El rol del neumonólogo en el estudio

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Marcadores moleculares en NSCLC
PERSPECTIVAS
115
RAMR 2014;2:115-124
ISSN 1852 - 236X
El rol del neumonólogo en el estudio
de los marcadores moleculares en el
cáncer de pulmón no pequeñas células
Correspondencia:
Henri Colt
E-mail: [email protected]
Autores: Henri Colt1, Septimiu Murgu2
University of California Irvine – USA
The University of Chicago, USA
1
Recibido: 27.02.2014
Aceptado: 08.04.2014
2
La mayor parte de los paciente con cáncer de
pulmón son diagnosticados, estadificados o
re-estadificados utilizando muestras pequeñas
obtenidas a través de broncoscopía o punción
aspiración. En la era actual de tratamiento personalizado del cáncer de pulmón, el tejido no se
require solamente para el análisis histológicomorfológico sino también para el análisis molecular que ayuda a predecir los resultados de
determinadas terapias sistémicas.
Existen variedad de maneras de procesar las
muestras de pequeño volumen para el diagnóstico
y la tipificación molecular, las estrategias óptimas
varían de una institución a la otra, dependiendo
de la infraestructura, experiencia, recursos de
laboratorio y tecnología disponible. Este nuevo
paradigma en el cual la tipificación molecular de
rutina se ha transformado en standar de tratamiento requerirá un manejo más standartizado de
la adquisición y el procesamiento de los pequeños
especímenes1.
Especímenes de citología
La aspiración por aguja transbronquial (TBNA),
la percutánea bajo TC o la guiada por ecografía
endobronquial (EBUS) pueden proveer muestras
de cantidad y calidad suficientes para el diagnóstico y el análisis molecular. Las muestras deben ser
examinadas inmediatamente después de su obtención para determinar la presencia y cantidad de
sangre, material granular, pequeños fragmentos
de tejido, pus y material necrótico. La presencia
o ausencia de estos elementos debería verificarse
antes, durante y después de la preparación del
extendido. En el caso de los especímenes broncoscópicos, también debería verificarse la cantidad de
mucus y la presencia de fragmentos de cartílago.
Estos hallazgos macroscópicos pueden ser indicadores tempranos de la potencial utilidad diagnós-
tica de la muestra. Por ejemplo, una muestra de
citología que contiene material diagnóstico, muy
frecuentemente tiene un aspecto espeso, pálido y
de consistencia cremosa2, 3. Los extendidos en que
los fragmentos de tejido tienen un aspecto brillante
y granular, y la presencia de material granular son
más evidentes en los casos en que se encuentra un
carcinoma3.
Los especímenes citológicos de aspiración con
aguja fina probablemente son adecuados para
tipificación molecular. Por ejemplo, en un estudio
de 128 especímenes citológicos enviados para diagnóstico molecular (punción –FNA– transtorácica
y transbronquial en 67, FNAs extratorácica en
29, derrame pleural en 29 y lavado bronquial en
3), en 126 casos (98%) la muestra fue adecuada
para análisis de EGFR/KRAS y solamente 2 casos
no pudieron ser analizados debido a especímenes
pobremente preservados.
Varios estudios han descripto el uso de muestras
tomadas de forma rutinaria, tales como extendidos
o bloques celulares, para pruebas moleculares en
pacientes con cáncer de pulmón no pequeñas células (NSCLC)4-7. Algunas de las recomendaciones
propuestas para maximizar el rendimiento diagnóstico para diagnóstico molecular de las muestras
citológicas incluyen las siguientes:
1.Utilización de evaluación in situ (rapid on-site
evaluation o ROSE). La evaluación in situ de los
especímenes de citología asegura una celularidad
óptima, la cual es crítica para la subtificación del
NSCLC y ayuda a confirmar que hay suficiente
material para tipificación molecular8. El uso de
ROSE aumenta significativamente la precisión
diagnóstica y la costo-efectividad de la citología
torácica1, 9. Después del examen microscópico,
el citopatólogo comunica los hallazgos inmediatamente y notifica al operador cuándo se ha
obtenido suficiente material. Las muestras que
contienen solamente mucus o predominancia de
116
cartílago bronquial, que tienen pocos o ningún
linfocito, material necrótico y poco o nada de
material diagnóstico pueden ser de esta forma
tempranamente identificadas como inadecuadas. En esos casos, de ser posible se deberían
tomar más muestras.
2.Los extendidos se preparan utilizando métodos
de tinción standard. Las preparaciones de rutina
incluyen los extendidos secados al aire, teñidos
con Diff-Quik (DQ); los extendidos fijados con
alcohol y teñidos con hematoxilina-eosina o
Papanicolaou (H & E/Pap); los extendidos Thin
Prep, extendidos en monocapa celular, teñidos
con Papanicolaou, preparados por transferencia
de células en suspensión; y los bloques de células
teñidos con H & E (pellets de células embebidos
en parafina preparados usando centrifugación
de fluido de CytoLyt después del agregado de
HistoGel)8.
3.La subtipificación del NSCLC y el diagnóstico
de otros tumores debería seguir los criterios
citomorfológicos standard1, 8.Un panel típico
de inmunohistoquímica (IHQ) incluye thyroid
transcription factor-1 (TTF-1), p63/4A4, y citokeratinas de alto peso molecular (HMWCKs):
34bE12/CK903 yCK5/6.132
Los resultados de varios estudios clínicos muestran que los especímenes pequeños obtenidos por
EBUS-TBNA y otras modalidades son suficientes
para diagnóstico molecular siempre que la adquisición, manejo y procesamiento de las muestras se
realice de manera adecuada12-15. Esto requiere un
esfuerzo coordinado entre el equipo que obtiene
la muestra y el que procesa la citopatología y la
examina. Se han comunicado las siguientes recomendaciones para el manejo y procesamiento de
muestras de EBUS-TBNA o TBNA convencional
destinadas a análisis molecular16, 17.
