חֲדָשׁוֹת

אימונותרפיה הביאה שינויים מהפכניים בטיפול בגידולים ממאירים, אך עדיין ישנם חולים שאינם יכולים להפיק תועלת. לכן, יש צורך דחוף בסמנים ביולוגיים מתאימים ביישומים קליניים כדי לחזות את יעילות האימונותרפיה, על מנת למקסם את היעילות ולמנוע רעילות מיותרת.

ביומרקרים שאושרו על ידי ה-FDA

ביטוי PD-L1. הערכת רמות ביטוי PD-L1 באמצעות אימונוהיסטוכימיה (IHC) מניבה את ציון יחס הגידול (TPS), שהוא אחוז תאי הגידול המוכתמים בממברנה חלקית או מלאה בכל עוצמה בתאי הגידול ששרדו. בניסויים קליניים, בדיקה זו משמשת כמבחן אבחון עזר לטיפול בסרטן ריאות מתקדם שאינו תאים קטנים (NSCLC) באמצעות פמברוליזומאב. אם ה-TPS של הדגימה הוא ≥ 1%, ביטוי PD-L1 נחשב; TPS ≥ 50% מצביע על ביטוי גבוה של PD-L1. בניסוי שלב 1 הראשוני (KEYNOTE-001), שיעור התגובה של חולים בתת-הקבוצה PD-L1 TPS>50% המשתמשים בפמברוליזומאב היה 45.2%, בעוד שללא קשר ל-TPS, שיעור התגובה של כל החולים שקיבלו טיפול זה במעכב בקרה חיסוני (ICI) היה 19.4%. בניסוי פאזה 2/3 שלאחר מכן (KEYNOTE-024) חולקו באופן אקראי חולים עם PD-L1 TPS >50% לקבלת פמברוליזומאב וכימותרפיה סטנדרטית, והתוצאות הראו שיפור משמעותי בהישרדות הכוללת (OS) בחולים שקיבלו טיפול בפמברוליזומאב.

עם זאת, היישום של PD-L1 בניבוי תגובות ICI מוגבל על ידי גורמים שונים. ראשית, הסף האופטימלי לסוגים שונים של סרטן משתנה. לדוגמה, ניתן להשתמש בפבוליזומאב כאשר ביטוי PD-L1 בגידול של חולים בסרטן קיבה, סרטן הוושט, סרטן שלפוחית ​​השתן וסרטן הריאות הוא 1%, 10% ו-50% בהתאמה. שנית, הערכת אוכלוסיית התאים של ביטוי PD-L1 משתנה בהתאם לסוג הסרטן. לדוגמה, בטיפול בקרצינומה של תאי קשקש חוזרת או גרורתית של הראש והצוואר, ניתן לבחור להשתמש בשיטת בדיקה אחרת שאושרה על ידי ה-FDA, הציון החיובי המקיף (CPS). שלישית, כמעט ואין מתאם בין ביטוי PD-L1 בסוגי סרטן שונים לתגובת ICI, דבר המצביע על כך שרקע הגידול עשוי להיות גורם מפתח בניבוי סמנים ביולוגיים של ICI. לדוגמה, על פי תוצאות מבחן CheckMate-067, ערך הניבוי השלילי של ביטוי PD-L1 במלנומה הוא רק 45%. לבסוף, מחקרים מרובים מצאו כי ביטוי PD-L1 אינו עקבי בין נגעים סרטניים שונים בחולה יחיד, אפילו בתוך אותו גידול. לסיכום, למרות שניסויים קליניים ראשוניים של NSCLC הניעו מחקר על ביטוי PD-L1 כסמן ביולוגי ניבוי אפשרי, התועלת הקלינית שלו בסוגים שונים של סרטן נותרה לא ברורה.

נטל מוטציות בגידול. נטל מוטציות בגידול (TMB) שימש כאינדיקטור חלופי לאימונוגניות של הגידול. על פי תוצאות הניסוי הקליני של KEYNOTE-158, מבין 10 סוגי הגידולים המוצקים המתקדמים שטופלו בפמברוליזומאב, חולים עם לפחות 10 מוטציות למגה-בסיס (TMB גבוה) הראו שיעור תגובה גבוה יותר מאשר אלו עם TMB נמוך. ראוי לציין שבמחקר זה, TMB היה גורם מנבא של הישרדות ללא התקדמות (PFS), אך הוא לא היה מסוגל לחזות הישרדות כללית.

