La chemioterapia pregressa lascia segni genetici e di espressione genica duraturi negli organoidi di cancro del colon-retto metastatico

La resistenza ai farmaci è il principale ostacolo nel trattamento del carcinoma colorettale metastatico (mCRC), e la maggior parte dei modelli per lo sviluppo di farmaci deriva da tumori mai trattati con chemioterapia (chemonaive). Resta quindi aperta la questione di come anni di chemioterapia rimodellino le cellule tumorali e se tali cambiamenti possano essere modellati in laboratorio. Il tema è particolarmente rilevante per i pazienti fortemente pretrattati, che spesso vengono arruolati in studi di fase iniziale, la maggior parte dei quali fallisce per mancanza di efficacia.

Il gruppo di ricerca ha analizzato 35 organoidi metastatici derivati da pazienti (PDO), per lo più da metastasi epatiche: 17 da pazienti chemonaive sottoposti a biopsia prima della terapia di prima linea e 18 da pazienti precedentemente esposti a 5-FU, oxaliplatino e irinotecan. Ha valutato la sensibilità a SN-38, 5-FU, oxaliplatino e quattro farmaci sperimentali, abbinando a questo il sequenziamento dell'RNA bulk e il sequenziamento dell'intero genoma. Gli organoidi corrispondevano strettamente ai tumori di origine (99% di concordanza dei geni driver in sei coppie).

I PDO pretrattati presentavano un carico mutazionale più elevato (mediana 132 vs 97), una burden maggiore (7,8 vs 5,4 per Mb) e più varianti strutturali (229 vs 124). Le firme associate alla chemioterapia (SBS17a/b per il 5-FU, SBS35 e DBS5 per l'oxaliplatino) erano comuni nei campioni pretrattati e rare in quelli chemonaive; SBS17a/b e DBS5 erano correlate al numero di cicli ricevuti. Una coorte WGS più ampia (78 chemonaive, 138 pretrattati) ha confermato il maggior carico mutazionale. Le delezioni profonde nei siti fragili comuni erano più frequenti nei PDO pretrattati (44% vs 29%) e, in modo inatteso, erano associate a una maggiore resistenza a SN-38 (GRAUC mediana 0,77 vs 0,49), insieme a una maggiore espressione di *BIRC3* e *FBXO44*. Anche SBS17a era collegata alla resistenza a SN-38.

La resistenza all'oxaliplatino risultava chiaramente conservata: gli organoidi provenienti da pazienti clinicamente refrattari erano meno sensibili (GRAUC 0,67 vs 0,44), con sovraespressione di *ZNF300* e *TGM2* e arricchimento della via di Hedgehog. Le analisi di espressione genica indicavano che i programmi di resistenza all'oxaliplatino (ad esempio *L1CAM*, un modulo arricchito in EMT/ipossia/KRAS) erano presenti indipendentemente dalla storia di trattamento, mentre l'espressione associata alla resistenza a 5-FU e SN-38 compariva soprattutto nei PDO pretrattati. Diversi geni identificati (*ETS1*, *L1CAM*, *MIR31HG*, *NRIP3*, *NDEL1*) risultavano associati a una sopravvivenza peggiore in un dataset indipendente.

Nel complesso, i risultati suggeriscono che i PDO colgono i cambiamenti indotti dalla chemioterapia in modo diverso a seconda del farmaco, riflettendo sia proprietà tumorali intrinseche stabili sia stati cellulari dinamici. Tra i limiti: la coorte ridotta, i profili clinici differenti tra i gruppi (ad esempio lateralità e sopravvivenza), la natura correlativa dei risultati, che non permette di stabilire se le alterazioni causino la resistenza o la seguano soltanto, e la modellizzazione incompleta in vitro della resistenza al 5-FU.