Przełom w leczeniu opornego raka płuca: nowe strategie terapeutyczne

Czy oporność na EGFR-TKI otwiera nowe możliwości leczenia?

W leczeniu niedrobnokomórkowego raka płuca (NSCLC) z mutacjami EGFR stosowane są inhibitory kinazy tyrozynowej (TKI), które znacząco poprawiają przeżycie. Niestety, u większości pacjentów rozwija się oporność na te leki, co stwarza pilną potrzebę opracowania dodatkowych opcji terapeutycznych. Badanie Impower150 wykazało istotną korzyść w przeżyciu przy zastosowaniu kombinacji atezolizumabu, bewacyzumabu, karboplatyny i paklitakselu (ABCP) w porównaniu z innymi inhibitorami punktów kontrolnych układu immunologicznego w połączeniu z chemioterapią. Pomimo tego, około 40% pacjentów nie odpowiada na terapię ABCP, co podkreśla konieczność zrozumienia mechanizmów oporności.

Mikrośrodowisko guza (TME) w nowotworach opornych na TKI odgrywa kluczową rolę w proliferacji komórek nowotworowych i hamowaniu apoptozy. W miarę progresji nowotworu, immunosupresyjne komórki T, w tym regulatorowe i dysfunkcyjne limfocyty T, stają się dominujące. Fibroblasty związane z nowotworem (CAF) wchodzą w interakcje z komórkami nowotworowymi i wydzielają cytokiny hamujące funkcje immunologiczne, kształtując mikrośrodowisko sprzyjające oporności na leki.

Czy scRNA-seq rzuca nowe światło na terapię NSCLC?

Naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq) u pacjentów z NSCLC opornych na EGFR-TKI, dzieląc ich na respondentów i nierespondentów terapii ABCP. Analiza objęła 127 pacjentów z NSCLC z mutacjami EGFR, u których doszło do progresji po wcześniejszym leczeniu EGFR-TKI. Pacjenci otrzymywali leczenie ratunkowe: ABCP (n=35), leki immunoonkologiczne (IO, n=53) lub pemetreksed z karboplatyną (PemC, n=39). Ponad 60% pacjentów odpowiedziało na ABCP, podczas gdy pozostali nie wykazali odpowiedzi.

Leczenie ABCP poprawiło przeżycie wolne od progresji w porównaniu z monoterapią immunologiczną (p=0,009), chociaż w przeżyciu całkowitym nie zaobserwowano dramatycznej różnicy (p=0,172). Wyniki sekwencjonowania pojedynczych komórek wykazały, że u nierespondentów ABCP występowało wzbogacenie komórek stromalnych (współczynnik szans OR=29,09), natomiast u respondentów dominowały komórki nowotworowe (OR=5,79) i mieloidalne (OR=34,71). Komórki limfoidalne stanowiły niewielką frakcję (4,44%) wszystkich komórek.

Jakie genetyczne wskazówki kryją się w strukturze guza?

Zidentyfikowano cztery główne linie komórkowe: nowotworowe, stromalne, limfoidalne i mieloidalne. Komórki nowotworowe charakteryzowały się nadekspresją EPCAM, CDH1, SFTPA1, MET i ELF3, wskazując na zależne od MET nowotwory pochodzące z komórek nabłonkowych. Klaster stromalny wykazywał ekspresję markerów zwłóknienia, takich jak COL1A2, ACTA2, TAGLN i THY1, podczas gdy komórki limfoidalne ekspresjonowały PTPRC, CD3E i TRAC.

