Correlação entre os desfechos do tratamento com nivolumabe e a resposta imune e infamatória em pacientes portadores de melanoma e câncer de pulmão / Correlation between nivolumab treatment outcomes and immune and inflammatory response in melanoma and lung cancer patients

RESUMO

Introdução: A imunoterapia mudou radicalmente o panorama do tratamento do câncer nos últimos 10 anos. O bloqueio dos checkpoints imunológicos CTLA-4 e PD-1/PD-L1, proporcionou respostas duradouras em vários tipos de tumores, incluindo o câncer de pulmão de células não pequenas (CPCNP) e o melanoma. Infelizmente, uma grande parcela de pacientes não se beneficia da terapia com os inibidores de checkpoint imunológico (ICI) e, apesar do bom perfil de toxicidade, os eventos adversos podem ser graves. Portanto, biomarcadores para identificar os pacientes com maior probabilidade de se beneficiar da imunoterapia são urgentemente necessários. Objetivo: Identificar um perfil de expressão gênica e um padrão de infiltrado celular imune associado à resposta tumoral e desfechos clínicos em uma coorte de pacientes com CPCNP e melanoma metastáticos tratados com nivolumabe. Casuística e Métodos: Foram incluídos os pacientes com CPCNP (20) e melanoma (28) metastáticos tratados com nivolumabe em segunda linha ou posterior no A.C.Camargo Cancer Center, São Paulo, Brasil, de 2014 a 2016, dentro dos respectivos Programas de Acesso Expandido (EAP). Posteriormente, foram incluídas amostras adicionais de pacientes com CPCNP (10) e melanoma (6) tratados com nivolumabe na mesma instituição, porém fora do EAP. As amostras de tecidos parafinados obtidas antes do início do ICI foram selecionadas e tiveram o RNA extraído. A expressão de 41 genes envolvidos com resposta imune (CCL2, CCL3, CCL4, CCL5, CCL19, CCL21, CD247, CD274, CD3D, CD8A, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL13, CXCR6, DDX58, EOMES, FOXP3, GATA3, GZMA, GZMB, HLA-DRA1, HLAE-DRA1, IDO1, IFNG, IL10, IRF1, IRF3, IRF7, LAG3, MAVS, NKG7, PDCD1, PFR1, PTPRC, STAT1, TBX21, TGFB, TIGIT, TMEM17, TNFA) foi analisada por RT-qPCR na plataforma Taq-Man Low-Density Array (TLDA). A composição do infiltrado inflamatório está sendo avaliada por imunofluorescência usando a tecnologia Zenon (Thermo Fisher). Os dados demográficos e os resultados do tratamento foram coletados retrospectivamente dos prontuários médicos. A resposta ao tratamento foi avaliada por RECIST 1.1 e os pacientes foram ainda categorizados, segundo a resposta ao tratamento, em respondedores (R) [resposta completa (RC), resposta parcial (RP) e doença estável (DE) maior que 6 meses] ou não respondedores (NR) [DE < 6 meses e progressão da doença (PD)]. A resposta ao tratamento foi correlacionada com a expressão gênica de cada gene isolado usando o teste de Wilcoxon-MannWhitney e regressão logística, e para todo o conjunto de genes, meio de uma clusterização hierárquica não supervisionada. A análise do infiltrado inflamatório está em andamento. Resultados: Na coorte de CPCNP, a idade mediana do início do nivolumabe foi de 58,5 anos. Quinze pacientes (50%) eram do sexo masculino, 80% tinham boa performance clínica (ECOG 0-1), 63,3% apresentavam doença metastática ao diagnóstico e 76,6% era fumante ou exfumante. O adenocarcinoma foi a histologia mais comum (80%), e apenas 4 pacientes tiveram uma mutação driver detectada. O nivolumabe foi administrado como segunda ou terceira linha de tratamento em 73% dos casos. Após um acompanhamento mediano de 43 meses, a SLP mediana foi de 3 meses (IC 95%, 1,14-4,85) e a SG mediana foi de 16 meses (IC 95%, 10,9- 21,01). Os pacientes respondedores ao nivolumabe corresponderam a 36,6%. De todos os genes avaliados, os genes TIGIT, STAT1, CD8A, CXCL9, IRF1, CCL5, PTPRC, IL10 e LAG3 associaram-se com resposta e compõem a assinatura gênica capaz de identificar os indivíduos que respondedores. Os pacientes com valor alto da assinatura gênica apresentaram SG e SLP significativamente maiores. Na coorte de melanoma, a idade mediana ao início do nivolumabe foi de 60 anos. Houve um discreto predomínio do sexo masculino (58%), 70% dos pacientes eram brancos, 73,5% foi diagnosticado com doença em estágio inicial ou localmente avançado e 97% possuía ECOG 0-1. O nivolumabe foi administrado na segunda ou terceira linha em 64% dos casos. O tempo de seguimento mediano foi de 50 meses, a SLP mediana com o nivolumabe foi de 5,0 meses (IC 95%, 2,93 ­ 7,06) e a SG mediana de 21 meses (IC 95%, 12,67 ­ 29,32). Aproximadamente 44% dos pacientes com melanoma responderam ao anti-PD-1. No grupo de melanoma, a expressão de CCL19, CCL21, CCL5, CD274, CD3D e NKG7 correlacionou-se com a resposta ao nivolumabe e tais genes foram analisados em conjunto em uma assinatura genética. Os pacientes com alto valor da assinatura gênica apresentaram SG. Conclusão: Utilizando os genes que selecionamos, fomos capazes de identificar assinaturas de expressão gênica em cada coorte associadas à resposta ao nivolumabe, que também se associaram com SG e SLP.

