Genetic polymorphisms and non-small-cell lung cancer: future paradigms.

This article addresses some current issues about genetic polymorphisms studied in the non-small-cell lung cancer translational field. Furthermore, it discusses about new potential biomarkers regarding lung cancer risk and prognosis.

INTRODUCTION

Currently, non-small cell lung cancer (NSCLC) is a neoplasm of worldwide importance due to its high incidence and mortality.(Patients in stage IV according to the TNM Classification of Malignant Tumors, of the American Joint Cancer Committee (AJCC),(have a median overall survival (OS) of 10 to 11 months after the treatments.(In 2011, the group from the University of Porto and University of Minho, in Portugal, published a review( that emphasized various studies related to the treatment of the advanced disease using treatments directed towards the main molecular pathways responsible for the carcinogenesis of NSCLC.( The epidermal growth factor (EGF) and its receptor, EGFR, have been shown to be very significant pathways in the carcinogenesis of lung neoplasm. The mutation of the EGFR at exons 19 and 21 was recently described as a predictor of a good response to the therapeutic use of tyrosine kinase inhibitors as a first, second, or third line of systemic treatment for advanced NSCLC, especially adenocarcinomas in non-smokers and Asians.( Additionally, the vascular endothelial growth factor (VEGF) is also intimately related to carcinogenesis of NSCLC.( Some studies(showed that certain genetic polymorphisms responsible for the regulation of the VEGF pathway may be associated with risk and prognosis in patients with NSCLC.( In this way, the objective of this article was to briefly review important aspects related to the main target-therapies approved for treating advanced NSCLC and potential biomarkers.

TARGET THERAPIES

Vascular endothelial growth factor

In 2009, the AVAiL study was very important for the approval, in Europe and the United States, of the use of bevacizumab, a monoclonal antibody against VEGF, in advanced-stage NSCLC.(Nevertheless, posterior analysis of these results implied discontinuation of bevacizumab in advanced NSCLC since the cost-benefit association was not confirmed as to an increase in OS (only about 2 months), according to the European Medicines Agency (EMA).(

Epidermal growth factor

In 2010, other studies(demonstrated the superiority of geftinib, an EGFR tyrosine kinase inhibitor as first line treatment of patients with advanced NSCLC, presenting with EGFR mutation at exons 19 and 21. Since then, there has been a great advance in the treatment results of these patients. The EGFR tyrosine kinase inhibitors showed excellent results as to longer OS in stage-IV patients, mutated EGFR, and especially Asian non-smokers.(

EML4-ALK Fusion

The fusion of EML4-ALK (echinoderm microtubule-associated protein-like 4 – anaplastic lymphoma kinase) was identified as having a significant role in the clinical management of a small subgroup of patients (about 6%) with NSCLC, especially adenocarcinomas, who were non-smokers and young.(Some studies in this regard,( although yet with small number of patients, demonstrated that crizotinib, an ALK tyrosine kinase inhibitor, showed an excellent overall response (approximately 57%) to treatment in EML4-ALK-positive patients with advanced disease.( Thus, the role of EML4-ALK and of crizotinib seems to be promising within this context, although broader Phase II studies are necessary to establish, with detail, all these aspects.

BIOMARKERS AND GENETIC POLYMORPHISMS

There is, however, a great need to try to stratify patients using biomarkers related specifically to the risk of developing the neoplasm and to the prognosis in various stages. Nevertheless, a few practical questions also arise: to what extent is it possible to obtain biological samples for biomarker investigation? Are there plausible instruments for intervention in this stratified population? Can these approaches, in fact, influence the clinical progression of these patients? Currently, by the recommendations of the National Cancer Comprehensive Network (NCCN), in the United States, approve the use for low-dose computed axial tomography (CAT) of the chest to trace lung carcinoma in individuals aged over 55 years and a smoking load of more than 30 pack-years (PYs).( In 2012, in Portugal, our group was able to demonstrate an association between the susceptibility of the NSCLC and genetic polymorphism of EGF+61 A/G.(2 5 ) Considering that the determination of this genetic polymorphism consists of a low-cost and practical test, since it is obtained from peripheral blood samples, we believe that the use of this biomarker may be useful in the future for improving tracking of lung carcinoma, optimizing the selection of patients elegible for low-dose chest CAT, and consequently, the financial resources available for this imaging test. On the other hand, we also know that the evaluation of germinating line genetic polymorphisms is performed by DNA extraction of peripheral blood using complete blood count (CBC) tubes containing EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid). Thus, the implementation of certain genetic polymorphisms in clinical practice is extremely practical and feasible, with the potential to generate great benefit for the patients considered.(Keeping these aspects in mind, a strong new trend in studies arises, which tries to investigate the role of genetic polymorphisms as prognostic biomarkers for NSCLC. Those that stand out are the pathways linking VEGF and the CLPTM1L (cleft lip palate transmembrane-like receptor 1).(By means of genome wide association studies (GWAS,) polymorphic variants of susceptibility to lung cancer were detected in chromosomes 5p15.33, 6p21, and 15q25.(Specifically, the variants rs2736100, located at intron 2 of telomerase reverse transcriptase (TERT) and rs401681 of CLPTM1L C/T, in 5p15.33, are associated with lung adenocarcinomas.

