canviant ràpidament. La immunoteràpia, i en particular, els inhibidors de punt de control immunitari, han suposat un avenç rellevant, amb una clara traducció en l’increment de supervivència d’aquests pacients. Tot i això, la resposta radiològica objectiva a aquestes teràpies s’estima al voltant del 20% de pacients. La identificació precisa dels pacients que podrien beneficiar-se de cada teràpia seria desitjable per optimitzar l’ús racional de medicaments, evitant els seus potencials efectes secundaris a pacients que a priori no se’n beneficiaran, podent dissenyar d’una manera més racional les estratègies terapèutiques i refinant els actuals algorismes clínics. Al primer estudi es van recollir mostres de teixit tumoral, teixit adjacent no tumoral i de sang de 30 pacients amb CHC sotmesos a teràpies curatives, per analitzar les mutacions més prevalents al CHC (promotor de TERT, TP53, CTNNB1, AXIN1 i ARID1A) al cfDNA plasmàtic mitjançant seqüenciació de nova generació, amb l’objectiu de dilucidar-ne el valor com a biomarcadors pronòstics no invasius. Al nostre estudi, la quantitat total de cfDNA es va relacionar amb supervivència durant el seguiment. El nombre de gens mutats o el nombre de mutacions detectades al cfDNA es van correlacionar amb recurrència i supervivència. A més, es van detectar canvis dinàmics a les mutacions del cfDNA durant el seguiment, amb increment o aparició d’aquestes abans de la detecció radiològica de la recidiva del CHC. Al segon estudi es van recollir mostres de plasma d’una cohort prospectiva de 25 pacients tractats amb inhibidors de punt de control immunitari en iniciar el tractament i després de 3 mesos de tractament. Es van analitzar els nivells de 24 citocines inflamatòries mitjançant ELISA, així com els nivells de cfDNA, ctDNA i el percentatge de mutació de TERT mitjançant ddPCR, a l’inici i després de 3 mesos del tractament. El perfil de cfDNA basal de 21 d’aquests pacients es va analitzar mitjançant Onco-500 TruSight. Els resultats van mostrar que les diferències basals en la quantitat total de cfDNA, CTLA-4 i CNV eren significativament diferents entre els pacients amb i sense resposta radiològica al tractament amb ICIs. Els nivells de MCP-1 i de TNF-alfa i la quantitat total de cfDNA i ctDNA després de tres mesos de tractament amb ICIs van ser significativament diferents en els pacients que van presentar resposta radiològica comparat amb els que van presentar malaltia estable o progressió com a millor resposta radiològica.

El carcinoma hepatocelular es la segunda causa de muerte relacionada con el cáncer y su incidencia está aumentando en todo el mundo. Los tratamientos con intención curativa solo son aplicables a los pacientes diagnosticados en estadios iniciales, que son menos de la mitad de los pacientes diagnosticados de CHC. En el caso de la resección quirúrgica, la recidiva tumoral se acerca al 70% a los 5 años; siendo su detección precoz o su estimación pronóstica una necesidad en práctica clínica. Las terapias sistémicas, tratamiento de elección en los pacientes con CHC avanzado, están cambiando rápidamente. La inmunoterapia, y en particular, los inhibidores de punto de control inmunitario, han supuesto un avance relevante, con una traducción clara en el incremento de supervivencia de estos pacientes. Sin embargo, la respuesta radiológica objetiva a estas terapias se estima en torno al 20% de pacientes. La identificación precisa de los pacientes que podrían beneficiarse de cada terapia sería deseable para optimizar el uso racional de medicamentos, evitando sus potenciales efectos secundarios a pacientes que a priori no se beneficiarán de ellos, pudiendo diseñar de un modo más racional las estrategias terapéuticas y refinando los actuales algoritmos clínicos. En el primer estudio se recogieron muestras de tejido tumoral, tejido adyacente no tumoral y de sangre de 30 pacientes con CHC sometidos a terapias curativas, para analizar las mutaciones más prevalentes en el CHC (promotor de TERT, TP53, CTNNB1, AXIN1 y ARID1A) en el cfDNA plasmático mediante secuenciación de nueva generación, con el objetivo de dilucidar su valor como biomarcadores pronósticos no invasivos. En nuestro estudio, la cantidad total de cfDNA se relacionó con supervivencia durante el seguimiento. El número de genes mutados