1.Cada aspirado se coloca sobre una lámina de
vidrio, ya sea inyectando aire desde la jeringa
a través de la misma aguja o reemplazando la
(jeringa) aguja con un estilete. Luego se inyecta
solución salina a través de la aguja de EBUS
dentro de la solución de Cytolyt para recuperar
las células remanentes. De este material colocado sobre los vidrios se pueden seleccionar
todas las partículas de tejido blanquecinas
separándolas del mucus-sangre y preparando
con ellas dos extendidos. Al resto de la muestra,
se la deja en su vidrio original para que forme
un coágulo. Uno de los extendidos se seca con
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aire para ROSE usando tinción de Diff Quick o
Giemsa y el segundo se coloca en etanol al 95%
para tinción con Pap, (después de chequear la
calidad de la muestra microscópicamente) para
aumentar el detalle de los núcleos celulares17, 18.
Los extendidos preparados en fresco (levantando el cubreobjeto de los extendidos secados al
aire) y los archivados son especímenes valiosos
para estudios moleculares de EGFR (usando
análisis por PCRf) y KRAS (por pruebas de
secuenciación directa), particularmente cuando
la celularidad de los bloques celulares no es suficiente (puede ser insuficiente)19. Las ventajas
del uso de extendidos directos sobre los bloques
celulares para el análisis molecular incluyen la
posibilidad de evaluar la calidad de la muestra
en el momento de la toma y simultáneamente
determinar si quedará material suficiente para
análisis subsiguientes al mismo tiempo que, con
un menor tiempo de procesamiento, resultados
más rápidos y a menor costo19.
2. El tejido obtenido (si se obtiene tejido) se coloca
sobre un papel filtro para absorber el exceso de
sangre17. Los datos preliminaries no indican
diferencias significativas en la tasa de detección
de mutaciones entre muestras obtenidas por
citología o por histología15. Si se obtiene tejido,
se fija con formol buffer al 10% y se hace una
muestra fijada en formol y embebida en parafina (FFPE) de la que luego se obtienen cortes y
se tiñen con H&E para diagnóstico histológico
e IHQ17. Esta muestra también se puede usar
para FISH y para extracción de DNA/RNA
para determinación de mutación. Las muestras
fijadas con formol son las preferidas para la
histopatología y para algunos test moleculares,
pero los tiempos de fijación todavía no están
estandarizados. Después de que las muestras se
embeben en parafina, deberían ser almacenadas
como un bloque para mantener la integridad de
los antígenos a ser analizados. Parte del tejido
puede ser almacenado a (-80°C) usando soluciones estabilizadoras para extración de ARN17.
3.Del material en la solución de Cytolyt o del
coágulo se hacen bloques celulares que también
se colocan en formalina, se centrifugan en el
laboratorio de patología y se envían para procesamiento histológico20.
Los preparados de bloques celulares permiten
identificar la arquitectura del adenocarcinoma
(por ejemplo, lepídico, papilar o micropapilar)20 lo
Marcadores moleculares en NSCLC
cual es importante para una clasificación adecuada
de las pequeñas biopsias21. Los bloques de células
también permiten obtener múltiples extendidos
en un formato concentrado para IHQ subsiguiente22 lo cual permitirá la subtificación del NSCLC,
especialmente para los carcinomas pobremente
diferenciados20. Los bloques celulares se usan
rutinariamente para estudios adicionales, pero
pueden ser insuficientes para estudio molecular.
La aguja puede además ser lavada con solución
salina para microbiología (si esto está indicado) o
los especímenes pueden ser usados más tarde para
extracción de ADN/ARN23.
Muestras de biopsia
El rendimiento de las muestras de biopsia para
lesiones endobronquiales visibles es de aproximadamente 75 a 95% para el diagnóstico de malignidad. Factores que influyen en ese rendimiento
diagnóstico son por ejemplo el tamaño de la pinza
y el número de biopsias. Se deben obtener al menos
3 muestras de biopsia con un fórceps con al menos 2 mm de diámetro abierto para garantizar el
máximo rendimiento diagnóstico y para minimizar
los artefactos. Un número mayor de biopsias lleva
a una mayor exactitud diagnóstica, pero también
a una tasa mayor de complicaciones tales como el
sangrado. En pacientes con malignidades comprobadas, entre un tercio y la mitad de los fragmentos
de biopsia no contienen tumor, lo cual interfiere
con el posterior análisis molecular. Los pacientes
con tumores no visibles o nódulos periféricos requieren biopsias transbronquiales usando fluoroscopía, EBUS radial o navegación electromagnética
(EMN). Normalmente, se toman 4 a 5 muestras de
biopsia para diagnóstico y se colocan en formalina
al 10%, pero se requieren más muestras si se va a
realizar análisis molecular2.
Los estudios que evalúan las mutaciones generalmente prueban más de 10 mutaciones usando
secuenciación o FISH24. Debido a que 95% de
las mutaciones son mutuamente excluyentes24,
es razonable implementar pruebas secuenciales
para EGFR, KRAS y ALK, comenzando ya sea
con KRAS o EGFR. El análisis de ALK se reserva
habitualmente para tumores con KRAS y EGFR
negativos. No son consideradas necesarias pruebas
concomitantes, excepto si usar este método secuencial retrasa mucho los resultados y el inicio del tratamiento. A continuación hay algunos ejemplos de
117
las recomendaciones publicadas para las pruebas
y los algoritmos de tratamiento en pacientes con
NSCLC avanzado:
1.Se realiza primero el análisis de la mutación de
EGFR; si la mutación es positiva el paciente es
un candidato para tratamiento con inhibidores
de la tirosinkinasa(EGFR-TKI)25.
2.Si no hay respuesta al tratamiento o si la mutación EGFR fue inicialmente negativa, el tumor
se evalúa para mutación EML4-ALK. Si está
presente, el paciente es tratado con crizotinib26.
