The standard treatment for metastatic hormone receptor-positive HR+/HER2- breast cancer is based on endocrine therapy combined with CDK4/6 inhibitors. Unfortunately, in most cases, despite improvements in therapy, the cancer invariably develops resistance to endocrine treatments, often associated with the development of genetic mutations, particularly in the ESR1 gene and the PI3K/AKT/mTOR pathway genes. The discovery of drugs active on these signaling pathways, such as Elacestrant for the ESR1 mutation and inhibitors of the PI3K/AKT/mTOR pathway, makes the identification of these mutations of fundamental clinical importance. The prospective multicenter translational CHAMBER study involves the characterization of circulating tumor DNA through a biopsy for a rapid, non-invasive, and dynamic assessment of the presence and emergence of these and other mutations. Patients with locally advanced inoperable/metastatic HR+/HER2- breast cancer were recruited at any line of systemic treatment. Venous blood samples for liquid biopsy were collected at predefined time points: in patients starting a first line of treatment, a blood sample is taken at baseline and, in case of treatment with CDK 4/6 inhibitors, another sample at the beginning of the second cycle of therapy. Each patient then undergoes an additional blood draw in case of clinically or imaging-detected progression; in patients already undergoing treatment when recruited, samples are only taken at progression. The obtained samples are analyzed using a custom next-generation sequencing (NGS) panel that includes the analysis of 45 genes. The focus of this work is on evaluating the mutational status of the ESR1 and PIK3CA genes, the primary endpoint of the CHAMBER study. To date, a total of 226 patients have been recruited, and 108 samples out of the 234 collected (46.2%) from 51 patients have been analyzed. Among these patients, 12 (23.5%) were diagnosed at a metastatic stage, and 39 (76.5%) were diagnosed at stage I-III. Nine patients (17.6%) were included in the study before starting any line of therapy, while 42 (82.4%) had received at least one line of treatment; the type of therapy received was mainly endocrine therapy (80.4%), associated with CDK4/6 inhibitors in 58.8%, followed by chemotherapy in 47.1%. Forty-one of the 51 patients (80.4%) had detectable mutations. 65.9% of the patients had more than one mutation. ESR1 was mutated in 34.1% of the patients (n=14), and PIK3CA in 31.7% (n=13). In patients with endocrine-resistant recurrence and those exposed to CDK 4/6 inhibitors, ESR1 and PIK3CA showed a similar prevalence. The most frequent mutation hotspots for ESR1 were Asp538Gly (50%) and Tyr537Ser (22%), while for PIK3CA, it was His1047Arg (40%). Elevated baseline ctDNA levels were associated with significantly lower overall survival (34.0 months vs. 61.1 months, log-rank p=0.0064; HR 2.66, 95% CI 1.29 – 5.54). The results of the CHAMBER study demonstrated the feasibility and efficacy of liquid biopsy in detecting circulating mutations in a real clinical setting, offering a non-invasive, rapid, and repeatable method for monitoring molecular alterations. The high prevalence of identified mutations, such as ESR1 and PIK3CA, highlights their clinical relevance and the need for targeted therapeutic strategies. The availability of specific targeted drugs, such as Elacestrant, Alpelisib, and Inavolisib, underscores the importance of evaluating these mutations to improve access to effective treatments.