ABSTRACT

Introduction: Immunotherapy has dramatically changed the treatment landscape of cancer in the last 10 years. Blockade of the immune checkpoints CTLA-4 and PD-1/PD-L1, provided long durable responses in many tumor types, including non-small cell lung cancer (NSCLC) and melanoma. Unfortunately, a high proportion of patients do not benefit from immune checkpoint inhibitors (ICI) and, despite an overall acceptable toxicity profile, adverse events can be severe. Therefore, biomarkers to identify patients most likely to benefit from immunotherapy are urgently needed. Objectives: To identify a gene expression profile and a pattern of immunwe cell infiltration associated with tumor response and clinical outcomes in a cohort of patients with metastatic NSCLC and melanoma treated with nivolumab. Methods: Patients with metastatic NSCLC (20) and melanoma (28) treated with nivolumab in second or further line at the A.C.Camargo Cancer Center, São Paulo, Brazil, from 2014 to 2016, were included within the respective Expanded Access Programs (EAP). Subsequently, additional samples were selected from patients with NSCLC (10) and melanoma (6) treated with nivolumab at the same institution, but outside the EAP. RNA was extracted from FFPE samples obtained prior to ICI. The expression of 41 genes involved with immune response (CCL2, CCL3, CCL4, CCL5, CCL19, CCL21, CD247, CD274, CD3D, CD8A, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL13, CXCR6, DDX58, EOMES, FOXP3, GATA3, GZMA, GZMB, HLA-DRA1, HLAE-DRA1, IDO1, IFNG, IL10, IRF1, IRF3, IRF7, LAG3, MAVS, NKG7, PDCD1, PFR1, PTPRC, STAT1, TBX21, TGFB, TIGIT, TMEM17, TNFA) was analyzed by RT-qPCR in a TaqMan Low-Density Array platform (TLDA). The composition of the inflammatory infiltrate is being assessed by immunofluorescence using Zenon immunolabeling technology (Thermo Fisher). Demographic data and treatment outcomes were collected retrospectively from medical records. Treatment response was assessed by RECIST 1.1 and patients were further categorized in responder (R) [complete response (CR), partial response (PR) and stable disease (SD) greater than 6 months.] or non-responder [SD less than 6 months and disease progression (DP)]. The association between response to treatment and gene expression was investigated with a Wilcoxon-Mann-Whitney test, for each isolated gene, and through unsupervised hierarchical clusterization, for the whole gene set. The analysis of the inflammatory infiltrate is still ongoing. Results: In the NSCLC cohort, the median age at nivolumab initiation was 58.5 years. Fifteen patients (50%) were male, 80% had good performance status (ECOG 0-1), 63.3% had metastatic disease at diagnosis and 76.6% were smokers or former smokers. Adenocarcinoma was the most common histology (80%), and only 4 patients had a driver mutation detected. Nivolumab was administered as second or third line of treatment in 73% of cases. After a median follow-up of 43 months, the median PFS was 3 months (95% CI, 1.14-4.85) and the median OS was 16 months (95% CI, 10.9-21.01). Patients responding to nivolumab corresponded to 36.6%. Of all the genes evaluated, TIGIT, STAT1, CD8A, CXCL9, IRF1, CCL5, PTPRC, IL10 and LAG3 genes were associated with response to nivolumab and were included in a genetic signature that identified those patients who benefited from treatment. Patients with high gene signature value had significantly longer OS and PFS. In the melanoma cohort, the median age at onset of nivolumab was 60 years. There was a slight predominance of males (58%), 70% of the patients were white, 73.5% were diagnosed with early or locally advanced disease and 97% had ECOG 0-1. Nivolumab was administered in the second or third line in 64% of cases. The median follow-up time was 50 months, the median PFS with nivolumab was 5.0 months (95% CI, 2.93 - 7.06) and the median OS was 21 months (95% CI, 12.67 - 29.32). Approximately 44% of melanoma patients responded to anti-PD-1. In the melanoma group, the expression of CCL19, CCL21, CCL5, CD274, CD3D and NKG7 genes correlated with response to nivolumab, and these genes were integrated in a genetic signature. Patients with high value of the gene signature had improved OS. Conclusion: Using the genes we selected, we were able to identify gene expression signatures associated with response to nivolumab both for NSCLC and melanoma, which were also associated with PFS and OS.