תגובת הטיפול החיסוני מונעת בעיקר על ידי זיהוי אנטיגנים חדשים על ידי תאי T. האימונוגניות הקשורה ל-TMB גבוה יותר תלויה גם בגורמים שונים, כולל הנאו-אנטיגן הגידולי המוצג על ידי הגידול; מערכת החיסון מזהה ניאו-אנטיגנים של הגידול; יכולתו של המארח ליזום תגובות ספציפיות לאנטיגן. לדוגמה, נתונים מצביעים על כך שגידולים עם החדירה הגבוהה ביותר של תאי חיסון מסוימים עשויים למעשה להיות בעלי אמפליפיקציה מעכבת של שיבוט תאי T רגולטוריים (Treg). בנוסף, טווח ה-TMB עשוי להיות שונה מהפוטנציאל של ניאו-אנטיגנים של TMB, מכיוון שהאתר המדויק של המוטציה גם הוא ממלא תפקיד משמעותי; מוטציות המתווכות מסלולים שונים של הצגת אנטיגן יכולות להשפיע על ההצגה (או אי-ההצגה) של אנטיגנים חדשים למערכת החיסון, דבר המצביע על כך שהמאפיינים הפנימיים והאימונולוגיים של הגידול חייבים להיות עקביים על מנת לייצר תגובות ICI אופטימליות.

כיום, TMB נמדד באמצעות ריצוף הדור הבא (NGS), שעשוי להשתנות בין מוסדות שונים (באופן פנימי) או פלטפורמות מסחריות בהן נעשה שימוש. NGS כולל ריצוף אקסום שלם (WES), ריצוף גנום שלם וריצוף ממוקד, שניתן להשיג מרקמת הגידול ומ-DNA של הגידול במחזור הדם (ctDNA). ראוי לציין כי סוגים שונים של גידולים כוללים מגוון רחב של TMB, כאשר גידולים אימונוגניים כמו מלנומה, NSCLC וקרצינומה של תאי קשקש הם בעלי רמות ה-TMB הגבוהות ביותר. באופן דומה, שיטות גילוי שנועדו לסוגי גידולים שונים כוללות הגדרות שונות של ערכי סף TMB. במחקר של NSCLC, מלנומה, קרצינומה אורוטלית וסרטן ריאות של תאים קטנים, שיטות גילוי אלו משתמשות בשיטות אנליטיות שונות (כגון גילוי WES או PCR עבור מספר ספציפי של גנים קשורים) וספים (TMB גבוה או TMB נמוך).

מיקרו-לווינים אינם יציבים ביותר. מיקרו-לוויין לא יציב במיוחד (MSI-H), כסמן ביולוגי כלל-סרטני לתגובת ICI, בעל ביצועים מצוינים בניבוי יעילות ICI בסוגי סרטן שונים. MSI-H הוא תוצאה של פגמי תיקון אי-התאמה (dMMR), המוביל לשיעור מוטציות גבוה, במיוחד באזורי מיקרו-לוויין, וכתוצאה מכך ייצור של מספר רב של אנטיגנים חדשים ובסופו של דבר מפעיל תגובה חיסונית שבטית. בשל עומס המוטציות הגבוה הנגרם על ידי dMMR, גידולי MSI-H יכולים להיחשב כסוג של גידול בעל עומס מוטציות גבוה (TMB). בהתבסס על תוצאות הניסויים הקליניים של KEYNOTE-164 ו-KEYNOTE-158, ה-FDA אישר את הפמברוליזומאב לטיפול בגידולי MSI-H או dMMR. זוהי אחת התרופות הראשונות לסרטן כלל-סרטני שאושרו על ידי ה-FDA על סמך ביולוגיה של הגידול ולא היסטולוגיה.

