Validação de classificadores moleculares preditores de resposta à quimioterapia combinada com radioterapia em carcinoma epidermóide de laringe e hipofaringe localmente avançado / Validation of molecular classifiers for chemoradiotherapy response prediction of locally advanced larynx and hypopharynx tumors

RESUMO

Quimiorradioterapia combinada se tornou o padrão ouro de tratamento para carcinoma epidermóide (CE) de laringe e hipofaringe localmente avançado. Mas, pacientes não respondedores ao tratamento sofrem com o avanço da doença, ressecção posterior mais invasiva, toxicidade evitável e maior custo do tratamento. Até o momento, não existem preditores de resposta suficientemente validados para possibilitar a utilização na rotina clínica. Assim, se torna importante a identificação de classificador que discrimine, a partir de biópsia prévia, pacientes respondedores (R) de não respondedores (NR). Em estudo prévio, analisamos 35 pacientes com CE de laringe e hipofaringe, localmente avançado, tratados com quimiorradioterapia. Através de microarray, do método do Discriminante Linear de Fisher e posterior validação cruzada, identificamos 4 trios de genes e 27 quadras, capazes de classificar pacientes R e NR com 100% de acerto. Para avaliar se os padrões discriminatórios identificados eram devido ao acaso e sua possibilidade de utilização na rotina clínica, é necessário realizar validação independente dos classificadores. Assim, novo grupo de 28 pacientes, com as mesmas características do estudo anterior, teve biópsia coletada e sua expressão gênica analisada. As regras de classificação identificadas anteriormente foram aplicadas a este novo conjunto, e os trios e quadras de genes classificadores foram validados; descartando assim a identificação de padrão discriminatório devido ao acaso; o que corrobora para sua utilização na rotina clínica. Foi ainda identificada árvore de decisão, capaz de discriminar os grupos R e NR com maiores taxas de sensibilidade (90,4%) e especificidade (71,4%), comparadas aos trios e quadras isoladamente. Finalmente, análise de array apresentou TGFA superexpresso em ambos os grupos de NR, seguido de validação imunoistoquímica. Este gene pode estar relacionado com a resistência dos pacientes ao tratamento.

ABSTRACT

Concurrent chemoradiotherapy has become the gold standard for the treatment for the locally advanced SCC of the larynx and the hypopharynx. However, nonresponders suffer from disease progression, a more aggressive surgery and preventable toxicity, besides an increased treatment cost. Up to the present date, there are no accurately validated predictors of response to treatment to allow their use in the routine clinical practice. Thus, it is important the identification of a classifier that it able to discriminate, from a previous biopsy, responder (R) patients from non-responder (NR) ones. In a preceding work, we analyzed samples from 35 patients with locally advanced SCC of the larynx and the hypopharynx, treated with chemoradiotherapy. Using microarray, Fisher's Linear Discriminant analysis and subsequent cross validation analysis (leave-one out), we identified 4 trios of genes and 27 quartets, being them able to discriminate R and NR patients with 100% accuracy. An independent validation of these classifiers is required in order to access overfitting as well as their potential use in routine clinical practice. Thus, a new set of 28 patients, all with the same characteristics of the ones in the previous study, had a biopsy sample obtained and their gene expression profiling analyzed. The previous identified classification rules were then applied to the independent group, and the trios and quartets of genes were validated; excluding overfitting and corroborating their use in routine clinical practice. Furthermore, classification trees were identified, being the best one able to discriminate R and NR groups with superior rates of sensitivity (90,4%) and specificity (71,4%), in comparison with the trios and quartets in isolation. At last, microarray analysis showed TGFA overexpressed in NR patients of both groups analyzed, followed by immunohistochemical validation. This gene could be related to the patient's resistance to the treatment.