3.Si no hay respuesta al tratamiento o no hay
evidencia de traslocación de ALK, el tumor se
evalúa para ERCC1 y RRM1. Los pacientes con
bajos niveles son tratados con un regimen que
contenga platino con gemcitabina27. Si no hay
respuesta al tratamiento, el tumor puede ser
evaluado para ERCC1 y TS28. Los pacientes
con bajos niveles de ERCC1 y TS pueden ser
tratados con una combinación de platino y pemetrexed.
4.Para los pacientes en quienes el tratamiento
falla o tienen altos niveles de ERCC1, el mejor
tratamiento a ofrecer es en base a taxanos y una
droga no platino28.
La preocupación acerca de los costos justifica
estas recomendaciones de pruebas secuenciales29,
30-33
. Esta estrategia es apoyada por los resultados
del estudio en Fase II BATTLE (Biomarkerintegrated Approaches of Targeted Therapy for
Lung Cancer Elimination)34. Aunque todas las
organizaciones nacionales e internacionales recomiendan el diagnóstico molecular del NSCLC35-37,
primero debe establecerse el tipo histológico35.
Por ejemplo, hasta este momento, la mutación
de EGFR solo debe estudiarse en los adenocarcinomas, large-cell carcinoma y NSCLC-NOS35.
Las pruebas no son recomendadas para el carcinoma escamoso ya que tiene la mutación sólo en
el 3.6%35, 38. La mutación EGFR es generalmente
excluyente de ALK 39 por lo cual no se recomienda
el análisis de ALK en pacientes que tienen positiva la mutación EGFR.
Las mutaciones KRAS están asociadas con resistencia intrínseca a los TKI40, por lo cual el análisis
de KRAS puede ser utilizado para determinar
la utilidad potencial de TKIs. De acuerdo a las
recomendaciones de la National Comprehensive
Cancer Network 2012 y de las guidelines del College of American Pathologists/IASLC/Association
for Molecular Pathology, el análisis molecular para
118
otros marcadores que no sean EGFR o ALK todavía
no está recomendado35, 38.
La evidencia sugiere que hay una heterogeneidad significativa en los mecanismos de resistencia40, los cuales pueden requerir intervenciones
terapéuticas específicas. Por ejemplo, el análisis
genético e histológico del NSCLC con resistencia
adquirida a inhibidores de EGFR mostró que además del mecanismo ya conocido de resistencia de
la amplificación delMET(5%) y la mutación EGFR
secundaria T790M EGFR (49%), 30% de los tumores tienen mecanismo de resistencia a las drogas
desconocidas, 5% tienen mutación PIK3CA y, sorprendentemente, 14% han convertido a carcinoma
de pequeñas células (SCLC)41. Los investigadores
también han observado que la resistencia genética
se pierde después de que el tratamiento con TKI
ha cesado. Los resultados de biopsias repetidas
tienen un efecto directo sobre las decisiones de
tratamiento.
Conclusión
Los marcadores moleculares son crecientemente
importantes en el diagnóstico del cáncer de pulmón
y en la planificación del tratamiento.
El standard de manejo está cambiando rápidamente en la medida en que los programas
multidisciplinarios están integrando el análisis
de los marcadores moleculares como parte de su
armamentario de rutina del manejo del NSCLC.
Dado que neumonólogos tienen una responsabilidad esencial en estos programas, es fundamental
que estén al tanto de las estrategias de la toma de
decisiones basadas en el resultado de estos análisis
moleculares. De esta manera, las discusiones basadas en el completo conocimiento del mecanismo
de la toma de decisiones y que realmente integren
a neumonólogos, oncólogos, cirujanos, biólogos
moleculares y radioterapeutas beneficiarán a los
pacientes y a los futuros estudios sobre cáncer de
pulmón. El análisis de las muestras pequeñas beneficia a los pacientes, lo que impide la necesidad
de muestras más grandes e invasivas. Obtener
y procesar las muestras de la manera adecuada
mejorará la utilidad de los análisis moleculares
y ayudará a todas las instituciones en distintas
partes del mundo a adaptarse adecuadamente a los
cambios en el estándar de cuidado de los pacientes
con NSCLC.
Revista Americana de Medicina Respiratoria Vol 14 Nº 2 - Junio 2014
Conflictos de interés: Los autores no presentan conflictos de intereses.
Este comentario está basado en el artículo original:
Murgu S, Colt H. Role of the pulmonologist in ordering
post-procedure molecular markers in non-small-cell lung
cancer: implications for personalized medicine. Clin Lung
Cancer 2013, 14: 609-26.
Bibliografía
1. Tanner NT, Pastis NJ, Sherman C, et al. The role of molecular analyses in the era of personalized therapy for advanced
NSCLC. Lung Cancer 2012; 76: 131-7.
2. Thunnissen E, Kerr KM, Herth FJ, et al. The challenge of
NSCLC diagnosis and predictive analysis on small samples.
Practical approach of a working group. Lung Cancer 2012;
76: 1-18.
3. Mayall FG, Cormack A, McAnulty K, et al. The gross appearances of fine needle aspiration cytology samples. J Clin
Pathol 2009; 62: 57-9.
4. Smouse JH, Cibas ES, Janne PA, et al. EGFR mutations are
detected comparably in cytologic and surgical pathology specimens of nonsmall cell lung cancer. Cancer 2009; 117: 67-72.
5. Wu SG, Gow CH, Yu CJ, et al. Frequent epidermal growth
factor receptor gene mutations in malignant pleural effusion of lung adenocarcinoma. Eur Respir J 2008; 32: 924-30.
6. Smith GD, Chadwick BE, Willmore-Payne C, et al. Detection of epidermal growth factor receptor gene mutations in
cytology specimens from patients with non-small cell lung
cancer utilising high-resolution melting amplicon analysis.
J Clin Pathol 2008; 61: 487-93.
7. Nomoto K, Tsuta K, Takano T, et al. Detection of EGFR
mutations in archived cytologic specimens of non-small cell
lung cancer using high-resolution melting analysis. Am J
Clin Pathol 2006; 126: 608-15.
