Generación de modelos preclínicos predictivos para la evaluación de nuevas estrategias terapéuticas para pacientes con carcinoma de pulmón no microcítico con mutación en KRAS

Resumen

El cáncer de pulmón es la principal causa de muerte por cáncer en todo el mundo debido, al menos parcialmente, a la escasez de terapias eficaces. Este hecho es particularmente relevante en algunos subtipos moleculares como el que presenta mutaciones en KRAS, que es el gen conductor mutado más frecuente en el cáncer de pulmón no microcítico (CPNM), y que subyace al 20-30% de los adenocarcinomas de pulmón. A pesar de los esfuerzos en este sentido durante las últimas 4 décadas todavía no contamos con estrategias terapéuticas específicas válidas en este contexto. Por lo tanto, existe una necesidad de desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para estos pacientes y para ello es necesario generar nuevos y mejores modelos preclínicos realmente predictivos de respuesta que permitan testar de forma óptima y eficaz. Los modelos derivados de tumores de pacientes, como los xenoinjertos derivados de paciente (PDX) in vivo y los organoides in vitro recapitulan más fielmente la complejidad y heterogeneidad del cáncer humano que otros modelos, y pudieran representar mejores herramientas experimentales no solo para testar nuevas terapias sino también para la búsqueda de biomarcadores de respuesta, y, por tanto, favorecer la implementación de la medicina de precisión en el CPNM. En esta tesis, hemos generado y caracterizado tres colecciones de modelos preclínicos de CPNM: dos de modelos in vivo, modelos PDX y modelos PDX humanizados, y una colección de modelos 3D in vitro para el cribado de fármacos, compuesta por organoides derivados de PDX (PDXDO). Hemos demostrado que los 45 modelos PDX establecidos conservan a lo largo de los pases las características histológicas y moleculares de los tumores de los pacientes de los que derivan. Además, nuestra colección de modelos PDX representa fielmente la diversidad de las alteraciones moleculares que se encuentran en la clínica, y pudieran predecir la respuesta a los fármacos utilizados en la práctica clínica. Del mismo modo, los PDXDO mantienen la morfología y el perfil molecular de los tumores de los que derivan, tanto la presencia de las alteraciones genómicas conductoras de cada modelo PDX, como su frecuencia alélica, lo que demuestra la conservación de la heterogeneidad del tumor en el cultivo in vitro. Adicionalmente, desarrollamos modelos PDX humanizados en los que poder testar combinaciones con inmunoterapia, en los que confirmamos la infiltración de células T humanas en los tumores y una reducción del crecimiento tumoral con el tratamiento con anticuerpos contra el receptor de muerte programada (PD-1).Una vez generadas, caracterizadas y demostrado el papel predictivo de respuesta de nuestras tres colecciones de modelos preclínicos, fueron utilizadas para testar y analizar la respuesta a dos combinaciones terapéuticas dirigidas al adenocarcinoma de pulmón con mutación en KRAS, que incluían el inhibidor de ciclinas dependientes de quinasas 4 y 6 (CDK4/6) más un inhibidor de la quinasa regulada por señales extracelulares (ERK1/2) o un anticuerpo anti-PD-1. La combinación del inhibidor de CDK4/6 con el inhibidor de ERK1/2, demostró ser más eficaz que el tratamiento de los fármacos en monoterapia. Además, la combinación era también efectiva en aquellos modelos in vitro e in vivo que presentaban resistencia al inhibidor de CDK4/6 en monoterapia. El tratamiento en combinación aumentaba a nivel transcriptómico la inhibición de todas las vías implicadas en ciclo celular en mayor medida que el tratamiento en monoterapia, y revertía la activación mediada por el tratamiento con el inhibidor de CDK4/6 en monoterapia sobre las vías de PI3K y WNT, lo que podría subyacer a la sinergia. Sin embargo, la otra combinación testada, el inhibidor de CDK4/6 con un anticuerpo anti-PD-1, no mostró mayor eficacia en comparación con el inhibidor de CDK4/6 en monoterapia en ninguno de nuestros modelos in vitro e in vivo humanizados.