Il trattamento standard del tumore metastatico con espressione dei recettori ormonali HR+/HER2- è basato sulla terapia endocrina associata agli inibitori di CDK4/6. Sfortunatamente nella maggior parte dei casi, nonostante i miglioramenti nella terapia, il tumore invariabilmente sviluppa resistenza ai trattamenti endocrini, spesso associata a sviluppo di mutazioni genetiche, in particolare del gene ESR1 e dei geni della via di PI3K/AKT/mTOR. La scoperta di farmaci attivi su queste vie di segnale, come Elacestrant per la mutazione di ESR1 ed inibitori della via PI3K/AKT/mTOR, rende l’identificazione di queste mutazioni di fondamentale importanza clinica. Lo studio traslazionale prospettico multicentrico CHAMBER prevede la caratterizzazione del DNA tumorale circolante tramite biopsia per una valutazione rapida, non invasiva e dinamica della presenza ed insorgenza di queste e altre mutazioni. In questo studio sono stati reclutati pazienti con tumore localmente avanzato inoperabile/metastatico HR+/HER2- in qualsiasi linea di terapia sistemica. I prelievi di sangue venoso per la biopsia liquida sono stati effettuati a time-point predefiniti: nei pazienti che iniziano una prima linea di trattamento viene eseguito un prelievo ematico al baseline e, in caso di trattamento con CDK 4/inibitori, uno in occasione del secondo ciclo di terapia. Ogni paziente poi esegue un ulteriore prelievo in caso di progressione rilevata clinicamente o con imaging; invece nei pazienti che stanno già eseguendo un trattamento quando vengono reclutati si effettuano prelievi solo alla progressione. I campioni ottenuti sono analizzati utilizzando un pannello custom di next-generation sequencing (NGS) che prevede l’analisi di 45 geni. Focus del presente elaborato è costituito dalla valutazione dello status mutazionale dei geni ESR1 e PIK3CA, endpoint primario dello studio CHAMBER. Ad oggi sono stati reclutati un totale di 226 pazienti da cui sono stati analizzati un totale di 108 campioni sul totale dei 234 raccolti (46.2%), provenienti da 51 pazienti. Tra questi, 12 (23.5%) avevano ricevuto una diagnosi in stadio metastatico alla diagnosi, 39 (76.5%) erano stati diagnosticati in stadio I-III. 9 pazienti (17.6%) sono stati inclusi nello studio prima di avviare qualsiasi linea di terapia, mentre 42 (82.4%) avevano ricevuto almeno una linea di trattamento; il tipo di terapia ricevuta è stata principalmente la terapia endocrina (80.4%), associata agli inibitori di CDK4/6 nel 58.8%, seguita dalla chemioterapia nel 47.1%. 41 dei 51 pazienti (80.4%) avevano mutazioni rilevabili. Il 65.9% dei pazienti presentava più di una mutazione. ESR1 è risultato mutato nel 34.1% dei pazienti (n=14), e PIK3CA nel 31.7% (n=13). Nei pazienti con recidiva endocrino-resistente e in quelli esposti a inibitori di CDK 4/6, ESR1 e PIK3CA è risultata una prevalenza simile. I siti mutazionali più frequenti per ESR1 erano Asp538Gly (50%) e Tyr537Ser (22%), mentre per PIK3CA era His1047Arg (40%). Livelli elevati di ctDNA basale si sono dimostrati associati a una sopravvivenza globale significativamente inferiore (34.0 mesi vs 61.1 mesi, log-rank p=0.0064; HR 2.66, 95% CI 1.29 – 5.54). I risultati dello studio CHAMBER hanno dimostrato la fattibilità e l’efficacia della biopsia liquida nel rilevare mutazioni circolanti in un contesto clinico reale, offrendo un metodo non invasivo, rapido e ripetibile per il monitoraggio delle alterazioni molecolari. L’elevata prevalenza di mutazioni identificate, come ESR1 e PIK3CA, sottolinea la loro rilevanza clinica e la necessità di strategie terapeutiche mirate. La disponibilità di farmaci target specifici, come Elacestrant, Alpelisib e Inavolisib, evidenzia l'importanza di valutare queste mutazioni per migliorare l'accesso a trattamenti efficaci.