למרות הצלחה משמעותית, ישנן גם סוגיות שיש להיות מודעים להן בעת ​​שימוש בסטטוס MSI. לדוגמה, עד 50% מחולי סרטן המעי הגס והרקטום באמצעות dMMR אינם מגיבים לטיפול ICI, דבר המדגיש את החשיבות של מאפיינים אחרים בניבוי תגובה. מאפיינים פנימיים אחרים של גידולים שלא ניתן להעריך על ידי פלטפורמות הגילוי הנוכחיות עשויים להיות גורמים תורמים. לדוגמה, דווח כי חולים עם מוטציות בגנים המקודדים לתת-יחידות קטליטיות חשובות של פולימראז דלתא (POLD) או פולימראז ε (POLE) באזור ה-DNA חסרים דיוק שכפול ומציגים פנוטיפ של "מוטציה-על" בגידולים שלהם. לחלק מהגידולים הללו יש יציבות מיקרו-לוויין מוגברת משמעותית (ולכן שייכים ל-MSI-H), אך חלבוני תיקון אי-התאמה אינם חסרים (ולכן לא dMMR).

בנוסף, בדומה ל-TMB, MSI-H מושפע גם מסוגי אנטיגן חדשים הנוצרים על ידי חוסר יציבות של מיקרו-לוויינים, זיהוי של סוגי אנטיגן חדשים על ידי המארח ותגובת מערכת החיסון של המארח. אפילו בגידולים מסוג MSI-H, מספר רב של מוטציות של נוקלאוטידים בודדים זוהו כמוטציות נוסעים (מוטציות שאינן מוטציות נהג). לכן, הסתמכות בלבד על מספר המיקרו-לוויינים שזוהו בגידול אינה מספיקה; סוג המוטציה בפועל (המזוהה באמצעות פרופילי מוטציה ספציפיים) יכול לשפר את ביצועי החיזוי של סמן ביולוגי זה. בנוסף, רק חלק קטן מחולי הסרטן שייכים לגידולי MSI-H, דבר המצביע על הצורך הנוכחי בסמנים ביולוגיים הניתנים ליישום נרחב יותר. לכן, זיהוי סמנים ביולוגיים יעילים אחרים לחיזוי יעילות ולהנחיית ניהול המטופלים נותר תחום מחקר חשוב.

מחקר ביומרקרים מבוסס ארגון

בהינתן שמנגנון הפעולה של ICI הוא להפוך את דיכוי תאי החיסון ולא להתמקד ישירות במסלולים הפנימיים של תאי הגידול, מחקר נוסף צריך להתמקד בניתוח שיטתי של סביבת גדילת הגידול והאינטראקציה בין תאי הגידול לתאי החיסון, דבר שעשוי לסייע בהבהרת הגורמים המשפיעים על תגובת ICI. קבוצות מחקר רבות חקרו מאפיינים גידוליים או חיסוניים של סוגי רקמות ספציפיים, כגון מאפייני מוטציה של גנים בגידול ובמערכת החיסון, ליקויים בהצגת אנטיגן בגידול, או מרכזים או אגרגטים חיסוניים רב-תאיים (כגון מבנים לימפואידים שלישוניים), שיכולים לחזות תגובות לאימונותרפיה.

חוקרים השתמשו ב-NGS כדי לרצף את האקסום והטרנסקריפטום של הגידול, החיסון והמערכת החיסונית של רקמות המטופל לפני ואחרי טיפול ב-ICI, וביצעו ניתוח הדמיה מרחבית. באמצעות מודלים משולבים מרובים, בשילוב עם טכניקות כגון ריצוף תאים בודדים והדמיה מרחבית, או מודלים מרובי אומיקס, שופרה יכולת החיזוי של תוצאות טיפול ב-ICI. בנוסף, שיטה מקיפה להערכת אותות חיסוניים של הגידול ומאפייני הגידול הפנימיים הראתה גם היא יכולת חיזוי חזקה יותר. לדוגמה, שיטת ריצוף אצווה מקיפה המודדת בו זמנית את מאפייני הגידול והמערכת החיסונית עדיפה על משתנה אנליטי יחיד. תוצאות אלו מדגישות את הצורך בסימולציה של יעילות ICI באופן מקיף יותר, כולל שילוב תוצאות הערכה של קיבולת החיסון של המארח, מאפייני הגידול הפנימיים ורכיבי החיסון של הגידול בחולים בודדים כדי לחזות טוב יותר אילו חולים יגיבו לאימונותרפיה.