8. Rekhtman N, Brandt SM, Sigel CS, et al. Suitability of thoracic cytology for new therapeutic paradigms in non-small
cell lung carcinoma: high accuracy of tumor subtyping and
feasibility of EGFR and KRAS molecular testing. J Thorac
Oncol 2011; 6: 451-8.
9. Santambrogio L, Nosotti M, Bellaviti N, et al. CT-guided
fine-needle aspiration cytology of solitary pulmonary
nodules: a prospective, randomized study of im-mediate
cytologic evaluation. Chest 1997; 112: 423-5.
10. Nasuti JF, Gupta PK, Baloch ZW. Diagnostic value and costeffectiveness of on-site evaluation of fine-needle aspiration
specimens: review of 5,688 cases. Diagn Cytopathol 2002;
27: 1-4.
11.Zusman-Harach SB, Harach HR, Gibbs AR. Cytological
features of non-small cell carcinomas of the lung in fine
needle aspirates. J Clin Pathol 1991; 44: 997-1002.
12.Nakajima T, Yasufuku K, Nakagawara A, et al. Multigene
mutation analysis of metastatic lymph nodes in non-small cell
lung cancer diagnosed by endo-bronchial ultrasound-guided
transbronchial needle aspiration. Chest 2011; 140: 1319-24.
13.Nakajima T, Yasufuku K, Suzuki M, et al. Assessment of
epidermal growth factor receptor mutation by endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration.
Chest 2007; 132: 597-602.
Marcadores moleculares en NSCLC
14.García-Olive I, Monso E, Andreo F, et al. Endobronchial
ultrasound-guided transbronchial needle aspiration for
identifying EGFR mutations. Eur Respir J 2010; 35: 391-5.
15.Billah S, Stewart J, Staerkel G, et al. EGFR and KRAS
mutations in lung carcinoma: molecular testing by using
cytology specimens. Cancer Cytopathol 2011; 119: 111-7.
16. Murgu S, Colt H. Conventional and EBUS-TBNA specimenrelated tumor markers. Disponible en: http://www.youtube.
com/watch?v¼DXQWebYQEH4. Consultado: 25 de julio,
2012.
17. Nakajima T, Yasufuku K. How I do it - optimal methodology
for multidirectional analysis of endobronchial ultrasoundguided transbronchial needle aspiration samples. J Thorac
Oncol 2011; 6: 203-6.
18. Cameron SE, Andrade RS, Pambuccian SE. Endobronchial
ultrasound-guided transbronchial needle aspiration cytology: a state of the art review. Cytopathology 2010; 21: 6-26.
19. Betz BL, Roh MH, Weigelin HC, et al. The application of molecular diagnostic studies interrogating EGFR and KRAS
mutations to stained cytologic smears oflung carcinoma.
Am J Clin Pathol 2011; 136: 564-71.
20.Loukeris K, Vazquez MF, Sica G, et al. Cytological cell
blocks: predictors of squamous cell carcinoma and adenocarcinoma subtypes. Diagn Cytopathol 2012; 40: 380-7.
21. Travis WD, Rekhtman N. Pathological diagnosis and classification of lung cáncer in small biopsies and cytology:
strategic management of tissue for molecular testing.
Semin Respir Crit Care Med 2011; 32: 22-31.
22. Kung IT, Yuen RW, Chan JK. Optimal formalin fixation and
processing schedule of cell blocks from fine needle aspirates.
Pathology 1989; 21: 143-5.
23.Nakajima T, Anayama T, Koike T, et al. Simultaneous
isolation of total RNA, DNA, and protein using samples
obtained by EBUS-TBNA. J Bronchol Intervent Pulmonol
2011; 18: 301-5.
24. Kris MG, Johnson BE, Kwiatkowski DJ, et al. Identification
of driver mutations in tumor specimens from 1,000 patients
with lung adenocarcinoma: the NCI’s Lung Cancer Mutation Consortium (LCMC). J Clin Oncol 2011; 29(suppl)
(abstract CRA7506).
25. Mok TS, Wu YL, Thongprasert S, et al. Gefitinib or carboplatin-paclitaxel in pulmonary adenocarcinoma. N Engl J
Med 2009; 361: 947-57.
26.Kwak EL, Bang YJ, Camidge DR, et al. Anaplastic lymphoma kinase inhibition in non-small-cell lung cancer. N
Engl J Med 2010; 363: 1693-703.
27. Reynolds C, Obasaju C, Schell MJ, et al. Randomized phase
III trial of gemcitabine-based chemotherapy with in situ
RRM1 and ERCC1 protein levels for response prediction in
non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol 2009; 27: 5808-15.
28. West H, Lilenbaum R, Harpole D, et al. Molecular analysisbased treatment strategies for the management of nonsmall cell lung cancer. J Thorac Oncol 2009; 4: S1029-39.
119
29. XALKORI (crizotinib) capsules, oral [package insert]. New
York: Pfizer Labs; 2011.
30.Tarceva (erlotinibtablets) [package insert]. South San
Franscisco, CA: Genentech, Inc; 2013.
31. Roche’s Tarceva receives European approval for first-line
use in a genetically distinct type of lung cancer. Roche
[Sitio Web]. Disponible en: http://www.roche.com/media/
media_releases/med-cor-2011-09-01.htm. Consultado: 16
de noviembre, 2011.
32.IRESSA (Gefitinib) Receives Marketing Authorisation
for the Treatment of Non-Small Cell Lung Cancer in Europe. AstraZeneca [Sitio web].Disponible en:http://www.
astrazeneca.com/Media/Press-releases/Article/20090701IRESSA-Ge.
33.AstraZeneca announces plan to withdraw US NDA
for IRESSA; current US patients have continued access. AstraZeneca [Sitio web]. Disponible en: http://
www.astrazenecaus.com/aboutastrazenecaus/newsroom/
all/12045633?itemId¼12045633. Consultado: 12 de julio,
2011.
