Multiparametric Circulating Tumor Cell Analysis to Select Targeted Therapies for Breast Cancer Patients

Abstract

Background: The analysis of liquid biopsies, e.g., circulating tumor cells (CTCs) is an appealing diagnostic concept for targeted therapy selection. In this proof-of-concept study, we aimed to perform multiparametric analyses of CTCs to select targeted therapies for metastatic breast cancer patients. Methods: First, CTCs of five metastatic breast cancer patients were analyzed by whole exome sequencing (WES). Based on the results, one patient was selected and monitored by longitudinal and multiparametric liquid biopsy analyses over more than three years, including WES, RNA profiling, and in vitro drug testing of CTCs. Results: Mutations addressable by targeted therapies were detected in all patients, including mutations that were not detected in biopsies of the primary tumor. For the index patient, the clonal evolution of the tumor cells was retraced and resistance mechanisms were identified. The AKT1 E17K mutation was uncovered as the driver of the metastatic process. Drug testing on the patient’s CTCs confirmed the efficacy of drugs targeting the AKT1 pathway. During a targeted therapy chosen based on the CTC characterization and including the mTOR inhibitor everolimus, CTC numbers dropped by 97.3% and the disease remained stable as determined by computer tomography/magnetic resonance imaging. Conclusion: These results illustrate the strength of a multiparametric CTC analysis to choose and validate targeted therapies to optimize cancer treatment in the future. Furthermore, from a scientific point of view, such studies promote the understanding of the biology of CTCs during different treatment regimens.

Comparative analysis of EpCAM high-expressing and low-expressing circulating tumour cells with regard to their clonal relationship and clinical value

“…The predictive utility of CTCs is currently being investigated: Recent studies such as the STIC-CTC trial or the DETECT-III trial indicate that both their counts and phenotypes such as HER2/neu positivity can be used for drawing decisions to treat breast cancer [4,5]. Moreover, CTCs-as they are intact and living cells-could serve as a biomarker suitable for multiparametric analyses [6].…”

Effects of Red Blood Cell Transfusions on Distant Metastases of Oral Squamous Cell Carcinomas

“…Circulating tumor cells (CTC) are present in the bloodstream in the perioperative cancer surgery setting in numerous entities and usually correlate with tumor size, nodal infiltration, or metastatic spread [ 44 , 45 ] and can be likewise detected in the bone marrow of OSCC patients [ 46 ]. This condition is the foundation for various liquid biopsy methods aiming at early detection as well as for monitoring the course and creating prediction models of malignant diseases [ 47 , 48 , 49 ].…”

Liquid Biopsy in Clinical Oncology

“…Наиболее популярные методики отбора ЦОК основаны на использовании частиц, конъюгированных с антителами к эпителиальным маркерам [108,109]. В случае применения иммунофенотипирования обычно задействуются как позитивная селекция раковых клеток по эпителиальным маркерам (EpCAM, MUC1, HER2), так и активное устранение лейкоцитов с использованием эпитопа CD45; иногда применяют большее число маркеров [110,111]. Интересны различные модификации микрофлюидных устройств для клеточного сортинга, в которых клетки крови (а среди них -ЦОК), отбираются по физическим и/или иммунофенотипическим критериям, проходя через узкие канальцы биочипа, заполненные буферной средой: в таких устройствах механическое повреждение клеток сводится к минимуму, что позволяет получить жизнеспособные ЦОК, готовые для создания ex vivo клеточных культур, ксенографтов и т.д [106, [112][113][114].…”

“…Но анализ ЦОК может эффективно дополнять иные разновидности ЖБ [116]. Уникальность анализа ЦОК заключается в возможности создания ex vivo тестов на чувствительность к лекарственным препаратам [110,111]. Однако на данный момент эта задача, хотя и необычайно многообещающая, все еще носит экспериментальный характер.…”

“…Однако на данный момент эта задача, хотя и необычайно многообещающая, все еще носит экспериментальный характер. Можно отметить, что в контексте более рутинной диагностики предварительный отбор ЦОК помогает улучшить детекцию предиктивных мутаций [45,110,117,118]. Кроме того, важно, что выделение ЦОК помогает упростить ЖБ в отношении выявления химерных транскриптов, методики детекции которых в реальной практике обычно основаны на анализе мРНК [119][120].…”