Impatto prognostico del DNA tumorale circolante e delle cellule di melanoma circolanti nei pazienti con melanoma cutaneo avanzato trattati con immuno-/target-terapia

Introduction. Melanoma is a genetically heterogeneous disease arising from melanocytes. Although the advent of immune- and target-therapy has significantly improved the prognosis of advanced melanoma patients, survival remains poor. The availability of target therapies and the frequent occurrence of treatment resistance make it necessary to analyze the genetic characteristics of the tumor and its evolution over time. Liquid biopsy could serve as a valuable aid in patient management, as it can be obtained through minimally invasive sampling and represents the whole, systemic disease. Aim of the study. The purpose of the study is to evaluate disease progression and therapy efficacy using a liquid biopsy based longitudinal monitoring applied to a cohort of advanced cutaneous melanoma patients. The study encompasses the quantitative analysis of the circulating biomarkers (circulating melanoma cells -CMCs- and circulating tumor DNA -ctDNA-), the identification of their mutations (single nucleotide variants, SNVs) and their dynamic changes over time, with the aim to improve therapy, disease, and patient management. The analysis has been mainly focused on data obtained from patients undergoing immunotherapy, which were then compared with those, previously collected, in a cohort of patients with targeted therapy. Materials and Methods. This prospective observational pilot study involved the enrollment of 39 patients newly diagnosed of advanced cutaneous melanoma (stage IIIC and IV), 20 who were eligible for immunotherapy treatment and 19 for targeted therapy. During the study, patients have been longitudinally screened at different time points: baseline, i.e. before the beginning of treatment, during response and at progression, in order to correlate clinical disease evolution with information coming from liquid biopsy analysis. The integration of data from high-sensitivity techniques (NGS, ddPCR) and an FDA-approved platform (CellSearch) enabled the quantitative and mutational analysis of ctDNA and CMCs. Results. CMC count proved to be a prognostic and predictive biomarker, thus correlating with overall and progression-free survival in patients under targeted therapy. The ctDNA made it possible to monitor tumor evolution and response to therapy, proving to be a pharmacodynamic and predictive marker: it was possible to identify mutations capable of conferring resistance (in most patients under targeted therapy) and/or potentially exploitable for guiding the choice of a second-line therapy. CMC and ctDNA mutational analysis revealed to be overlapping in some cases, while in other cases different genetic alterations were identified, confirming the extreme genetic heterogeneity of melanoma and the ability of the different circulating biomarkers to represent different tumor subclones. Conclusions. Despite the small number of patients enrolled in the study, it was possible to unveil the potential of this multi-platform approach capable of identifying the changes in CMC count and ctDNA mutational profile over time and correlating their dynamics with patient outcome. Upon validation of the results in a larger cohort of patients, this multi-platform approach could complement the current methodologies used to monitor, stratify, and target to the best available treatment patients with advanced melanoma, paving the way for new possibilities for melanoma management.

Introduzione. Il melanoma è una neoplasia, derivante dai melanociti, caratterizzata da un’estrema eterogeneità genetica. Sebbene l’avvento dell’immunoterapia e della terapia target abbia migliorato la prognosi dei pazienti in stadio avanzato, la sopravvivenza in caso di malattia metastatica rimane bassa. La disponibilità di terapie a bersaglio molecolare e la frequente insorgenza di resistenza ai trattamenti sistemici rendono necessaria l’analisi delle caratteristiche genetiche del tumore e della loro variazione nel tempo. La biopsia liquida potrebbe fungere da valido aiuto nella gestione dei pazienti, essendo ottenibile mediante prelievi poco invasivi e rappresentando una somma della malattia sistemica. Scopo dello studio. L’obiettivo dello studio è valutare l’andamento della malattia e l’efficacia della terapia mediante un monitoraggio longitudinale basato sull’analisi della biopsia liquida di pazienti con melanoma cutaneo in stadio avanzato. Lo studio prevede l’analisi della quantità di biomarcatori circolanti (cellule di melanoma circolanti -CMC- e DNA tumorale circolante -ctDNA-), l’identificazione delle mutazioni genetiche presenti e il monitoraggio dell’evoluzione delle stesse nel tempo, nell’ottica di una futura migliore gestione della terapia, della malattia e del paziente in generale. L’analisi è stata incentrata principalmente sui dati ottenuti nei pazienti in trattamento immunoterapico, che sono stati poi confrontati con quelli raccolti in una coorte di pazienti in trattamento con terapia target. Materiali e metodi. In questo studio pilota osservazionale prospettico sono stati arruolati 39 pazienti con nuova diagnosi di melanoma cutaneo in stadio avanzato (stadio IIIC e IV), 20 eleggibili al trattamento immunoterapico e 19 alla terapia con farmaci a bersaglio molecolare. Durante il periodo di studio, i pazienti sono stati sottoposti a screening longitudinale in diversi punti temporali in modo tale da poter correlare l’andamento clinico della malattia con le informazioni ottenute dalla biopsia liquida eseguita in ciascun paziente all’inizio del trattamento, durante la risposta e alla progressione di malattia. L’integrazione dei dati ottenuti da tecniche ad alta sensibilità (NGS, ddPCR) e da una piattaforma approvata dall’FDA (CellSearch) ha permesso l’analisi quantitativa e mutazionale del ctDNA e delle CMC. Risultati. La conta delle CMC si è dimostrata un biomarcatore prognostico e predittivo in grado di correlare con la sopravvivenza globale e libera da progressione nella coorte in terapia target. Il ctDNA ha permesso di monitorare l’evoluzione del tumore e la risposta alla terapia, risultando un marcatore farmacodinamico e predittivo: nella maggior parte dei pazienti in trattamento con terapia target, è stato possibile identificare le mutazioni in grado di conferire resistenza e/o quelle da tenere in considerazione nell’eventualità di una scelta terapeutica di seconda linea. L’analisi mutazionale delle CMC e del ctDNA in alcuni casi è risultata sovrapponibile, in altri casi sono stati ottenuti risultati differenti, a conferma dell’estrema eterogeneità genetica del melanoma e di quanto i diversi marcatori circolanti possano rappresentare sottopopolazioni tumorali differenti. Conclusioni. Nonostante il numero ridotto di pazienti arruolati nello studio, è stato possibile comprendere il potenziale di questo approccio multi-piattaforma in grado di studiare la variazione della conta delle CMC e del profilo mutazionale del ctDNA nel tempo. Previa validazione dei risultati ottenuti in una coorte più ampia di pazienti, queste tecniche potrebbero integrare le metodologie attualmente utilizzate per monitorare, stratificare e indirizzare al miglior trattamento possibile i pazienti con melanoma avanzato, aprendo nuovi scenari nella gestione della malattia.