34. Kim ES, Herbst RS, Wistuba II, et al. The BATTLE Trial:
personalizing therapy for lung cancer. Cancer Discov 2011;
1: 44-53.
35. NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology. Non-Small
Cell Lung Cancer. V.3.2012. National Comprehensive Cancer Network [Sitio web]. Disponible en: http://www.nccn.
org/professionals/physician_gls/PDF/nscl.pdf.
36. KeedyVL, Temin S, Somerfield MR, et al. American Society
of Clinical Oncology provisional clinical opinion: epidermal
growth factor receptor (EGFR) mutation testing for patients with advanced non-small-cell lung cáncer considering
first-line EGFR tyrosine kinase inhibitor therapy. J Clin
Oncol 2011; 29: 2121-7.
37.D’Addario G, Fruh M, Reck M, et al. Metastatic nonsmall-cell lung cancer: ESMO Clinical Practice Guidelines
for diagnosis, treatment and follow-up. Ann Oncol 2010;
21(suppl 5): v116-9.
38.International Association for the Study of Lung Cancer,
Association for Molecular Pathology. Lung cancer biomarkers guideline draft recommendations. College of American
Pathologists [Sitio web]. Disponible en: http://www.cap.
org/apps/docs/membership/transformation/new/lung_public_comment_supporting_materials.pdf. Consultado: 6 de
agosto, 2012.
39. Takahashi T, Sonobe M, Kobayashi M, et al. Clinicopathologic features of non-small-cell lung cancer with EML4-ALK
fusion gene. Ann Surg Oncol 2010; 17: 889-97.
40. Shigematsu H, Gazdar AF. Somatic mutations of epidermal
growth factor receptor signaling pathway in lung cancers.
Int J Cancer 2006; 118: 257-62.
41. Sequist LV, Waltman BA, Dias-Santagata D, et al. Genotypic
and histological evolution of lung cancers acquiring resistance to EGFR inhibitors. Sci Transl Med 2011; 3: 75ra26.
120
Revista Americana de Medicina Respiratoria Vol 14 Nº 2 - Junio 2014
The Pulmonologist’s Role Studying Molecular Markers in
Non Small-Cell Lung Cancer
Authors: Henri Colt1, Septimiu Murgu2
University of California Irvine – USA
The University of Chicago, USA
1
2
Correspondence to:
Henri Colt
E-mail: [email protected]
Received: 27.02.2014
Accepted: 08.04.2014
Most patients with lung cancer are diagnosed,
staged, or restaged using small-volume specimens
obtained by bronchoscopic biopsy or needle aspiration. In today’s era of personalized medicine, not
only is tissue required for morphologic/histocytologic diagnosis but also, for molecular analysis to
help predict outcome and guide therapy.
A variety of approaches are used to process
small-volume specimens for diagnosis and molecular testing; optimal strategies varying from one
institution to another, depending on infrastructure, expertise, laboratory resources, and available
technology. A paradigm in which routine molecular
testing becomes standard of care will require the
need for a more streamlined and standardized
approach to specimen acquisition and processing1.
Cytology Specimens
Needle bronchoscopic, CT-guided, or ultrasoundguided aspiration must provide samples of sufficient quality and quantity are necessary for
diagnosis and molecular analyses. Immediately
after specimen retrieval (eg,), samples should
be examined for presence and amount of blood,
granular material, small tissue fragments, pus,
and necrotic material. The presence or absence
of these features should be noted before, during,
and after smear preparation. In the case of bronchoscopic specimens, the amount of mucus and
the presence of cartilage fragments should also
be noted. Macroscopic features could be early indicators of a potentially diagnostic specimen. For
instance, a cellular sample containing diagnostic
material is often thick and pale with a creamy
consistency2, 3.
Whereas smears in which small tissue fragments
are evident demonstrate a glistening granular
appearance. Granular material is more evident in
cases of carcinoma3.
Fine needle aspiration cytology specimens are
probably adequate for molecular testing. For
example, in 1 study, of 128 cytologic specimens
submitted for molecular testing (transthoracic and
transbronchial FNAs [n ¼ 67], extrathoracic FNAs
[n ¼ 29], pleural effusions [n ¼ 29], and bronchial
brush/wash specimens [n ¼ 3]), 126 (98%) were
suitable for EGFR/KRAS testing, and only 2 cases
could not be analyzed because of PCR failure (attributed to poorly preserved specimens).
Several studies describe using routinely collected cytology specimens, such as smears or cell
blocks, for molecular testing in patients with
NSCLC4-7. Some of proposed recommendations in
order to maximize yield of cytology specimens for
diagnosis and molecular testing:
1.Utilization of rapid on-site evaluation (ROSE).
On-site assessment of cytology specimens ensures optimal cellularity, which is critical for
accurate NSCLC subtyping, and helps confirm
sufficient material for predictive marker testing.8 ROSE significantly increases the adequacy,
diagnostic accuracy, and cost-effectiveness
of thoracic cytology9, 10. After microscopic examination, the cytopathologist immediately
reports findings and notifies the operator when
sufficient material has been obtained. Samples
comprising only mucus, a preponderance of
bronchial or cartilage cells, scant or no lymphocytes, necrotic material, and no specific diagnostic material are considered inadequate. If
possible, additional passes should be performed.
2.Slides are prepared and stained using standard
methods. Routine cytologic preparations include
Diff-Quik (DQ)- stained air-dried smears; H &
E/Pap-stained alcohol-fixed smears; Pap-stained
121
Marcadores moleculares en NSCLC
Thin Prep slides monolayer prepared by transfer of cells in suspension; and H & E-stained cell
blocks (paraffin-embedded cell pellets prepared
using centrifugation of CytoLyt fluid after the
addition of HistoGel)8.
3.Subtyping of NSCLC and diagnosis of other
tumors should follow standard cytomorphologic criteria8.,11 A typical IHC panel includes
thyroid transcription factor-1 (TTF-1), p63/4A4,
and high–molecular-weight cytokeratins
(HMWCKs)-34bE12/CK903 and CK5/68
Results from clinical studies demonstrate that
small specimens acquired using EBUS-TBNA and
other modalities are also sufficient for diagnosis
and molecular testing if specimen acquisition, handling, and processing are done appropriately12-15.