בהינתן המורכבות של שילוב גורמי גידול ופונדקאי במחקר סמנים ביולוגיים, כמו גם הצורך הפוטנציאלי באינטגרציה אורכית של מאפייני מיקרו-סביבה חיסונית, אנשים החלו לחקור סמנים ביולוגיים באמצעות מידול ממוחשב ולמידת מכונה. כיום, צצו כמה הישגים מחקריים פורצי דרך בתחום זה, המצביעים על עתידה של אונקולוגיה מותאמת אישית בסיוע למידת מכונה.

האתגרים העומדים בפני סמנים ביולוגיים מבוססי רקמות

מגבלות של שיטות אנליטיות. חלק מהסמנים הביולוגיים המשמעותיים מתפקדים היטב בסוגי גידולים מסוימים, אך לאו דווקא בסוגי גידולים אחרים. למרות שלמאפייני גנים ספציפיים לגידול יש יכולת ניבוי חזקה יותר מאשר TMB ואחרים, לא ניתן להשתמש בהם לאבחון כל הגידולים. במחקר שמטרתו חולי NSCLC, נמצא כי מאפייני מוטציה גנטית מנבאים יותר את יעילות ICI מאשר TMB גבוה (≥ 10), אך יותר ממחצית החולים לא הצליחו לזהות מאפייני מוטציה גנטית.

הטרוגניות של גידולים. שיטת הסמנים הביולוגיים המבוססת על רקמות דוגמת רק באתר גידול יחיד, מה שאומר שההערכה של חלקי גידול ספציפיים עשויה שלא לשקף במדויק את הביטוי הכולל של כל הגידולים בחולה. לדוגמה, מחקרים מצאו הטרוגניות בביטוי PD-L1 בין ובתוך גידולים, ובעיות דומות קיימות עם סמני רקמות אחרים.

בשל מורכבותן של מערכות ביולוגיות, ייתכן שרבים מסמני הרקמה ששימשו בעבר היו פשטניים יתר על המידה. בנוסף, תאים במיקרו-סביבת הגידול (TME) הם בדרך כלל ניידים, כך שהאינטראקציות המוצגות בניתוח מרחבי עשויות שלא לייצג את האינטראקציות האמיתיות בין תאי הגידול לתאי מערכת החיסון. גם אם סמנים ביולוגיים יכולים לייצג באופן אידיאלי את סביבת הגידול כולה בנקודת זמן ספציפית, מטרות אלו עדיין יכולות להיות מושרות ולהשתנות באופן דינמי לאורך זמן, דבר המצביע על כך שתמונה בודדת בנקודת זמן עשויה שלא לייצג שינויים דינמיים היטב.

הטרוגניות של חולים. גם אם מתגלים שינויים גנטיים ידועים הקשורים לעמידות ל-ICI, חלק מהחולים הנושאים סמנים ביולוגיים ידועים לעמידות עדיין עשויים להפיק תועלת, אולי עקב הטרוגניות מולקולרית ו/או חיסונית בתוך הגידול ובאתרי גידול שונים. לדוגמה, חסר ב-β2-מיקרוגלובולין (B2M) עשוי להצביע על עמידות חדשה או נרכשת לתרופות, אך עקב ההטרוגניות של חסר ב-B2M בין פרטים ובתוך גידולים, כמו גם האינטראקציה של מנגנוני זיהוי חיסוניים להחלפה בחולים אלו, חסר ב-B2M עשוי לא לנבא בצורה חזקה עמידות אישית לתרופות. לכן, למרות נוכחות חסר ב-B2M, חולים עדיין עשויים להפיק תועלת מטיפול ב-ICI.

ביומרקרים אורכיים מבוססי ארגון
ביטוי הסמנים הביולוגיים עשוי להשתנות עם הזמן ובהשפעת הטיפול. הערכות סטטיות ובודדות של גידולים ואימונוביולוגיה עשויות להתעלם משינויים אלה, ושינויים בביטוי ה-TME של הגידול וברמות התגובה החיסונית של המארח עלולים גם הם להתעלם. מחקרים רבים הראו כי קבלת דגימות לפני ובמהלך הטיפול יכולה לזהות בצורה מדויקת יותר שינויים הקשורים לטיפול ב-ICI. עובדה זו מדגישה את החשיבות של הערכת סמנים ביולוגיים דינמית.

