Exploring systemic hypoxia and liquid biopsy in neuroendocrine tumors: genomic characterization, biomarkers and potential therapeutic implications

Els feocromocitomes i paragangliomes (PPGL) són tumors neuroendocrins rars amb mutacions germinals o somàtiques en fins a 20 gens de susceptibilitat, inclòs l’EPAS1, que codifica el factor induïble per hipòxia 2α (HIF2α) i exerceix un paper clau en l’adaptació cel·lular a nivells disminuïts d’oxigen. La resecció de PPGL sol ser curativa en casos localitzats, però al voltant del 15% dels pacients desenvolupa metàstasi, fet que subratlla la necessitat de biomarcadors pronòstics per orientar la gestió clínica. Aquesta tesi inclou dos estudis complementaris: el primer explora el desenvolupament tumoral sota hipòxia sistèmica crònica en pacients amb cardiopatia congènita cianòtica (CCHD), i el segon avalua l’ADN tumoral circulant (ctDNA) com a biomarcador pronòstic no invasiu en PPGL metastàtic (mPPGL). Els pacients amb CCHD presenten hipòxia crònica i major risc de desenvolupar PPGL. S’han descrit mutacions somàtiques d’EPAS1 en petites cohorts de CCHD-PPGL, però els mecanismes moleculars encara no s’han aclarit. Hipotetitzem que aquests pacients representen un model humà únic per estudiar la tumorigènesi induïda per EPAS1 sota hipòxia crònica, amb la hipòxia des del naixement exercint efectes diferents respecte a la de desenvolupament tardà. Vam establir un Consorci Internacional CCHD-PPGL, generant i integrant dades clíniques, anàlisis multiòmiques i experiments in vitro. Vam analitzar 27 pacients amb CCHD i 38 tumors. EPAS1 va mostrar un paper adaptatiu en PPGL sota hipòxia sistèmica crònica, reflectint mecanismes genètics observats en poblacions d’alta muntanya com tibetans i sherpes. El perfil molecular va revelar deficiències en la reparació de l’ADN, inestabilitat genòmica i major selecció de mutacions activadores d’EPAS1, amb freqüències de fins al 90%, imitant la selecció positiva observada en poblacions d’altitud. La seqüenciació d’ARN massiva i a nivell de cèl·lula única, i anàlisis funcionals in vitro, van demostrar que les mutacions d’EPAS1 promouen l’expressió de COX4I2, reduint el consum d’oxigen i afavorint la supervivència i proliferació cel·lular en hipòxia. Dades clíniques van mostrar que la hipòxia sistèmica exerceix efectes tumorigènics dependents del teixit i del temps, especialment en cèl·lules neuroendocrines sensibles a l’oxigen durant una finestra postnatal. Aquests resultats suggereixen que els mecanismes d’adaptació impulsats per EPAS1 en poblacions d’alta muntanya ofereixen un model per l’evolució tumoral sota estrès hipòxic i il·lustren com les adaptacions naturals poden aportar informació sobre la biologia del càncer. Tot i que la majoria de pacients amb mPPGL es mantenen estables després de la cirurgia, un grup presenta progressió ràpida i mal pronòstic. Malgrat la identificació d’alguns marcadors d’agressivitat, no hi ha biomarcadors fiables per predir l’evolució clínica. Vam proposar que la biòpsia líquida basada en ctDNA podria servir com a eina pronòstica no invasiva. Vam crear un Consorci Internacional de Biòpsia Líquida en mPPGL mitjançant les xarxes ENS@T i A5, recollint 290 mostres de plasma de 189 pacients, inclosos 156 amb mPPGL i un seguiment mitjà de 543 dies. Totes les mostres van ser sotmeses a seqüenciació genòmica completa de baixa cobertura (shWGS) per quantificar el ctDNA com a fracció tumoral (TF). Basalment, el ctDNA es va detectar en el 15,4% (24/156) dels casos metastàtics; entre ells, el 87% va presentar progressió o defunció. El ctDNA detectable es va associar amb pitjor pronòstic (HR 11,03; IC 95% 4,75–25,67; p<0,001). Un llindar de TF > 6% va identificar pacients amb pronòstic desfavorable (HR 21,35; IC 95% 8,53–53,45) i supervivència a 24 mesos del 18% respecte al 88% en pacients amb TF ≤ 6% (p<0,001). El seguiment longitudinal del ctDNA es va correlacionar amb la progressió tumoral, reforçant el seu valor per monitorització en temps real. En conjunt, l’avaluació basal del ctDNA va demostrar ser factible i emergeix com un prometedor biomarcador pronòstic per identificar pacients d’alt risc i facilitar estratègies terapèutiques personalitzades.