Biomarcadores para predição de resposta terapêutica a inibidores de checkpoint imunológico no câncer de pulmão : uma análise exploratória

Abstract

Embora nenhum biomarcador preditivo de resposta à imunoterapia altamente preciso tenha sido identificado, algumas moléculas se estabeleceram como biomarcadores amplamente utilizados na prática clínica do tratamento do câncer de pulmão. Tumores com alta carga mutacional total, ou alto TMB (Tumor Mutational Burden) têm demonstrado melhores taxas de resposta a inibidores de checkpoint imunológico (ICIs). Apesar de sua estabelecida validade e utilidade clínica, ainda é considerado um biomarcador de valor preditivo limitado quando avaliado isoladamente. Este estudo tem como objetivo a busca por uma combinação de biomarcadores relacionados com um possível perfil tumoral imunogênico. Também pretende-se avaliar os mecanismos que podem contribuir com o ganho ou a perda de sensibilidade ao tratamento com ICIs no câncer de pulmão. Em uma abordagem in silico, amostras de adenocarcinoma de pulmão (Lung adenocarcinoma, LUAD) (n=565) disponíveis no The Cancer Genome Atlas (TCGA) foram adquiridas para análise. Os dados RNA-seq para obtenção de perfis de expressão gênica foram adquiridos com o auxílio da plataforma R (TCGAbiolinks package) para análise. Mutações em genes drivers selecionados foram analisadas e comparadas de acordo com o status de hipermutação da amostra (>10 Mutations/Mb = tumores hipermutados), hábito tabagista e alteração no gene TP53, de forma individual e combinatória. Genes associados com o ganho e perda de sensibilidade ao tratamento imunoterápico e moléculas relacionadas com perfil inflamatório tumoral também tiveram seu perfil de expressão gênica analisado. Genes relacionados com ativação do sistema imune como CD8, CTLA4, IFNG e GZMA se mostraram hiperexpressos no grupo de tumores hipermutados, tumores com alterações em TP53 e em tumores de pacientes com hábito tabagista a (p<0,05). Tumores com mutações no gene JAK2 apresentaram hipoexpressão de IFNG (p=0.0095). Em contrapartida, amostras com mutações em ARID1A apresentaram um aumento da expressão gênica de CTLA4 (p=0,0059. Com isso, a combinação de status de hipermutação, presença de alterações em TP53 e hábito tabagista parecem estar associadas a um perfil de maior imunogenicidade, com mudanças de expressão de genes que contribuem para uma resposta aos ICI. Além disso, alterações nos genes JAK2 e ARID1A parecem modular o perfil de expressão gênica de moléculas chave, podendo assim, interferir na perda ou ganho de sensibilidade, respectivamente, ao tratamento imunoterápico com ICIs.

Currently there are no biomarkers that precisely select patients with a high clinical response to immunotherapeutic drugs in lung cancer. Patients with a high tumor mutational burden (TMB) demonstrated better response rates to immune checkpoint blockade (ICB) therapies in several studies in the past years. However, just as PD-L1 expression TMB is already another non-highly sensitive biomarker if used alone.This study aims to search for biomarkers possibly related to a more immunogenic tumoral profile, which could lead to a better understanding of the processes related to the loss or gain of sensitivity to ICB therapies, which could be used as surrogate markers in selecting candidate patients. The lung adenocarcinoma (LUAD) cohort available in The Cancer Genome Atlas (TCGA) public dataset was used to access clinical data, Simple Nucleotide Variation and RNA-seq datasets with the aid of the R platform (TCGAbiolinks package) for analysis. Mutations in driver genes were analyzed and compared according to their hypermutation status (>10 Mutations/Mb = hypermutated), smoking habit, and alteration in the TP53 gene alone and combined. Genes previously associated with gain and loss of sensibility to ICB’s and tumor inflammatory microenvironment had gene expression profile analyzed.The gene expression associated with immune system cell activation in CD8A, CTLA4, IFNG and GZMA, demonstrated an increased expression profile change in the hypermutated group, smoking habit and mutant TP53 (p<0,05). In the analyzed cohort, 3% (n=15) exhibited mutations in JAK2 and a decreased IFNG gene expression (p=0.0095) compared to all samples. ARID1A alterations account for 4% (n=25) and those tumors demonstrated increased CTLA4 expression (p=0,0059). Hypermutated status, TP53 alterations, and smoking habit are associated with a more immunogenic expression profile alone, leading to even higher key molecules expression profile change when combined. Additionally, alterations in the ARID1A and JAK2 generated expression profile changes in immune checkpoint target molecules, suggesting that mutation in such genes may modulate the immunotherapeutic treatment response providing sensitivity gain or loss, respectively.