Associatie tussen genetische varianten en oesofagitis bij NSCLC-patiënten behandeld met platinahoudend chemotherapie en radiotherapie: een prospectieve observationele studie

Met jaarlijks ruim 14.000 nieuwe diagnoses in Nederland is longkanker één van de meest voorkomende kankersoorten. In ongeveer 70% van de gevallen betreft het niet-kleincellig longcarcinoom (NSCLC) [1]. Behandelopties voor NSCLC zijn chirurgie en combinaties van chemo-, radio- en/of immuuntherapie. Deze behandelingen vertonen echter aanzienlijke variabiliteit in effectiviteit en toxiciteit [2-4].

Tot 25% van de patiënten met lokaal gevorderd NSCLC ontwikkelt oesofagitis tijdens behandeling met chemoradiotherapie [5]. Bestraling in het thoracale gebied leidt tot DNA-breuken in zowel maligne als benigne cellen, wat kan leiden tot oesofagitis [6]. Chemo- en immuuntherapie kunnen ontstekingen in het gastro-intestinale systeem veroorzaken: chemo-geïnduceerde toxiciteit hangt samen met upregulatie van pro-inflammatoire cascades, terwijl de toxiciteit van immuuntherapie meer auto-immuun gerelateerd lijkt [7-11].

Oesofagitis kan invaliderend zijn door slikproblemen en pijn, en complicaties als infecties of ondervoeding komen voor. Ernstige gevallen vereisen interventie om de genezing van de slokdarm te bevorderen. De te nemen interventies kunnen de behandeling negatief beïnvloeden. Preventie van oesofagitis is dan ook van groot belang [6, 11-13].

Eerdere studies hebben laten zien dat genetische varianten het optreden van straling-geïnduceerde oesofagitis kunnen beïnvloeden [14]. Over de invloed van genetische varianten op het ontwikkelen van oesofagitis bij chemotherapie, eventueel in combinatie met immuuntherapie, is veel minder bekend [14]. Dit onderzoek heeft als primair doel het valideren van genetische risicofactoren voor oesofagitis bij patiënten met NSCLC die eerstelijns platinahoudende chemo- en radiotherapie ondergaan. Secundaire doelen zijn het vaststellen van de incidentie en ernst van oesofagitis, en de invloed van patiënt- en behandelingskenmerken op het risico op oesofagitis.

Deze studie is onderdeel van het prospectieve observationele PGxLUNG-onderzoek, waarvan de opzet elders is beschreven [15]. De studie includeerde 350 patiënten met NSCLC ouder dan 18 jaar, die een eerstelijnsbehandeling met platinahoudende chemotherapie ontvingen, al dan niet gecombineerd met radiotherapie. Patiënten werden geworven in zes Nederlandse ziekenhuizen tussen februari 2016 en augustus 2019, met een follow-up van een jaar.

Voor deze studie zijn alle patiënten van de PGxLUNG-studie geïncludeerd, met uitzondering van de niet-gegenotypeerde patiënten (n = 11), patiënten van niet-Europese afkomst (n = 17) en patiënten die vóór aanvang van de therapie waren overleden (n = 2). De uiteindelijke onderzoekspopulatie bestond uit 320 patiënten.

De ernst van oesofagitis werd door de behandelend arts beoordeeld op basis van klachten en geclassificeerd volgens de Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE, versie 4.03 [16], tabel 1) vóór start van de behandeling (week 0), en op 3, 6, 9 weken en 3, 6, 12 maanden na de start van de behandeling. Een CTCAE-score van 2 of hoger werd geclassificeerd als ernstig: deze score vereist interventie in het behandelregime om de genezing van de slokdarm te bevorderen [6,11].

Genetische varianten werden geselecteerd op basis van literatuuronderzoek in PubMed en Embase. Voor 52 single nucleotide polymorphisms (SNP’s) werd een statistisch significante associatie (P < 0,05) en het ontstaan van oesofagitis gevonden.

DNA werd geïsoleerd uit ethyleendiaminetetra-azijnzuur (EDTA)-bloed met behulp van de EZ1 DNA Blood 200 μl kit (Qiagen, Hilden, Duitsland) en geanalyseerd met de Infinium Global Screening Array-24 Kit (Illumina, San Diego, CA). De varianten zoals gevonden in de literatuur én met een test op de array, werden geselecteerd voor analyse. Uitzondering hierop waren de varianten in oncogenen (n = 3). In totaal werden 28 SNP’s geanalyseerd.

De associatie tussen genetische varianten en oesofagitis werd geanalyseerd met uni- en multivariate logistische regressieanalyses en uitgedrukt als odds ratio (OR) met bijbehorende 95%-betrouwbaarheidsintervallen (BI). De associaties zijn getest in zowel een dominant als recessief model. In het dominante model bestond het referentiegenotype uit het homozygoot genotype van het referentieallel volgens de ALFA-database, referentiegenoom 37 [17]. In het recessieve model bestond de referentiegroep uit alle dragers van het referentieallel.

Co-varianten en/of effectmodificatoren in de multivariate analyse zijn geselecteerd op basis van statistische significantie (P < 0,10) in de univariate analyse. Gekeken is naar het effect van geslacht, leeftijd, NSCLC-stadiëring, histologie, Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG)-score, roken, aantal cycli chemotherapie en het oesofageale stralingsvolume.

Voor correctie bij meervoudige tests werd de fout-positieve ontdekkingsratio (FDR) op 5% ingesteld volgens de Benjamini-Hochberg procedure. Het number needed to genotype (NNG) werd berekend om de genotyperingsefficiëntie voor oesofagitis te bepalen [18].