ביומרקרים מבוססי דם
היתרון של בדיקת דם טמון ביכולתה להעריך ביולוגית את כל נגעי הגידול באופן פרטני, תוך שקיפה קריאות ממוצעות ולא קריאות באתר ספציפי, מה שהופך אותה למתאימה במיוחד להערכת שינויים דינמיים הקשורים לטיפול. תוצאות מחקר רבות הראו כי שימוש ב-DNA של הגידול במחזור הדם (ctDNA) או בתאי גידול במחזור הדם (CTC) להערכת מחלה שיורית מינימלית (MRD) יכול להנחות החלטות טיפול, אך לבדיקות אלו יש מידע מוגבל על ניבוי האם מטופלים יכולים להפיק תועלת מאימונותרפיות כגון ICI. לכן, יש לשלב בדיקת ctDNA עם שיטות אחרות למדידת הפעלת מערכת החיסון או קיבולת חיסונית של המארח. בהקשר זה, חלה התקדמות באבחון אימונופנוטיפי של תאי דם חד-גרעיניים היקפיים (PBMCs) ובניתוח פרוטאומי של שלפוחיות חוץ-תאיות ופלזמה. לדוגמה, תת-סוגים של תאי חיסון היקפיים (כגון תאי CD8+T), ביטוי גבוה של מולקולות בקרה חיסוניות (כגון PD1 על תאי CD8+T היקפיים), ורמות גבוהות של חלבונים שונים בפלזמה (כגון CXCL8, CXCL10, IL-6, IL-10, PRAP1 ו-VEGFA) עשויים כולם לשמש כתוספים יעילים לסמני ביולוגיה דינמיים של ctDNA. היתרון של שיטות חדשות אלו הוא שהן יכולות להעריך שינויים בתוך הגידול (בדומה לשינויים שזוהו על ידי ctDNA) ועשויות גם לחשוף שינויים במערכת החיסון של המטופל.

רדיומיקה
גורמי החיזוי של נתוני תמונה יכולים להתגבר ביעילות על המגבלות של דגימת סמני רקמה וביופסיה, ויכולים לצפות בגידול כולו ואתרים גרורתיים אפשריים אחרים בכל נקודת זמן. לכן, הם עשויים להפוך לחלק חשוב מסמנים ביולוגיים דינמיים לא פולשניים בעתיד. רדיומיקה של דלתא יכולה לחשב כמותית את השינויים בתכונות גידול מרובות (כגון גודל הגידול) בנקודות זמן שונות, כגון לפני ואחרי טיפול ב-ICI, במהלך הטיפול ומעקב לאחר מכן. רדיומיקה של דלתא יכולה לא רק לחזות תגובה ראשונית או אי תגובה לטיפול מוקדם, אלא גם לזהות עמידות נרכשת ל-ICI בזמן אמת ולנטר כל הישנות לאחר הפוגה מלאה. מודל ההדמיה שפותח באמצעות טכנולוגיית למידת מכונה טוב אף יותר מתקן RECIST המסורתי בניבוי תגובת טיפול ותופעות לוואי אפשריות. מחקרים עדכניים מצביעים על כך שלמודלים רדיומיים אלה יש שטח מתחת לעקומה (AUC) של עד 0.8 עד 0.92 בניבוי תגובת טיפול חיסוני.

יתרון נוסף של רדיומיקה הוא יכולתה לזהות במדויק התקדמות מדומה. מודל הרדיומיקה שנבנה באמצעות למידת מכונה יכול להבחין ביעילות בין התקדמות אמיתית לשגויה על ידי מדידה מחדש של נתוני CT או PET עבור כל גידול, כולל גורמים כגון צורה, עוצמה ומרקם, עם AUC של 0.79. מודלים רדיומיקים אלה עשויים לשמש בעתיד כדי למנוע סיום מוקדם של טיפול עקב שיפוט שגוי של התקדמות המחלה.

מיקרוביוטה של ​​המעי
סמנים ביולוגיים של מיקרוביוטת המעי צפויים לחזות את התגובה הטיפולית ל-ICI. מחקרים רבים הראו כי מיקרוביוטת מעיים ספציפית קשורה קשר הדוק לתגובה של סוגים שונים של סרטן לטיפול ב-ICI. לדוגמה, בחולים עם מלנומה וסרטן כבד, שפע חיידקי Ruminococcaceae קשור לתגובה לאימונותרפיה PD-1. העשרה ב-Akkermansia muciniphila שכיחה בחולים עם סרטן כבד, סרטן ריאות או קרצינומה של תאי כליה, המגיבים היטב לטיפול ב-ICI.