Caratterizzazione del DNA tumorale circolante in pazienti con carcinoma mammario metastatico ER-positivo / HER2-negativo: analisi dello status mutazionale di ESR1 e PIK3CA nello studio osservazionale prospettico CHAMBER

BORTIGNON, ERIKA
2023/2024

Abstract

The standard treatment for metastatic hormone receptor-positive HR+/HER2- breast cancer is based on endocrine therapy combined with CDK4/6 inhibitors. Unfortunately, in most cases, despite improvements in therapy, the cancer invariably develops resistance to endocrine treatments, often associated with the development of genetic mutations, particularly in the ESR1 gene and the PI3K/AKT/mTOR pathway genes. The discovery of drugs active on these signaling pathways, such as Elacestrant for the ESR1 mutation and inhibitors of the PI3K/AKT/mTOR pathway, makes the identification of these mutations of fundamental clinical importance. The prospective multicenter translational CHAMBER study involves the characterization of circulating tumor DNA through a biopsy for a rapid, non-invasive, and dynamic assessment of the presence and emergence of these and other mutations. Patients with locally advanced inoperable/metastatic HR+/HER2- breast cancer were recruited at any line of systemic treatment. Venous blood samples for liquid biopsy were collected at predefined time points: in patients starting a first line of treatment, a blood sample is taken at baseline and, in case of treatment with CDK 4/6 inhibitors, another sample at the beginning of the second cycle of therapy. Each patient then undergoes an additional blood draw in case of clinically or imaging-detected progression; in patients already undergoing treatment when recruited, samples are only taken at progression. The obtained samples are analyzed using a custom next-generation sequencing (NGS) panel that includes the analysis of 45 genes. The focus of this work is on evaluating the mutational status of the ESR1 and PIK3CA genes, the primary endpoint of the CHAMBER study. To date, a total of 226 patients have been recruited, and 108 samples out of the 234 collected (46.2%) from 51 patients have been analyzed. Among these patients, 12 (23.5%) were diagnosed at a metastatic stage, and 39 (76.5%) were diagnosed at stage I-III. Nine patients (17.6%) were included in the study before starting any line of therapy, while 42 (82.4%) had received at least one line of treatment; the type of therapy received was mainly endocrine therapy (80.4%), associated with CDK4/6 inhibitors in 58.8%, followed by chemotherapy in 47.1%. Forty-one of the 51 patients (80.4%) had detectable mutations. 65.9% of the patients had more than one mutation. ESR1 was mutated in 34.1% of the patients (n=14), and PIK3CA in 31.7% (n=13). In patients with endocrine-resistant recurrence and those exposed to CDK 4/6 inhibitors, ESR1 and PIK3CA showed a similar prevalence. The most frequent mutation hotspots for ESR1 were Asp538Gly (50%) and Tyr537Ser (22%), while for PIK3CA, it was His1047Arg (40%). Elevated baseline ctDNA levels were associated with significantly lower overall survival (34.0 months vs. 61.1 months, log-rank p=0.0064; HR 2.66, 95% CI 1.29 – 5.54). The results of the CHAMBER study demonstrated the feasibility and efficacy of liquid biopsy in detecting circulating mutations in a real clinical setting, offering a non-invasive, rapid, and repeatable method for monitoring molecular alterations. The high prevalence of identified mutations, such as ESR1 and PIK3CA, highlights their clinical relevance and the need for targeted therapeutic strategies. The availability of specific targeted drugs, such as Elacestrant, Alpelisib, and Inavolisib, underscores the importance of evaluating these mutations to improve access to effective treatments.
