Causes de la resistència al tractament amb inhibidors de BRAF+MEK en el melanoma cutani mutat en BRAF: Identificació de biomarcadors per optimitzar la selecció terapèutica en la malaltia avançada

Abstract

[cat] El melanoma cutani representa un 10% dels tumors cutanis però n’és el més agressiu. Molecularment, la via de carcinogènesi principal és la presència de mutacions drivers que activen constitutivament la via de les MAPK, la qual regula la proliferació, el creixement i la migració cel·lular i està sovint hiperactivada en diversos tipus de càncer. En el melanoma cutani, la mutació més comuna és en el gen BRAF, present en el 52% dels pacients. Actualment, les teràpies sistèmiques principals aprovades per al melanoma cutani avançat BRAF mutat inclouen la immunoteràpia, basada en inhibidors dels punts de control del sistema immune, i la teràpia dirigida, que combina inhibidors de les proteïnes BRAF i MEK. La decisió sobre si administrar immunoteràpia o teràpia dirigida és controvertida i actualment es regeix principalment per criteris clínics. És crucial identificar biomarcadors per seleccionar la millor opció terapèutica en primera línia, objectiu principal de l’estudi I d’aquesta tesi. Una altra complicació important en aquests pacients és la resistència adquirida als inhibidors de BRAF+MEK. Encara que la selecció clonal genètica té un paper inqüestionable, estudis recents corroboren la importància de la resistència no genètica, essent el canvi de fenotip cel·lular un dels principals mecanismes descrits. L’estudi dels mecanismes transcriptòmics que causen resistència a la teràpia dirigida, amb l’objectiu de trobar nous biomarcadors que puguin ser dianes terapèutiques després de l’esmentada teràpia, és un altre dels objectius principals d’aquest projecte (estudi II). L’anàlisi de l'expressió gènica diferencial entre pacients amb melanoma metastàtic BRAF mutat, amb diferents nivells d’eficàcia terapèutica al tractament amb teràpia dirigida o immunoteràpia, ha permès identificar un conjunt de candidats (CCL21, GHR i CXCL8) com a biomarcadors per a la selecció de la millor opció terapèutica personalitzada. Atès que el maneig del tractament del melanoma ha canviat durant el transcurs d’aquest projecte i molts pacients es tracten amb immunoteràpia adjuvant, el nombre de pacients reclutats en el marc metastàtic, amb teixit no prèviament tractat amb immunoteràpia adjuvant, va ser escàs en la cohort de validació, fet que impedia una validació precisa dels biomarcadors en aquest escenari. No obstant això, es va estudiar la signatura en el subgrup de pacients tractats amb immunoteràpia adjuvant i CCL21 es va postular com un potencial biomarcador d’alt benefici clínic al tractament amb immunoteràpia adjuvant. En l’estudi dels mecanismes transcripcionals no genètics de resistència adquirida a teràpia dirigida, hem observat, en un model in vitro, que durant l’adquisició de resistència es produeix un empobriment de clons cel·lulars amb expressió de gens associats amb la diferenciació del melanoma i, d’altra banda, un enriquiment de clons que expressen gens característics de fenotips cel·lulars de tipus “invasiu” i “mesenquimal”. Amb diferents criteris de selecció estadístics i bibliogràfics, hem identificat el gen SPOCK1, sobreexpressat en les cèl·lules resistents, com a potencial biomarcador. Mitjançant anàlisis funcionals in vitro, no hem observat que la inhibició del gen SPOCK1 revertís la resistència als inhibidors de BRAF+MEK, per tant, no s’ha pogut demostrar la seva implicació directa en els processos moleculars d’adquisició de resistència a la teràpia. Tanmateix, la inhibició del gen sí reduïa la proliferació, la capacitat de migració i la invasió cel·lular, reforçant el paper de SPOCK1 en el desenvolupament d’un fenotip cel·lular de tipus mesenquimal i posicionant-lo com una potencial diana terapèutica en el context de la resistència a teràpia dirigida.

[eng] Cutaneous melanoma accounts for approximately 10% of skin tumors and is recognized as the most aggressive form. At the molecular level, the primary pathway involved in carcinogenesis is driven by mutations that constitutively activate the MAPK pathway, which regulates cell proliferation, growth, and migration. This pathway is often hyperactivated in various cancers. In cutaneous melanoma, the most common mutation occurs in the BRAF gene, found in 52% of patients. Currently, the main approved systemic therapies for advanced cutaneous melanoma with BRAF mutations include immunotherapy, based on immune checkpoint inhibitors, and targeted therapy, which involves the combination of BRAF and MEK inhibitors. The choice between immunotherapy and targeted therapy remains controversial and is primarily guided by clinical criteria. Identifying biomarkers to optimize the selection of the most appropriate first-line therapeutic option is a crucial objective of this thesis (Study I). Another significant challenge in these patients is the acquisition of resistance to BRAF+MEK inhibitors. Although genetic clonal selection is undeniably involved, recent studies have highlighted the importance of non-genetic mechanisms of resistance, with phenotype switching being one of the primary mechanisms described. Investigating the transcriptomic mechanisms underlying resistance to targeted therapy, with the aim of identifying new biomarkers that could serve as therapeutic targets after resistance develops, constitutes another key objective of this project (Study II). Differential gene expression analysis in patients with metastatic BRAF-mutated melanoma, exhibiting varying levels of therapeutic response to targeted therapy or immunotherapy, has identified several candidates (CCL21, GHR, and CXCL8) as potential biomarkers for selecting the most effective personalized therapeutic option. Given the recent changes in melanoma treatment practices during this project, with an increasing number of patients receiving adjuvant immunotherapy, the recruitment of patients in the metastatic setting for the validation cohort was limited. Nonetheless, the biomarker signature was examined in a subgroup of patients treated with adjuvant immunotherapy, with CCL21 emerging as a potential biomarker indicating a high clinical benefit for adjuvant immunotherapy. In the investigation of non-genetic transcriptional mechanisms associated with acquired resistance to targeted therapy, we observed in an in vitro model that the acquisition of resistance involves the depletion of cellular clones expressing genes associated with melanoma differentiation and the enrichment of clones expressing genes characteristic of invasive and mesenchymal-like cell phenotypes. Through the application of various selection criteria, both statistical and bibliographic, the SPOCK1 gene, which was overexpressed in resistant cells, was identified as a potential biomarker. Functional in vitro analyses revealed that inhibiting the SPOCK1 gene did not reverse resistance to BRAF+MEK inhibitors, suggesting that SPOCK1 does not directly contribute to the molecular processes underlying resistance acquisition. However, inhibiting SPOCK1 resulted in reduced cell proliferation, migration, and invasion, supporting its role in the development of a mesenchymal cell phenotype and suggesting its potential as a therapeutic target in the context of resistance to targeted therapy.