De meerderheid van de patiënten was gediagnosticeerd met stadium III (43,8%) of IV (44,4%) NSCLC (tabel 2). Van de 320 patiënten werd 55% (n = 177) behandeld met chemotherapie (soms gecombineerd met immuuntherapie) en 45% (n = 143) met chemoradiotherapie.

Bij patiënten zonder radiotherapie was dit 0,6%, zie figuur 1. Ernstige oesofagitis komt 2,5 keer vaker voor bij patiënten met concurrent chemoradiotherapie dan bij sequentiële chemoradiotherapie (37,9% versus 15,3%).

Voor de associatieanalyse zijn alleen de patiënten geselecteerd waarbij radiotherapie onderdeel was van de behandeling (n = 143). Er is gecorrigeerd voor de Charlson Comorbidity Index-score (CCI-score) en het type radiotherapie (sequentieel of concurrent). Er zijn drie SNP’s gevonden die significant geassocieerd zijn met het ontstaan van oesofagitis graad 2 of hoger (zie tabel 3). Patiënten met het GG-genotype (homozygoot alternatief allel) van OGG1 hadden een 7,6 keer verhoogd risico op het ontwikkelen van ernstige oesofagitis (95%-BI: 1,2-50,9). Het AA-genotype (homozygoot alternatief allel) van RPS6KB2 gaf een 3,2 keer verhoogd risico (95%-BI: 1,1-9,4) en het TT-genotype (homozygoot referentie allel) van ERCC2 een 2,5 keer verhoogd risico (95%-BI: 1,1-5,0) op het ontstaan van ernstige oesofagitis. Na correctie voor meervoudige tests waren de associaties niet meer statistisch significant. Voor OGG1, RPSK6B2 en ERCC2 zijn respectievelijk de volgende NNG gevonden: 45, 20 en 17.

Ernstige oesofagitis komt vaak voor bij patiënten die behandeld worden met chemoradiotherapie. De incidentie is hoger bij patiënten die concurrent worden behandeld met chemo- en radiotherapie dan bij patiënten die een sequentiële behandeling krijgen.

SNP’s in OGG1 (rs1052133), RPS6KB2 (rs10274) en ERCC2 (rs13181) zijn geassocieerd met het ontstaan van ernstige oesofagitis. OGG1 codeert voor het enzym 8-oxoguanine DNA glycosylase en speelt een rol in het herstel van oxidatieve DNA-schade door geoxideerd guanine te herkennen en te verwijderen [19,20]. Expressie van het GG-genotype geeft een bijna achtvoudig verhoogd risico op het ontstaan van ernstige oesofagitis. Dit is een bevestiging van de eerder gepubliceerde bevindingen van Li et al. (OR = 2,3) [5]. SNP’s in OGG1 zijn gekoppeld aan verschillende ziektebeelden [21]. Gezien deze eerdere bevindingen is het duidelijk dat rs1052133 invloed heeft op de enzymactiviteit van 8-oxoguanine DNA glycosylase en daarmee op de blootstelling aan oxidatieve stress, het verstoren van cytokinenbalans en immuunreacties [19-23].

RPS6KB2, of ribosomaal eiwit S6 kinase B2, is betrokken bij de regulatie van celgroei, -proliferatie, en -overleving. Activering van dit enzym leidt tot eiwitsynthese en celproliferatie. Verandering in expressie van dit gen kan leiden tot overmatige eiwitsynthese, abnormale celgroei en vrijgifte van pro-inflammatoire cytokines [5,24,25]. Al deze processen kunnen triggers zijn voor ontstekingsreacties en daarmee oesofagitis. In het PGxLUNG-cohort is het AA-genotype geassocieerd met een verhoogd risico op het ontwikkelen van ernstige oesofagitis (OR = 3,2). Dit staat in contrast met de bevindingen van de studie van Li et al. [5], waar het AA-genotype juist beschermende effecten had. Effecten van het genotype op de enzymactiviteit zijn tot op heden niet beschreven.

Excision Repair Cross-Complementation Group 2 (ERCC2,ook bekend als XPD) maakt deel uit van het nucleotide-excisieherstel (NER)-mechanisme van het DNA. Ruim 60% van de patiënten bezit ten minste één G-allel, waarbij dragerschap van dit allel geassocieerd is met een beschermend effect tegen ernstige oesofagitis. Rs13181 is de meest bestudeerde SNP in ERCC2. Hoewel de resultaten niet overal consistent zijn, komen onze resultaten overeen met die van Zhang et al. [14] (hazard ratio = 0,51). Genexpressie en enzymactiviteit testen laten tot nu toe geen eenduidig antwoord zien, mogelijk vanwege de complexe ERCC2/XPD-route [26,27].

Oesofagitis graad 2 of hoger komt zelden voor bij patiënten die worden behandeld met alleen platinahoudende chemotherapie (al dan niet in combinatie met immuuntherapie). Wanneer radiotherapie ook onderdeel is van de behandeling, ontwikkelt ongeveer een kwart van de patiënten ernstige oesofagitis. Ernstige oesofagitis komt vaker voor wanneer chemo- en radiotherapie concurrent worden gegeven.

Meer duidelijkheid over de gevolgen van de genetische varianten op genexpressie, enzymfunctie en/of moleculaire mechanisme bij patiënten met NSCLC die radiotherapie ondergaan, is nodig. Wanneer het onderliggende mechanisme voldoende plausibel is bevestigd, kan genotypering worden overwogen als onderdeel van de dagelijkse klinische praktijk. Hiermee kan in de toekomst een minder belastend radiotherapieregime worden overwogen op basis van het genotype van de patiënt.