Badacze wyodrębnili pięć podklastrów komórek nowotworowych (T1-T5) z różnymi profilami wariantów liczby kopii (CNV). Analiza CNV ujawniła amplifikacje TERT, EGFR, MET i ERBB2 u respondentów ABCP, podczas gdy u nierespondentów utrzymywały się amplifikacje TERT i MET. Amplifikacje MET i ERBB2 są znanymi mechanizmami oporności na TKI. Pięć klastrów komórek nowotworowych ewoluowało w trzy odrębne gałęzie (Stany 1-3). Stan 1, związany głównie z nierespondentami, charakteryzował się aktywacją szlaków EMT, sygnalizacji MET i angiogenezy, z udziałem FGF2, PTK2 i VEGFC. Stan 2 był związany z regulacją w górę szlaków przetwarzania antygenów i sygnalizacji interferonowej, utrzymując proliferację za pośrednictwem VEGFA. Stan 3 wykazywał regulację sygnalizacji Wnt i adhezji macierzy komórkowej z udziałem BCAS3, SMURF2 i ROR1.

Jak wpływają szlaki VEGF i interakcje CAF na oporność?

Komórki stromalne sklasyfikowano na pięć podklastrów, z których cztery odpowiadały typom CAF: miofibroblastyczne (mCAF), cykliczne (cCAF), zapalne (iCAF) i prezentujące antygen (apCAF). Zidentyfikowano również nowy podklaster – mezotelialne CAF (meCAF), które wykazywały ekspresję UPK3B, CALB2 i WT1. Ten podtyp wykazywał przeprogramowanie EMT i przypominał podtypy CAF zidentyfikowane w profilach scRNA-seq próbek wysięku opłucnowego z potrójnie ujemnego raka piersi. Wspólne markery podtypów CAF obejmowały geny remodelujące macierz pozakomórkową (COL1A2, ACTA2 i TAGLN), chociaż każdy podtyp wykazywał odrębne programy zwłóknieniowe.

Kluczowym odkryciem było zróżnicowanie funkcji VEGFA i VEGFC. VEGFA było głównie wydzielane przez komórki nowotworowe i związane z ich proliferacją, podczas gdy VEGFC pochodziło z komórek stromalnych i mikrośrodowiska guza (TME), promując rozwój fibroblastów poprzez aktywację szlaków FGF i YAP/TAZ. U nierespondentów ABCP obserwowano interakcje VEGFC-KDR między komórkami nowotworowymi T1 a meCAF oraz sygnały FGF2-FGFR1 od meCAF do komórek nowotworowych. Przestrzenne analizy transkryptomiczne potwierdziły, że VEGFA i VEGFC są ekspresjonowane w różnych lokalizacjach – VEGFA w komórkach nabłonkowych, a VEGFC w komórkach stromalnych i limfoidalnych.

Czy zmiany angiogenne i fibroblastyczne kluczem do przełamania oporności?

Aby ocenić dynamiczne zmiany w sygnałach angiogennych i fibroblastycznych w zależności od statusu terapeutycznego, badacze wykorzystali zestaw danych scRNA-seq z biopsji guzów (n=49) z trzech grup terapeutycznych TKI: naiwnych na TKI (TN), choroby resztkowej (RD) podczas leczenia i stabilnego statusu, oraz choroby postępującej (PD). W RD populacje komórek śródbłonka i fibroblastów były dwukrotnie liczniejsze niż inne, co sugeruje, że rozwój angiogenny i fibroblastyczny jest wzmocniony w RD. Ekspresja VEGFA była podwyższona w RD, ekspresja VEGFC w PD, a ekspresja genów receptorów VEGF w RD.

Badania na modelach in vitro i in vivo wykazały, że jednoczesne wyciszenie VEGFC i jego receptorów (KDR lub NRP2) znacząco zmniejszało proliferację komórek i angiogenezę w liniach komórkowych opornych na leki. W modelach mysich, kombinacja bewacyzumabu (przeciwciało anty-VEGFA) i ramucirumabu (przeciwciało anty-KDR) drastycznie hamowała wzrost guza i angiogenezę, obniżając ekspresję genów związanych z opornością na leki, takich jak FGF i YAP/TAZ/AXL.