This requires a coordinated effort between the
health care team obtaining the specimen and the
cytopathology team processing and examining
it. The following steps have been proposed for
handling and processing of conventional or EBUSTBNA specimens destined for possible molecular
analysis16, 17.
1.Each aspirate is discharged onto a glass slide,
either by blowing air with a syringe through the
needle or by replacing the needle stylet. Saline is
then injected with a syringe through the EBUS
needle into Cytolyt solution to discharge any
remaining cells. From the material dispelled
onto the glass slide, any tan-white colored tissue particles can be selected from the blood/
mucus and smeared on 2 slides. The remaining
specimen on the original slide is allowed to clot.
One slide smear is air-dried for ROSE using
DQ stain or Giemsa, and the second is placed
in 95% ethanol for Pap staining (after checking
the quality of the specimen microscopically) to
enhance nuclear cytological detail17, 18. Archived
and freshly prepared direct smears (decover
slipped air-dried Romanowsky-stained smears
[A])are a valuable specimen source for molecular
studies for EGFR (using PCR-based ragment
analysis) and KRAS (direct sequencing-based
tests), particularly when cell block cellularity is
insufficient19. Advantages of using direct smears
over cell block for molecular analysis include
the ability to assess specimen adequacy at time
of retrieval, ability to determine whether sufficient material will be available for subsequent
analysis, and less processing and therefore more
rapid results at lower cost19.
2.The tissue core (if obtained) is placed on filter
paper to absorb excess blood17. Preliminary data
indicate no significant difference in mutation
rate detection between samples obtained using
cytology vs. histology15. If core tissue is obtained,
it is fixed with 10% neutral buffered formalin
and an FFPE sample is made, which is later
stained with H&E stain for histologic diagnosis
and IHC17. This specimen can also be used for
FISH and for DNA/RNA extraction for mutation
assays. Formalin-fixed samples are preferred
for histologic classification and some molecular
assays, but fixation times are not yet standardized. After paraffin embedding, samples should
be stored as a block to maintain the integrity
of the antigens being analyzed. Part of the core
can be stored(–80C) using stabilizing solutions
for RNA extraction 17.
3.Cell blocks are made from the material in Cytolyt solution and/or the clot, which is placed in
formalin, centrifuged in the pathology laboratory, and submitted for histological processing20.
Cell block slides can aid in identification
of adenocarcinoma architectural patterns (ie,
lepidic, papillary, and micropapillary) 20 that
are important for the proposed classification of
small biopsies and aspirates 21. Cell blocks also
yield multiple slides in a concentrated format
for subsequent IHC22 that will permit accurate
histologic subtyping of NSCLC, especially for
poorly differentiated carcinomas20. Cell blocks are
routinely used for ancillary studies, but might be
insufficient for molecular testing. The needle can
also be rinsed into saline solution for microbiology
if indicated, or specimens might be later used for
DNA/RNA extraction23.
Biopsy Specimens
Yield from biopsy specimens of endobronchialvisible tumors is approximately 75% to 95% for
histologic diagnosis of malignancy. Factors influencing yield are forceps size and the number
of biopsy specimens. At least 3 forceps biopsy
samples should be obtained and a forceps with
at least a 2-mm open diameter are warranted to
maximize diagnostic yield and diminish chance for
artifacts. A greater number of biopsy samples leads
to greater diagnostic accuracy, but also a greater
risk of complications, such as bleeding. In patients
with proven malignancies, between one-third
122
and one-half of the biopsy fragments contain no
tumor, which interferes with further downstream
molecular analysis. Patients with nonvisible tumor
or peripheral nodules usually require transbronchial lung biopsy using fluoroscopy, radial EBUS,
or electromagnetic navigation (EMN). Normally,
4 to 5 biopsy specimens are taken for diagnostic
purposes and placed in 10% formalin, but more
biopsy specimens might be necessary when molecular testing is requested2.
Studies evaluating driver mutations often test
for more than 10 mutations using sequencing or
FISH24. Because 95% of mutations are mutually
exclusive24 sequential testing for EGFR, KRAS, andALK is reasonable, beginning with either KRAS
or EGFR analysis. ALK analysis is usually reserved for KRAS- and EGFR-negative specimens.
Concomitant testing is not considered necessary
unlesss equential testing causes delay in treatment. Following are examples of published recommendations for testing and treatment algorithms
in new patients with advanced, inoperable NSCLC.
1.EGFR mutation analysis is performed first; if
there is a mutation, the patient is a candidate
for treatment with EGFR-TKI therapy25.
2.If there is no response to treatment, or if the
EGFR mutation is not present, then the tumor
is assessed for EML4-ALK rearrangement. If
present, the patient is treated with crizotinib26.
3.If there is no response to treatment, or no
evidence of ALK translocation, the tumor is assessed for ERCC1 and RRM1. Patients with low
levels are treated using a platinum with gemcitabine combination27. If there is no response
to treatment, the tumor could be assessed for
ERCC1 and TS28. Patients with low levels of
ERCC1 and TS could be treated with a platinum
with pemetrexed combination.
4.For patients in whom treatment fails or who
have high levels of ERCC1, treatment using a
taxane with a nonplatinum drug is offered28.
Cost concerns29, 30-33 justify current recommendations for sequential analysis. This strategy is
further supported by results from the phase II
BATTLE (Biomarker-integrated Approaches of
Targeted Therapy for Lung Cancer Elimination)
trial 34. Though national and international organizations presently recommend that molecular
diagnostic studies be included in the evaluation
of NSCLC35-37 histologic type should be established
before analysis because tumor histology helps
Revista Americana de Medicina Respiratoria Vol 14 Nº 2 - Junio 2014
guide molecular analysis testing pathways35. For
example, as of this writing, EGFR mutation testing should be performed only on adenocarcinoma,
large-cell carcinoma, and NSCLC-NOS35. Testing
is not recommended for squamous cell carcinoma,
which has a mutation rate of only approximately
3.6%35, 38. EGFR mutations are generally exclusive
of ALK rearrangements39 so ALK testing should
not be performed for patients who test positive
for the EGFR mutation.