Dipartimento di Medicina - DIMED
2023
Characterization of circulating tumor DNA in patients with metastatic ER-positive / HER2-negative breast cancer: analysis of the mutational status of ESR1 and PIK3CA in the prospective observational CHAMBER study
Il trattamento standard del tumore metastatico con espressione dei recettori ormonali HR+/HER2- è basato sulla terapia endocrina associata agli inibitori di CDK4/6. Sfortunatamente nella maggior parte dei casi, nonostante i miglioramenti nella terapia, il tumore invariabilmente sviluppa resistenza ai trattamenti endocrini, spesso associata a sviluppo di mutazioni genetiche, in particolare del gene ESR1 e dei geni della via di PI3K/AKT/mTOR. La scoperta di farmaci attivi su queste vie di segnale, come Elacestrant per la mutazione di ESR1 ed inibitori della via PI3K/AKT/mTOR, rende l’identificazione di queste mutazioni di fondamentale importanza clinica. Lo studio traslazionale prospettico multicentrico CHAMBER prevede la caratterizzazione del DNA tumorale circolante tramite biopsia per una valutazione rapida, non invasiva e dinamica della presenza ed insorgenza di queste e altre mutazioni. In questo studio sono stati reclutati pazienti con tumore localmente avanzato inoperabile/metastatico HR+/HER2- in qualsiasi linea di terapia sistemica. I prelievi di sangue venoso per la biopsia liquida sono stati effettuati a time-point predefiniti: nei pazienti che iniziano una prima linea di trattamento viene eseguito un prelievo ematico al baseline e, in caso di trattamento con CDK 4/inibitori, uno in occasione del secondo ciclo di terapia. Ogni paziente poi esegue un ulteriore prelievo in caso di progressione rilevata clinicamente o con imaging; invece nei pazienti che stanno già eseguendo un trattamento quando vengono reclutati si effettuano prelievi solo alla progressione. I campioni ottenuti sono analizzati utilizzando un pannello custom di next-generation sequencing (NGS) che prevede l’analisi di 45 geni. Focus del presente elaborato è costituito dalla valutazione dello status mutazionale dei geni ESR1 e PIK3CA, endpoint primario dello studio CHAMBER. Ad oggi sono stati reclutati un totale di 226 pazienti da cui sono stati analizzati un totale di 108 campioni sul totale dei 234 raccolti (46.2%), provenienti da 51 pazienti. Tra questi, 12 (23.5%) avevano ricevuto una diagnosi in stadio metastatico alla diagnosi, 39 (76.5%) erano stati diagnosticati in stadio I-III. 9 pazienti (17.6%) sono stati inclusi nello studio prima di avviare qualsiasi linea di terapia, mentre 42 (82.4%) avevano ricevuto almeno una linea di trattamento; il tipo di terapia ricevuta è stata principalmente la terapia endocrina (80.4%), associata agli inibitori di CDK4/6 nel 58.8%, seguita dalla chemioterapia nel 47.1%. 41 dei 51 pazienti (80.4%) avevano mutazioni rilevabili. Il 65.9% dei pazienti presentava più di una mutazione. ESR1 è risultato mutato nel 34.1% dei pazienti (n=14), e PIK3CA nel 31.7% (n=13). Nei pazienti con recidiva endocrino-resistente e in quelli esposti a inibitori di CDK 4/6, ESR1 e PIK3CA è risultata una prevalenza simile. I siti mutazionali più frequenti per ESR1 erano Asp538Gly (50%) e Tyr537Ser (22%), mentre per PIK3CA era His1047Arg (40%). Livelli elevati di ctDNA basale si sono dimostrati associati a una sopravvivenza globale significativamente inferiore (34.0 mesi vs 61.1 mesi, log-rank p=0.0064; HR 2.66, 95% CI 1.29 – 5.54). I risultati dello studio CHAMBER hanno dimostrato la fattibilità e l’efficacia della biopsia liquida nel rilevare mutazioni circolanti in un contesto clinico reale, offrendo un metodo non invasivo, rapido e ripetibile per il monitoraggio delle alterazioni molecolari. L’elevata prevalenza di mutazioni identificate, come ESR1 e PIK3CA, sottolinea la loro rilevanza clinica e la necessità di strategie terapeutiche mirate. La disponibilità di farmaci target specifici, come Elacestrant, Alpelisib e Inavolisib, evidenzia l'importanza di valutare queste mutazioni per migliorare l'accesso a trattamenti efficaci.
tumore mammario
biopsia liquida
mutazioni di ESR1
mutazioni di PIK3CA
VERNACI, GRAZIA MARIA
Lauree magistrali a ciclo unico
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