Logo do repositório
 
A carregar...
Miniatura
Publicação

Liquid Biopsies of Endobronchial Ultrasound Transbronchial Needle Aspiration Supernatant for the Molecular Characterisation of Non Small Cell Lung Cancer

Utilize este identificador para referenciar este registo.
Nome:Descrição:Tamanho:Formato: 
TeseLVR(03_2026).pdf9.37 MBAdobe PDF Ver/Abrir

Resumo(s)

Introduction The diagnosis and molecular characterisation of non-small cell lung cancer (NSCLC) has undergone a paradigm shift over the last decades, driven by the need for timely and comprehensive biomarker profiling to guide precision therapies. Endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration (EBUS-TBNA) has become a cornerstone technique, providing a minimally invasive approach that allows simultaneous diagnosis and mediastinal staging in a single procedure with high yield. However, challenges remain in optimising tissue acquisition, balancing morphological, immunohistochemical, and molecular needs, and reducing turnaround times to avoid delays in treatment initiation. The primary objective of this thesis was to evaluate the role of EBUS-TBNA in the diagnostic and molecular workflow of advanced NSCLC, focusing on its ability to provide adequate material for biomarker testing and the potential of its supernatant as a tumourproximal liquid biopsy source. This aim was explored through four complementary areas, aligned with secondary objectives that collectively address the primary question: (i) the positioning of EBUS-TBNA within real-world diagnostic pathways; (ii) the adequacy and limitations of sequential testing strategies; (iii) the comparative performance of sequential versus massively parallel next-generation sequencing (MPNGS); and (iv) the feasibility, concordance, and clinical utility of the supernatant phase of EBUS-TBNA derived samples. Methods This work integrates five studies: three retrospective observational analyses, one systematic review and meta-analysis, and one prospective comparative study. All studies were conducted primarily at the Pulmonology Department of the Francisco Gentil - Portuguese Oncology Institute of Coimbra (Instituto Português de Oncologia de Coimbra, Francisco Gentil – IPOC-FG), in collaboration with the Institute's Molecular Pathology Laboratory, and, for the prospective study, the Institute of Anatomical Pathology and the Molecular Pathology Laboratory of the Faculty of Medicine, University of Coimbra. Ethical approval (ref. 23-2022) was obtained, and written informed consent was secured from all participants, or from their legal representatives when applicable. Data collection included demographic, clinical, histological, procedural, and molecular variables, as well as timelines from diagnostic suspicion to molecular results and treatment initiation. Retrospective studies analysed electronic medical records and pathology databases, while the prospective study collected paired cell pellet (CP) and supernatant (SP) samples during routine EBUS-TBNA procedures, processed according to standard protocols. DNA and RNA were extracted, quantified, and analysed by NGS in Studies I, III, and V. Studies II and III also applied a sequential workflow, with EGFR testing performed by real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) and ALK/ROS1 rearrangements assessed by fluorescence in situ hybridisation (FISH). The systematic review and meta-analysis (Study IV) followed PRISMA 2020 guidelines with a prospectively registered protocol (PROSPERO CRD42024600046). Statistical analyses were performed under the supervision of a biostatistician from the IPOC-FG Research Support Unit, using IBM SPSS v.27.0 (IBM Corp., NY, USA); a two-sided pvalue <0.05 was considered statistically significant. Detailed methodology and specific statistical approaches are provided in each study. Results Study I involved a real-world cohort of 205 patients with stage IV NSCLC. Median age was 68 years (range, 38–89), with 59.5% male. EBUS-TBNA and EUS-B accounted for over half of the initial diagnostic procedures (51.7%), enabling significantly shorter times from clinical evaluation to biopsy compared with transthoracic biopsy or surgical approaches (median 8 and 5 vs. 20.5 and 24.5 days, respectively; p < 0.001). Molecular profiling was attempted in all cases, achieving high adequacy across modalities (97.6%). Actionable alterations identified included EGFR mutations (26.3%), KRAS (14.1%), ALK (6.8%), and less frequent alterations such as