KRAS mutations are associated with intrinsic
TKI resistance40 so KRAS testing can be used for
determining candidate patients for TKI therapy.
According to the National Comprehensive Cancer
Network 2012 recommendations and the College
of AmericanPathologists/IASLC/Association for
Molecular Pathology draft guidelines, molecular
testing for markers other than EGFR and ALK is
not yet recommended35, 38.
Evidence suggests there is a significant heterogeneity in resistance mechanisms 40 which
might require specific therapeutic interventions.
For instance, genetic and histologic analyses of
NSCLC tumors with acquired resistance to EGFR
inhibitors showed that in addition to the known
resistance mechanisms of MET amplification (5%)
and secondary T790M EGFR mutation(49%), 30%
of tumors had unknown drug resistance mechanisms, 5% had PIK3CA mutation, and surprisingly,
14% had converted to SCLC41. The investigators
also observed the loss of genetic resistance after
TKI treatment had stopped. Results from repeat
biopsy had a direct effect on decisions regarding
further treatment.
Conclusion
Molecular markers are increasingly important in
lung cancer diagnosis and treatment planning.
Standard of care is rapidly changing, as multidisciplinary lung cancer programs are integrating
molecular marker analysis and marker-directed
therapy into their lung cancer management armamentariums. As pulmonologists take on greater responsibilities in such programs, it is essential they
become aware of various decisional management
strategies based on results of molecular analysis.
In this way, knowledgeable conversations involving
the pulmonologist, oncologist, molecular biologist,
pathologist, thoracic surgeon and radiation oncologist will benefit patients and the future study of
Marcadores moleculares en NSCLC
lung cancer pathophysiology. Small sample analysis benefits patients and avoids the need for large
specimens. Obtaining appropriate tissue samples,
and processing them correctly will enhance the use
and value of molecular testing, and help assure
that institutions appropriately adapt to changes
in standard of care around the world.
This text is abstracted from the original article: Murgu
S, Colt H. Role of the pulmonologist in ordering postprocedure molecular markers in non-small-cell lung cancer:
implications for personalized medicine. Clin Lung Cancer.
2013, 14:609-26
References
1.�����������������������������������������������������������
Tanner NT, Pastis NJ, Sherman C, et al. �������������������
The role of molecular analyses in the era of personalized therapy for advanced
NSCLC. Lung Cancer 2012; 76: 131-7.
2. Thunnissen E, Kerr KM, Herth FJ, et al. The challenge of
NSCLC diagnosis and predictive analysis on small samples.
Practical approach of a working group. Lung Cancer 2012;
76: 1-18.
3. Mayall FG, Cormack A, McAnulty K, et al. The gross appearances of fine needle aspiration cytology samples. J Clin
Pathol 2009; 62: 57-9.
4. Smouse JH, Cibas ES, Janne PA, et al. EGFR mutations
are detected comparably in cytologic and surgical pathology
specimens of nonsmall cell lung cancer. Cancer 2009; 117:
67-72.
5. Wu SG, Gow CH, Yu CJ, et al. Frequent epidermal growth
factor receptor gene mutations in malignant pleural effusion of lung adenocarcinoma. Eur Respir J 2008; 32:924-30.
1. Smith GD, Chadwick BE, Willmore-Payne C, et al. Detection of epidermal growth factor receptor gene mutations in
cytology specimens from patients with non-small cell lung
cancer utilising high-resolution melting amplicon analysis.
J Clin Pathol 2008; 61: 487-93.
2. Nomoto K, Tsuta K, Takano T, et al. Detection of EGFR
mutations in archived cytologic specimens of non-small cell
lung cancer using high-resolution melting analysis. Am J
Clin Pathol 2006; 126: 608-15.
3.�����������������������������������������������������������
Rekhtman N, Brandt SM, Sigel CS, et al. �������������������
Suitability of thoracic cytology for new therapeutic paradigms in non-small
cell lung carcinoma: high accuracy of tumor subtyping and
feasibility of EGFR and KRAS molecular testing. J Thorac
Oncol 2011; 6: 451-8.
4. Santambrogio L, Nosotti M, Bellaviti N, et al. CT-guided
fine-needle aspiration cytology of solitary pulmonary
nodules: a prospective, randomized study of im-mediate
cytologic evaluation. Chest 1997; 112: 423-5.
5. Nasuti JF, Gupta PK, Baloch ZW. Diagnostic value and costeffectiveness of on-site evaluation of fine-needle aspiration
specimens: review of 5,688 cases. Diagn Cytopathol 2002;
27: 1-4.
6. Zusman-Harach SB, Harach HR, Gibbs AR. Cytological
features of non-small cell carcinomas of the lung in fine
needle aspirates. J Clin Pathol 1991; 44: 997-1002.
7. Nakajima T, Yasufuku K, Nakagawara A, et al. Multigene
mutation analysis of metastatic lymph nodes in non-small
cell lung cancer diagnosed by endo-bronchial ultrasound-
123
guided transbronchial needle aspiration. Chest 2011; 140:
1319-24.
8. Nakajima T, Yasufuku K, Suzuki M, et al. Assessment of
epidermal growth factor receptor mutation by endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration.
Chest 2007; 132: 597-602.
9. Garcia-Olive I, Monso E, Andreo F, et al. Endobronchial
ultrasound-guided transbronchial needle aspiration for
identifying EGFR mutations. Eur Respir J 2010; 35: 391-5.
10.Billah S, Stewart J, Staerkel G, et al. EGFR and KRAS
mutations in lung carcinoma: molecular testing by using
cytology specimens. Cancer Cytopathol 2011; 119: 111-7.