בנוסף, מודל למידת המכונה החדש יכול להיות בלתי תלוי בסוגי גידולים ולקשר סוגים ספציפיים של חיידקי מעיים לתגובה הטיפולית של אימונותרפיה. מחקרים אחרים חשפו גם את התפקיד הספציפי שממלאות קבוצות חיידקים בודדות בוויסות מערכת החיסון של המארחת, ובחנו עוד כיצד למנוע או לקדם בריחת תאי סרטן על ידי מערכת החיסון.

טיפול ניאו-אדג'ובנטי
הערכה דינמית של ביולוגיה של הגידול יכולה להנחות אסטרטגיות טיפול קליניות עוקבות. ניסוי טיפול נאו-אדג'ובנטי יכול להעריך את ההשפעה הטיפולית באמצעות רמיסיה פתולוגית בדגימות כירורגיות. בטיפול במלנומה, התגובה הפתולוגית הראשונית (MPR) קשורה לשיעור הישרדות ללא הישנות. בניסוי PRADO, החוקרים קובעים את אמצעי ההתערבות הקלינית הבאים, כגון ניתוח ו/או טיפול אדג'ובנטי, בהתבסס על נתוני רמיסיה פתולוגית ספציפיים למטופל.

מבין סוגי הסרטן השונים, מספר אפשרויות טיפול אדג'ובנטיות חדשות עדיין חסרות השוואה ראש בראש. לכן, הבחירה בין טיפול אימונותרפי יחיד לבין טיפול משולב מתקבלת לעתים קרובות במשותף על ידי הרופא המטפל והמטופל. כיום, חוקרים פיתחו מאפיין של אינטרפרון גמא (IFN gamma) המכיל 10 גנים כסמן ביולוגי לחיזוי רמיסיה פתולוגית במלנומה לאחר טיפול ניאו-אדג'ובנטי. הם שילבו מאפיינים אלה באלגוריתם לבחירת חולים עם תגובות חזקות או חלשות לטיפול ניאו-אדג'ובנטי. במחקר מעקב בשם DONIMI, החוקרים השתמשו בציון זה, בשילוב עם ניתוח מורכב יותר, לא רק כדי לחזות תגובה לטיפול, אלא גם כדי לקבוע אילו חולי מלנומה בשלב III זקוקים לתוספת של מעכבי היסטון דאאצטילאז (HDACi) כדי לשפר את התגובה לטיפול ניאו-אדג'ובנטי ב-ICI.

מודל גידול שנגזר מחולים
מודלים של גידולים במבחנה (in vitro) טומנים בחובם פוטנציאל לחזות תגובות ספציפיות למטופל. בניגוד לפלטפורמה in vitro המשמשת לניתוח ספקטרום תגובת תרופות של גידולים המטולוגיים, גידולים מוצקים מתמודדים עם אתגרים גדולים יותר עקב המיקרו-מבנה הגידולי הייחודי שלהם והאינטראקציות החיסוניות של הגידול. תרבית תאי גידול פשוטה אינה יכולה לשכפל בקלות את המאפיינים המורכבים הללו. במקרה זה, איברים דמויי גידול או שבבי איברים שמקורם במטופלים יכולים לפצות על מגבלות מבניות אלו, מכיוון שהם יכולים לשמר את מבנה תאי הגידול המקורי ולדמות אינטראקציות עם תאי חיסון לימפואידיים ומיאלואידיים כדי להעריך תגובות ICI באופן ספציפי למטופל, ובכך לשכפל בצורה מדויקת יותר מאפיינים ביולוגיים בסביבה תלת-ממדית מציאותית יותר.

מספר מחקרים פורצי דרך בסין ובארצות הברית אימצו מודל תלת-ממדי חדש זה של גידולים במבחנה (in vitro). התוצאות מראות כי מודלים אלה יכולים לחזות ביעילות את תגובת סרטן הריאות, סרטן המעי הגס, סרטן השד, מלנומה וגידולים אחרים ל-ICI. זה מניח את היסודות לאימות וסטנדרטיזציה נוספים של ביצועי החיזוי של מודלים אלה.