ERBB2 (3.9%), BRAF (1%), and MET (1%). Delays in diagnostic initiation independently predicted mortality, with delays ≥10 days from clinical suspicion to biopsy associated with higher risk of death (HR 1.66; 95% CI, 1.10–2.50; p = 0.016). Study II analysed a retrospective cohort of 59 patients diagnosed with NSCLC who underwent EBUS-TBNA as part of their initial diagnostic work-up. Among these, molecular testing was performed sequentially on EBUS-TBNA samples in 64.4% of cases. Adequacy rates were high, with successful analysis in 89.5% of samples for EGFR and 81.3% for ALK, confirming the feasibility of this approach. However, a progressive decline in yield across different biomarkers was observed, suggesting gradual sample exhaustion with multiple sequential tests. Additionally, in approximately one-third of cases, molecular testing was performed on alternative specimens despite the availability of adequate material obtained through EBUS-TBNA. Study III compared sequential molecular profiling (SMP) with MP-NGS in 106 patients with stage IV NSCLC. MP-NGS achieved universal adequacy (100%) and detected a significantly higher rate of actionable mutations compared with SMP (40.9% vs. 22.2%; p = 0.042), leading to a greater allocation to targeted therapies (44.3% vs. 22.2%; p = 0.038). This observation may have contributed to the trend toward improved overall survival in the MP-NGS group (median 672 vs. 138 days), although the difference did not reach statistical significance (p = 0.053). Turnaround times were prolonged in both strategies, exceeding recommended benchmarks, but were slightly shorter with SMP compared with externally outsourced MP-NGS (median 17 vs. 23 days; p = 0.076). Study IV, a systematic review and meta-analysis, synthesised evidence from seven studies including 506 patients. Molecular profiling from the supernatant phase demonstrated high feasibility (87–100%), excellent concordance with matched tissue samples (pooled κ=0.947), and consistently shorter turnaround times (up to seven days faster), despite heterogeneity in pre-analytical processing protocols. Subgroup analyses indicated no significant effects of storage medium or temperature on DNA yield, although protocol variability limited definitive conclusions on optimal processing workflows. Study V, a prospective study, evaluated paired, EBUS-TBNA derived, cell pellet and supernatant samples from 20 patients. Nucleic acid yields were significantly higher in supernatant compared to cell pellet (DNA: 28.95 ng/μL vs. 9.84 ng/μL, p = 0.025; RNA: 37.6 ng/μL vs. 15.95 ng/μL, p = 0.007). Molecular concordance between fractions was 85%, with three discordant cases: two due to insufficient supernatant material and one true molecular discrepancy, where a KRAS G12C mutation was detected exclusively in supernatant. Simulating a parallel diagnostic workflow, in which molecular testing on supernatant was initiated at the time of biopsy while cell pellet underwent standard histological processing, reduced the overall diagnostic time from a median of 21.5 days to 13 days (p < 0.001). Discussion and Conclusion This thesis demonstrates that EBUS-TBNA is a pivotal tool in the diagnostic and molecular workflow of advanced NSCLC, providing high-quality material for comprehensive characterisation and enabling shorter timelines to diagnosis and treatment initiation, a factor independently associated with survival. While sequential molecular strategies proved feasible, they were limited by sample depletion and reduced mutation detection. MP-NGS demonstrated superior performance, improving the identification of actionable mutations and access to targeted therapies. The integration of the supernatant phase, offering valuable nucleic acid yields, strong molecular concordance with conventional tissue based molecular profiling and the potential to accelerate turnaround times, represents a possible key advancement in the diagnostic workflow. Taken together, these findings support an integrated diagnostic framework where the cellular fraction is used for histology and immunohistochemistry while molecular profiling is performed in parallel from the supernatant phase. This approach optimises tissue use, ensures diagnostic accuracy, and accelerates access to molecular profiling results, aligning workflows with the demands of precision oncology. Validation through multicentre prospective studies and standardised protocols will be crucial to drive widespread clinical implementation.