Therefore, from this point on, genetic polymorphisms have become an emphasized theme in translational studies, with the objective of creating a bridge between basic research and clinical applicability for the study of NSCLC in several European and worldwide centers.

CONCLUSION

Finally, the clinical and therapeutic approaches of lung cancer have had great advances over the last few decades by means of translational studies that identified predictive biomarkers already established in clinical practice, such as the of EGFR mutation and the of ALK-EML4 fusion. These are associated with the choice of target therapies, such as erlotinib, gefitinib and, more recently, crizotinib. In the future, new biomarkers should appear with the use of certain polymorphic variations of the germinative line, such as EGF+61 A/G,VEGF – 460 C/T, and CLPTM1L C/T, as biomarkers of risk and prognosis of non-small cell lung cancer, and may be an additional help to clinical oncologists during treatment of these patients. Nevertheless, prospective and randomized studies are still necessary to validate the potential value of these findings.

INTRODUÇÃO

Atualmente, o carcinoma de pulmão de células não pequenas (CPCNP) consiste numa neoplasia de importância mundial, devido à sua elevada incidência e mortalidade.( Doentes com estádio IV, de acordo com a Classificação de Tumores Malignos (Classificação TNM), do American Joint Cancer Comittee (AJCC),( apresentam uma sobrevivência global (SG) mediana de 10 a 11 meses após os tratamentos.( Em 2011, o grupo da Universidade do Porto e da Universidade do Minho, em Portugal, publicou revisão( que enfatizou os vários estudos relacionados ao tratamento da doença avançada utilizando terapêuticas dirigidas às principais vias moleculares responsáveis pela carcinogênese do CPCNP.( O fator de crescimento epidérmico (EGF, do inglês epidermal growth factor) e seu receptor (EGFR) têm sido demonstrados como vias muito importantes na carcinogênese da neoplasia do pulmão. A mutação do EGFR nos éxons 19 e 21 foi recentemente descrita como preditora de boa resposta ao uso de terapêuticas inibidoras da tirosina quinase em primeira, segunda ou terceira linha de tratamento sistêmico para CPCNP avançado, especialmente os adenocarcinomas, não fumantes e asiáticos.( Além disso, o factor de crecimento endotelial vascular (VEGF, do inglês vascular endothelial growth factor) também encontra-se intimamente relacionado com a carcinogênese do CPCNP.( Alguns estudos( mostraram que determinados polimorfismos genéticos responsáveis pela regulação da via do VEGF podem estar associados ao risco e ao prognóstico em doentes com CPCNP.( Dessa forma, o objetivo deste artigo foi rever brevemente aspectos importantes relacionados às principais terapêuticas-alvo aprovadas para o tratamento do CPCNP avançado e potenciais biomarcadores.

TERAPÊUTICAS-ALVO

Fator de crescimento endotelial vascular

Em 2009, o estudo AVAiL foi bastante importante para a aprovação, na Europa e nos Estados Unidos, da utilização do bevacizumabe, um anti-corpo monoclonal contra o VEGF, no CPCNP em estádio avançado.( No entanto, a análise posterior desses resultados implicou na retirada da utilização do bevacizumabe no CPCNP avançado, pois, segundo a European Medicines Agency (EMA), não se comprovou a relação custo-benefício, no que diz respeito ao aumento da SG (cerca de apenas 2 meses).(

Fator de crescimento epidérmico

Em 2010, outros estudos(demonstraram a superioridade do geftinib, um inibidor da tirosina quinase do EGFR, no tratamento de primeira linha de pacientes com CPCNP avançado, apresentando a mutação do EGFR nos éxons 19 e 21. A partir de então, houve grande avanço nos resultados do tratamento desses pacientes. Os fármacos inibidores da tirosina quinase do EGFR mostraram excelentes resultados no que diz respeito ao aumento da SG nos doentes em estádio IV, EGFR mutado e principalmente não fumantes asiáticos(.