o el número de mutaciones detectadas en el cfDNA se correlacionaron con recurrencia y supervivencia. Además, se detectaron cambios dinámicos en las mutaciones del cfDNA durante el seguimiento, con incremento o aparición de estas antes de la detección radiológica de la recidiva del CHC. En el segundo estudio se recogieron muestras de plasma de una cohorte prospectiva de 25 pacientes tratados con inhibidores de punto de control inmunitario al iniciar el tratamiento y después de 3 meses de tratamiento. Se analizaron los niveles de 24 citoquinas inflamatorias mediante ELISA, así como los niveles de cfDNA, ctDNA y el porcentaje de mutación de TERT mediante ddPCR, al inicio y después de 3 meses del tratamiento. El perfil de cfDNA basal de 21 de estos pacientes se analizó mediante Onco-500 TruSight. Los resultados mostraron que las diferencias basales en la cantidad total de cfDNA, CTLA-4 y CNV eran significativamente diferentes entre los pacientes con y sin respuesta radiológica al tratamiento con ICIs. Los niveles de MCP-1 y de TNF-alfa y la cantidad total de cfDNA y ctDNA después de tres meses de tratamiento con ICIs fueron significativamente diferentes en los pacientes que presentaron respuesta radiológica comparado con los que presentaron enfermedad estable o progresión como mejor respuesta radiológica.

Hepatocellular carcinoma is the second leading cause of cancer-related death, and its incidence is increasing globally. Surgery remains as the first therapeutic option for patients with early HCC, but most patients are diagnosed at late clinical stages due to the lack of early symptoms. Curative treatments are only applicable to patients diagnosed at early stages, which are less than half of the patients diagnosed with HCC. In the case of surgical resection, tumor recurrence is close to 70% at 5 years; its prompt detection or a prognostic estimation would be necessary in clinical practice. Systemic therapies, that are treatment of choice for patients with advanced HCC, are rapidly changing. Immunotherapy, and in particular immune checkpoint inhibitors, have revolutionized the therapeutic landscape of advanced HCC, increasing the expected survival of these patients. However, objective radiological response to these therapies has been reported to occur in around 20% of patients. The precise identification of patients that could benefit from those therapies would optimize the rational use of these drugs, avoiding their potential side effects in patients who a priori will not benefit from them, and so allowing to design the therapeutic strategy in a more rational way, refining the current clinical algorithms. In the first study we collected tumoral tissue, paired nontumor adjacent tissue and blood samples from 30 HCC patients undergoing curative therapies, to analyze the most prevalent mutations in HCC (TERT promoter, TP53, CTNNB1, AXIN1 and ARID1A) in plasma cfDNA by next-generation sequencing, aiming to elucidate their value as prognostic noninvasive biomarkers. In our study, total amount of cfDNA was related to survival during follow-up. The number of mutated genes or the number of detectable mutations on cfDNA were correlated with recurrence and survival. Moreover, dynamic changes in cfDNA mutations were detected during the follow-up, with increase or appearance of these mutations before radiological detection of HCC recurrence. In the second study plasma samples from a prospective cohort of 25 advanced HCC patients treated with immune checkpoint inhibitors were collected at the beginning and after 3 months under treatment. Twenty-four inflammatory cytokine levels were analyzed by ELISA as well as the levels of cfDNA, ctDNA and percentage of TERT mutation by ddPCR, at baseline and after 3 months of treatment. Basal cfDNA profiling from 21 of these patients was analyzed by Onco-500 TruSight. Results showed that basal differences in total amount of cfDNA, CTLA-4 and CNV were significantly different between patients with and without radiological response to ICIs treatment. Levels of MCP-1 and TNF-alpha, and total amount cfDNA and ctDNA after three months of ICIs treatment were significantly different in patients presenting radiological response compared to those not presenting stable or progressive disease as best radiological response.