Introdução O diagnóstico e a caracterização molecular do cancro de pulmão de não pequenas células (CPNPC) sofreram uma mudança de paradigma nas últimas décadas, impulsionada pela necessidade de um perfil de biomarcadores abrangente e atempado para orientar terapêuticas de precisão. A punção aspirativa transbronquica guiada por ecobroncoscopia (EBUS-TBNA) tornou-se uma técnica essencial, oferecendo uma abordagem minimamente invasiva que permite o diagnóstico e o estadiamento mediastínico no mesmo procedimento, com elevada rentabilidade. No entanto, persistem desafios na otimização da colheita de tecido, no equilíbrio entre as necessidades morfológicas, imuno-histoquímicas e moleculares, e na redução dos tempos de resposta, de forma a evitar atrasos no início da terapêutica. O principal objetivo desta tese foi avaliar o papel do EBUS-TBNA no fluxo diagnóstico e molecular do CPNPC avançado, com foco na sua capacidade de fornecer material adequado para testes de biomarcadores e no potencial do seu sobrenadante como fonte de biópsia líquida próxima do tumor. Este objetivo foi explorado em quatro áreas complementares, alinhadas com objetivos secundários que, em conjunto, abordam a questão principal: (i) o posicionamento do EBUS-TBNA nos percursos diagnósticos; (ii) a adequação e limitações das estratégias sequenciais de testagem molecular; (iii) a comparação entre o desempenho da testagem sequencial e da sequenciação de nova geração (massively parallel-next generation sequencing [MP-NGS]); e (iv) a viabilidade, concordância e utilidade clínica da fase sobrenadante das amostras de EBUS-TBNA. Métodos Este trabalho integra cinco estudos: três análises observacionais retrospetivas, uma revisão sistemática com meta-análise e um estudo prospetivo comparativo. Todos os estudos foram realizados no Serviço de Pneumologia do Instituto Português de Oncologia de Coimbra Francisco Gentil (IPOC-FG), em colaboração com o Laboratório de Patologia Molecular do IPOC-FG e, no estudo prospetivo, com o Laboratório de Anatomia Patológica e Patologia Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra. O estudo obteve aprovação ética (ref. 23-2022). O consentimento informado escrito foi obtido de todos os participantes ou dos seus representantes legais quando aplicável. A recolha de dados incluiu variáveis demográficas, clínicas, histológicas, e moleculares, bem como os tempos entre a suspeita clínica, os resultados moleculares e o início da terapêutica. Os estudos retrospetivos analisaram processos clínicos eletrónicos e bases de dados de anatomia patológica, enquanto o estudo prospetivo colheu amostras emparelhadas de pellet celular e da fase sobrenadante derivados de EBUS-TBNA. O DNA e RNA foram extraídos, quantificados e analisados por MP-NGS nos Estudos I, III e V. Os Estudos II e III também aplicaram um fluxo sequencial, com análise de EGFR por reação em cadeia da polimerase em tempo real e avaliação de rearranjos ALK/ROS1 por hibridização fluorescente in situ. A revisão sistemática e meta-análise (Estudo IV) seguiu as recomendações PRISMA 2020, com protocolo previamente registado (PROSPERO CRD42024600046). As análises estatísticas foram realizadas sob supervisão da unidade de apoio à investigação do IPOC-FG, com recurso ao IBM SPSS v.27.0 (IBM Corp., NY, USA); valores de p < 0.05 foram considerados estatisticamente significativos. Resultados O Estudo I incluiu uma coorte de 205 doentes com CPNPC estádio IV. A mediana de idades foi de 68 anos (intervalo, 38–89), com 59.5% de doentes do sexo masculino. O EBUS-TBNA e o EUS-B representaram mais de metade dos procedimentos diagnósticos iniciais (51.7%), permitindo tempos significativamente mais curtos entre a avaliação clínica e a biópsia quando comparados com a biópsia transtorácica ou abordagens cirúrgicas (medianas de 8 e 5 vs. 20.5 e 24.5 dias; p < 0,001). O perfil molecular foi tentado em todos os casos, com elevada adequação em todas as modalidades (97.6%). As alterações acionáveis identificadas incluíram mutações EGFR (26.3%), KRAS (14.1%), ALK (6.8%) e outras alterações menos frequentes como ERBB2 (3.9%), BRAF (1%) e MET (1%). Atrasos ≥10 dias entre a suspeita clínica e a biópsia foram um preditor independente de mortalidade (HR 1.66; IC95% 1.10–2.50; p = 0.016). O Estudo II analisou uma coorte