FUSÃO EML4-ALK

A fusão do EML4-ALK (sigla em inglês para echinoderm microtubule-associated protein-like 4 – anaplastic lymphoma kinase) foi identificada como tendo um importante papel na abordagem clínica de um pequeno subgrupo de pacientes (cerca de 6%) com CPCNP, especialmente adenocarcinomas, não fumantes e jovens.( Nesse contexto, alguns estudos,( embora ainda com poucos pacientes, demostraram que o crizotinib, uma molécula inibidora da tirosina quinase do ALK, apresentou excelente resposta global (aproximadamente 57%) ao tratamento em pacientes com doença avançada EML4-ALK positivos.( Assim, o papel do EML4-ALK e do crizotinib parece promissor nesse contexto, embora estudos mais alargados, de fase II, são necessários para estabelecer, com pormenores, todos esses aspectos.

BIOMARCADORES E POLIMORFISMOS GENÉTICOS

Há, portanto, uma imensa necessidade de tentar estratificar os pacientes utilizando-se biomarcadores relacionados especificamente ao risco de desenvolver a neoplasia e ao prognóstico em diversos estádios. No entanto, surgem também algumas perguntas práticas: até que ponto é possível obter amostras biológicas para a pesquisa de biomarcadores? Existem instrumentos plausíveis para intervir nessa população estratificada? Será que essas abordagens podem influenciar, de fato, a evolução clínica desses pacientes? Atualmente, foi aprovada, pelas recomendações americanas do National Cancer Comprehensive Network (NCCN), a utilização de tomografia-axial-computadorizada (TAC) torácica de baixa dose para o rastreio do carcinoma de pulmão em indivíduos com mais de 55 anos e carga tabágica acima de 30 Unidades Maço Ano (UMA).( Em 2012, em Portugal, o nosso grupo conseguiu demonstrar uma associação entre a suscetibilidade do CPCNP e o polimorfismo genético do EGF+61 A/G.( Considerando que a determinação desse polimorfismo genético consiste num exame de baixo custo e bastante prático, por ser obtido de amostras de sangue periférico, acreditamos que a utilização desse biomarcador pode, no futuro, ser útil para melhorar o rastreio do carcinoma de pulmão, otimizando a seleção de pacientes elegíveis para TAC de baixa dose e, consequentemente, os recursos financeiros disponíveis para esse exame de imagem. Por outro lado, também sabemos que a avaliação de polimorfismos genéticos da linha germinativa são efetuados por meio da extração de DNA por sangue periférico, utilizando tubos de hemograma, contendo EDTA (do inglês ethylenediaminetetraacetic acid). Assim, a implementação de determinados polimorfismos genéticos na prática clínica é algo extremamente prático e factível, com o potencial de gerar grande benefício para os pacientes em questão.( Tendo em vista esses aspectos, nasce uma forte vertente de estudos, que tentam investigar o papel de polimorfismos genéticos como biomarcadores de prognóstico do CPCNP. Em destaque, estão as vias do ligando VEGF e do receptor do CLPTM1L (do inglês cleft lip palate transmembrane-like receptor 1).( Por meio de estudos de associação de genoma completo (GWAS, genome wide association studies) foram detectadas variantes polimórficas de suscetibilidade ao câncer de pulmão nos cromossomo 5p15.33, 6p21 e 15q25.( Especificamente, as variantes rs2736100, localizadas no íntron 2 do TERT (telomerase reverse transcriptase) e rs401681 do (CLPTM1L C/T), em 5p15.33, estão associadas a adenocarcinomas do pulmão.

Portanto, a partir desse ponto, os polimorfismos genéticos passaram a ser um tema de destaque em estudos translacionais, com o objetivo de criar uma ponte entre a pesquisa básica e a aplicabilidade clínica para o estudo do CPCNP em vários centros europeus e ao nível mundial.

CONCLUSÃO

Em resumo, as abordagens clínica e terapêutica do carcinoma de pulmão tiveram um grande avanço nas últimas décadas, por meio de estudos translacionais que identificaram biomarcadores preditivos já estabelecidos na prática clínica, como a mutação do EGFR e a fusão ALK-EML4, que se econtram associados à escolha de terapêuticas-alvo como o erlotinibe, gefitinibe e, mais recentemente, o crizotinib. No futuro, novos biomarcadores devem surgir, por meio da utilização de determinadas variações polimórficas da linha germinativa, como o EGF+61 A/G, o VEGF – 460 C/T e o CLPTM1L C/T, como biomarcadores de risco e prognóstico do carcinoma de pulmão de células não pequenas, podendo constituir uma ajuda adicional aos oncologistas clínicos durante a abordagem desses pacientes. No entanto, estudos prospectivos e randomizados são ainda necessários para validar o potencial valor desses achados.