Analizy transkryptomiczne z wielu kohort potwierdziły, że VEGFC jest silniejszym predyktorem złego rokowania (HR=1,51, p<0,001) niż inne markery szlaków. Ekspresja VEGFC była znacząco podwyższona u nierespondentów EGFR-TKI (p=0,023), podczas gdy poziomy VEGFA pozostawały stałe we wszystkich statusach terapeutycznych. Wyniki sugerują, że leki ukierunkowane na VEGFA, takie jak bewacyzumab, mogą być skuteczne jako terapia początkowa, natomiast u pacjentów niereagujących na TKI bardziej korzystne może być celowanie w VEGFC lub blokowanie jego receptora KDR.

Czy analiza immunologiczna pozwala na lepsze dostosowanie terapii?

Warto zauważyć, że komórki limfoidalne i mieloidalne stanowiły stosunkowo małą frakcję (21,71%) analizowanych komórek, co stanowi prawie połowę frakcji zgłoszonej w poprzednim badaniu profilowania transkryptomu wysięku opłucnowego. Komórki mieloidalne, głównie występujące u respondentów, podzielono na pięć podklastrów: makrofagi pęcherzykowe, makrofagi, monocyty zapalne, proliferujące monocyty i komórki dendrytyczne. Komórki dendrytyczne były bardziej rozpowszechnione u nierespondentów niż u respondentów, chociaż ich populacja była niewielka. Komórki limfoidalne zostały skategoryzowane jako komórki T CD8+, komórki T CD4+, proliferujące komórki T i komórki B, które były równomiernie rozłożone między respondentami a nierespondentami.

Podsumowując, badanie ujawnia, że VEGFC współdziała z mechanizmami fibroblastycznymi i promuje gorsze wyniki leczenia. Kombinacja inhibitorów VEGFA i VEGFC/KDR może przezwyciężyć oporność na EGFR-TKI, a opracowanie różnych leków anty-VEGF może przyspieszyć postęp w leczeniu opornego NSCLC. Zrozumienie tych mechanizmów na poziomie pojedynczej komórki dostarcza kluczowych informacji, dlaczego niektórzy pacjenci lepiej reagują na terapię ABCP, podczas gdy inni rozwijają oporność, torując drogę do bardziej spersonalizowanych strategii terapeutycznych.

Badanie ma pewne ograniczenia, w tym mniejszą heterogeniczność komórkową próbek z wysięku opłucnowego w porównaniu z biopsją guza oraz ograniczoną liczbę próbek pacjentów ABCP. Jednak autorzy skutecznie walidowali swoje odkrycia przy użyciu różnych platform, w tym przestrzennego scRNA-seq, dodatkowego profilowania scRNA-seq opornego na TKI, profilowania transkryptomu i immunohistochemii, a także eksperymentów in vitro i in vivo. Dalsze badania na większych kohortach mogą pomóc w pełnym wyjaśnieniu złożonych interakcji między guzem a mikrośrodowiskiem, a także w identyfikacji dodatkowych celów terapeutycznych.

Podsumowanie

Badanie koncentruje się na analizie oporności na inhibitory kinazy tyrozynowej (TKI) w niedrobnokomórkowym raku płuca (NSCLC) z mutacjami EGFR. Wykorzystując sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek, naukowcy zidentyfikowali kluczowe różnice między pacjentami odpowiadającymi i nieodpowiadającymi na terapię ABCP (atezolizumab, bewacyzumab, karboplatyna, paklitaksel). Odkryto, że u nierespondentów dominują komórki stromalne, podczas gdy u respondentów przeważają komórki nowotworowe i mieloidalne. Szczególnie istotna okazała się rola VEGFC w promowaniu oporności na leki poprzez interakcje z fibroblastami, w przeciwieństwie do VEGFA, które wpływa głównie na proliferację komórek nowotworowych. Badanie sugeruje, że kombinacja inhibitorów VEGFA i VEGFC/KDR może być skuteczną strategią w przezwyciężaniu oporności na EGFR-TKI, otwierając drogę do bardziej spersonalizowanych terapii w leczeniu opornego NSCLC.