11. Murgu S, Colt H. Conventional and EBUS-TBNA specimenrelated tumor markers. Available at: http://www.youtube.
com/watch?v¼DXQWebYQEH4. Accessed: July 25, 2012.
12. Nakajima T, Yasufuku K. How I do it - optimal methodology
for multidirectional analysis of endobronchial ultrasoundguided transbronchial needle aspiration samples. J Thorac
Oncol 2011; 6: 203-6.
13. Cameron SE, Andrade RS, Pambuccian SE. Endobronchial
ultrasound-guided transbronchial needle aspiration cytology: a state of the art review. Cytopathology 2010; 21: 6-26.
14. Betz BL, Roh MH, Weigelin HC, et al. The application of molecular diagnostic studies interrogating EGFR and KRAS
mutations to stained cytologic smears oflung carcinoma.
Am J Clin Pathol 2011; 136: 564-71.
15.Loukeris K, Vazquez MF, Sica G, et al. Cytological cell
blocks: predictors of squamous cell carcinoma and adenocarcinoma subtypes. Diagn Cytopathol 2012; 40: 380-7.
16. Travis WD, Rekhtman N. Pathological diagnosis and classification of lung cáncer in small biopsies and cytology:
strategic management of tissue for molecular testing.
Semin Respir Crit Care Med 2011; 32: 22-31.
17. Kung IT, Yuen RW, Chan JK. Optimal formalin fixation and
processing schedule of cell blocks from fine needle aspirates.
Pathology 1989; 21: 143-5.
18. Nakajima T, Anayama T, Koike T, et al. Simultaneous
isolation of total RNA, DNA, and protein using samples
obtained by EBUS-TBNA. J Bronchol Intervent Pulmonol
2011; 18: 301-5.
19. Kris MG, Johnson BE, Kwiatkowski DJ, et al. Identification
of driver mutations in tumor specimens from 1,000 patients
with lung adenocarcinoma: the NCI’s Lung Cancer Mutation Consortium (LCMC). J Clin Oncol 2011; 29(suppl)
(abstract CRA7506).
20. Mok TS, Wu YL, Thongprasert S, et al. Gefitinib or carboplatin-paclitaxel in pulmonary adenocarcinoma. N Engl J
Med 2009; 361: 947-57.
21.Kwak EL, Bang YJ, Camidge DR, et al. Anaplastic lymphoma kinase inhibition in non-small-cell lung cancer. N
Engl J Med 2010; 363: 1693-703.
22. Reynolds C, Obasaju C, Schell MJ, et al. Randomized phase
III trial of gemcitabine-based chemotherapy with in situ
RRM1 and ERCC1 protein levels for response prediction in
non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol 2009; 27: 5808-15.
23. West H, Lilenbaum R, Harpole D, et al. Molecular analysisbased treatment strategies for the management of nonsmall cell lung cancer. J Thorac Oncol 2009; 4: S1029-39.
24. XALKORI (crizotinib) capsules, oral [package insert]. New
York: Pfizer Labs;2011.
25. Tarceva (erlotinibtablets) [package insert]. South San
Franscisco, CA: Genentech, Inc; 2013.
26. Roche’s Tarceva receives European approval for first-line
use in a genetically distinct type of lung cancer. Roche [Web
124
site]. Available at: http://www.roche.com/media/media_releases/med-cor-2011-09-01.htm. Accessed: November 16,
2011.
27.IRESSA (Gefitinib) Receives Marketing Authorisation for
the Treatment of Non-Small Cell Lung Cancer in Europe.
AstraZeneca [Web site]. Available at:http://www.astrazeneca.
com/Media/Press-releases/Article/20090701-IRESSA-Ge.
28.AstraZeneca announces plan to withdraw US NDA for
IRESSA; current US patients have continued access. AstraZeneca [Web site]. Available at: http://www.astrazenecaus.com/aboutastrazenecaus/newsroom/all/12045633?
itemId¼12045633. Accessed: July 12, 2011.
29. Kim ES, Herbst RS, Wistuba II, et al. The BATTLE Trial:
personalizing therapy for lung cancer. Cancer Discov 2011;
1: 44-53.
30. NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology. Non-Small
Cell Lung Cancer. V.3.2012. National Comprehensive Cancer Network [Web site]. Available at: http://www.nccn.org/
professionals/physician_gls/PDF/nscl.pdf.
31. Keedy VL, Temin S, Somerfield MR, et al. American Society
of Clinical Oncology provisional clinical opinion: epidermal
growth factor receptor (EGFR) mutation testing for patients with advanced non-small-cell lung cáncer considering
Revista Americana de Medicina Respiratoria Vol 14 Nº 2 - Junio 2014
first-line EGFR tyrosine kinase inhibitor therapy. J Clin
Oncol 2011; 29: 2121-7.
32.D’Addario G, Fruh M, Reck M, et al. Metastatic nonsmall-cell lung cancer: ESMO Clinical Practice Guidelines
for diagnosis, treatment and follow-up. Ann Oncol 2010;
21(suppl 5): v116-9.
33.International Association for the Study of Lung Cancer,
Association for Molecular Pathology. Lung cancer biomarkers guideline draft recommendations. College of American
Pathologists [Web site]. Available at: http://www.cap.org/
apps/docs/membership/transformation/new/lung_public_comment_supporting_materials.pdf. Accessed: August
6, 2012.
34. Takahashi T, Sonobe M, Kobayashi M, et al. Clinicopathologic features of non-small-cell lung cancer with EML4-ALK
fusion gene. Ann Surg Oncol 2010; 17: 889-97.
35. Shigematsu H, Gazdar AF. Somatic mutations of epidermal
growth factor receptor signaling pathway in lung cancers.
Int J Cancer 2006; 118: 257-62.
36. Sequist LV, Waltman BA, Dias-Santagata D, et al. Genotypic and histological evolution of lung cancers acquiring
resistance to EGFR inhibitors. Sci Transl Med 2011; 3:
75ra26.
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