La biopsia liquida nel carcinoma polmonare non a piccole cellule: impatto clinico e applicazioni innovative

Background: Non-small cell lung cancer (NSCLC) was the first solid tumor in which liquid biopsy was approved to assess epidermal growth factor receptor (EGFR) mutation. Circulating tumor DNA (ctDNA) mutation status showed strong concordance with tumor tissue. Nowadays, increasing indications for liquid biopsy are either used or under evaluation for NSCLC: in particular, next generation sequencing (NGS) is applied to provide molecular characterization and identify druggable alterations when tissue is insufficient. Objectives: The primary objective of this study is to observe, in a real-world context, the clinical impact of performing NGS in plasma in NSCLC advanced patients. Primary endpoint was to depict the number of druggable alterations found in plasma. Secondary objectives include the description of access to targeted agents, indications for liquid biopsy, turnaround time (TAT) for NGS results on plasma and concordance with the results obtained from tumor tissue, where available. In addition, we developed an innovative machine learning method to provide binary classification of chromosomal profiling based on copy number alterations detected with NGS and we tested its prognostic value. Materials and methods: The CHILD study is a monocentric, retrospective observational study. Data collection included patients with advanced-stage NSCLC (stage IV or stage III not eligible for radical treatment) who underwent a liquid biopsy blood draw starting from June 2020 and subsequently received at least one line of systemic treatment, according to clinical practice. Data on the clinical and molecular characteristics of the patients were collected, as well as their treatment outcomes. For the description of actionable alterations, a reliability cut-off for variant allele frequency (VAF) was set at 0.5. Actionable alterations were defined according to ESMO Scale for Clinical Actionability of Molecular Targets (ESCAT). A machine learning approach based on a linear support-vector machine (SVM) classifier was applied to predict chromosomal instability starting form analyses of copy number variations detected by NGS results and binary classification into stable chromosomal profile (SCP) and unstable chromosomal profile (UCP) was performed. Results: Between 2020 and 2024, 364 patients with advanced-stage NSCLC were included in the study: 51 (14%) had actionable alterations in tissue also confirmed with liquid biopsy, 64 (17.6%) had actionable alterations not found in tissue, 189 (52%) had nonactionable variants. 45 of the 64 patients with actionable alterations found in plasma gained access to targeted therapy. Patients with druggable alterations were more frequently younger (< 65 years old), female and non-smokers. Median overall survival (mOS) was significantly higher in patients with druggable alterations (37.9 months vs. 18.5 months, p < 0.001, HR (Hazard Ratio) = 1.83, 95% CI: 1.35-2.48). Access to targeted therapy following liquid biopsy was associated with improved OS (16.6 months vs. 8.9 months, p = 0.021, HR = 1.56, 95% CI: 1.06-2.27). Chromosomal instability, identified through liquid biopsy, was associated with poor prognosis (OS: 4.6 months vs. 10.7 months, p = 0.002) and emerged as an independent prognostic factor (HR = 1.63, 95% CI: 1.15-2.27, p = 0.005).

Presupposti: Il tumore polmonare non a piccole cellule è stata la prima neoplasia solida in cui la biopsia liquida è stata approvata per valutare le mutazioni del gene codificante per il recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR). Lo status mutazionale del DNA tumorale circolante (ctDNA) ha dimostrato un’ottima concordanza rispetto al tessuto tumorale. Ad oggi, le indicazioni alla biopsia liquida nel tumore polmonare non a piccole cellule in uso o in fase di valutazione sono in aumento: in particolare, l’approccio basato sulle tecniche di next-generation sequencing (NGS) viene impiegato per fornire una caratterizzazione molecolare e per individuare potenziali alterazioni bersagliabili farmacologicamente quando il tessuto risulta insufficiente per una valutazione completa. Obiettivi: L’obiettivo primario di questo studio è osservare, in un contesto di real-world, l’impatto clinico dell’esecuzione del NGS su plasma in pazienti con tumore polmonare non a piccole cellule in stadio avanzato. L’endpoint primario consiste nell’osservare il numero di alterazioni che fungono da bersaglio terapeutico evidenziate mediante biopsia liquida. Gli obiettivi secondari includono la descrizione dell’accesso alle terapie a bersaglio molecolare, delle indicazioni alla biopsia liquida, dei tempi di refertazione dell’NGS e della concordanza con l’analisi su tessuto, laddove sia disponibile. In aggiunta, abbiamo sviluppato un innovativo metodo di machine learning per fornire una classificazione binaria del profilo cromosomico basata sulle alterazioni del numero di copie evidenziate dall’analisi NGS e ne abbiamo valutato il valore prognostico. Materiali e metodi: Lo studio CHILD è uno studio osservazionale, monocentrico e retrospettivo. La raccolta dei dati ha coinvolto pazienti con NSCLC in stadio avanzato (stadio IV o stadio III non candidabile a trattamento radicale) che sono stati sottoposti a prelievo di sangue per biopsia liquida a partire da giugno 2020 e che successivamente hanno ricevuto almeno una linea di terapia sistemica, secondo pratica clinica. Sono stati raccolti i dati riguardanti le caratteristiche cliniche e molecolari dei pazienti, insieme ai dati relativi all’outcome dei trattamenti. Per la descrizione del dato delle alterazioni azionabili è stato impostato un cut-off di affidabilità della frequenza allelica pari a 0.5. Le alterazioni azionabili sono state definite secondo la ESMO Scale for Clinical Actionability of Molecular Targets (ESCAT). È stato applicato un modello di machine learning basato su un classificatore lineare support-vector machine (SVM) per predire l’instabilità cromosomica sulla base dell’analisi delle alterazioni del numero di copie evidenziate tramite NGS ed è stata definita una classificazione binaria in profilo cromosomico stabile (SCP) e profilo cromosomico instabile (UCP). Risultati: Dal 2020 al 2024, sono stati inclusi nello studio 364 pazienti affetti da NSCLC in stadio avanzato: per 51 di loro (14%), la biopsia liquida ha confermato le alterazioni azionabili note, 58 (16%) presentavano varianti azionabili non note prima e in 189 (52%) ha individuato varianti non azionabili. 45 dei 64 pazienti con alterazioni azionabili riscontrate su plasma hanno avuto accesso alla terapia a bersaglio molecolare. I pazienti con alterazioni druggable erano più spesso giovani (< 65 anni), di sesso femminile e non fumatori. La mOS era significativamente superiore nei pazienti con alterazioni druggable (37.9 mesi contro 18.5 mesi, p < 0.001, HR = 1.83, IC 95%: 1.35-2.48). L’accesso alla terapia target post-biopsia liquida si associava ad una maggiore OS (16.6 mesi contro 8.9 mesi, p = 0.021, HR = 1.56, IC 95%: 1.06-2.27). L’instabilità cromosomica, identificata tramite biopsia liquida, si associava a prognosi sfavorevole (OS: 4.6 mesi contro 10.7 mesi, p = 0.002) e si confermava fattore prognostico indipendente (HR = 1.63, IC 95%: 1.15-2.27, p = 0.005).