retrospetiva de 59 doentes com diagnóstico de CPNPC que realizaram EBUS-TBNA no seu percurso diagnóstico inicial. Entre estes, 64.4% realizaram a análise molecular de forma sequencial em amostras obtidas a partir deste procedimento. As taxas de adequação foram elevadas, com sucesso na análise de 89.5% das amostras para EGFR e 81.3% para ALK, confirmando a viabilidade da técnica. Verificou-se, contudo, uma diminuição progressiva do rendimento entre os diferentes marcadores, sugerindo esgotamento gradual do material disponível ao longo dos testes sequenciais. Adicionalmente, em cerca de um terço dos casos, o estudo molecular foi realizado em amostras biológicas alternativas, apesar de o material obtido por EBUSTBNA se encontrar disponível. O Estudo III comparou o método de testagem sequencial com o método MP-NGS em 106 doentes com CPNPC em estádio IV avaliados por EBUS-TBNA. A estratégia MP-NGS obteve adequação universal (100%) e detetou uma taxa significativamente mais elevada de mutações acionáveis (40.9% vs. 22.2%; p = 0.042), o que se traduziu numa maior taxa de alocação a terapêuticas-alvo (44.3% vs. 22.2%; p = 0.038). Estas, por sua vez, podem ter contribuído para a tendência observada para maior sobrevivência global no grupo MP-NGS (mediana de 672 vs. 138 dias), embora a diferença não tenha atingido significância estatística (p = 0.053). O tempo até obtenção de resultados moleculares excedeu, em ambas as estratégias, os valores recomendados, sendo ligeiramente inferior com a abordagem sequencial em comparação com MP-NGS, realizado externamente (17 dias vs. 23 dias; p = 0.076). O Estudo IV, uma revisão sistemática com meta-análise, sintetizou a evidência de sete estudos (506 doentes). A caracterização molecular do sobrenadante demonstrou elevada viabilidade (87–100%), excelente concordância com as amostras tecidulares emparelhadas (κ=0.947) e tempos de resposta consistentemente mais curtos (até sete dias mais rápidos), apesar da heterogeneidade nos protocolos pré-analíticos. As análises de subgrupo não identificaram impacto significativo do meio preservante ou temperatura de armazenamento no rendimento de DNA, embora a variabilidade dos protocolos limite conclusões definitivas sobre as melhores práticas de processamento. O Estudo V, prospetivo, avaliou amostras emparelhadas de pellet celular e do sobrenadante derivado de amostras de EBUS-TBNA de 20 doentes. Os rendimentos de ácidos nucleicos foram superiores no sobrenadante em comparação com o pellet celular (DNA: 28.95 ng/μL vs. 9.84 ng/μL, p = 0.025; RNA: 37.6 ng/μL vs. 15.95 ng/μL, p = 0.007). A concordância molecular entre frações foi de 85%, com três casos discordantes: dois por quantidade insuficiente no sobrenadante e um por discrepância molecular real, com deteção de uma mutação KRAS G12C apenas na fase sobrenadante. A simulação de um fluxo diagnóstico paralelo, com análise molecular iniciada no sobrenadante aquando da biópsia, enquanto o pellet celular era processado para histologia, reduziu o tempo total de diagnóstico de uma mediana de 21.5 dias para 13 dias (p < 0.001). Discussão e Conclusão Esta tese demonstra que o EBUS-TBNA é uma ferramenta central no diagnóstico e caracterização molecular do CPNPC avançado, fornecendo material de elevada qualidade para caracterização abrangente e cuja acessibilidade permitiu encurtar os tempos até ao diagnóstico e início de terapêutica, um fator associado de forma independente à sobrevivência. A estratégia de analise molecular sequencial, apesar de viável, mostrou limitações relacionadas com exaustão da amostra e menor deteção de mutações. A metodologia MP-NGS demonstrou desempenho superior, aumentando a identificação de alterações acionáveis e o acesso a terapêuticas dirigidas. A integração da fase sobrenadante, mostrou-se exequível e fiável, com elevada concordância molecular com o percurso convencional de caracterização molecular baseada em tecido e mostrou elevado potencial para acelerar os tempos de resposta, representando um possível avanço significativo no fluxo diagnóstico. No conjunto, estes resultados suportam um modelo integrado de diagnóstico em que o pellet celular é utilizado para histologia e imuno-histoquímica, enquanto o perfil molecular é realizado em paralelo a partir do sobrenadante. Esta abordagem otimiza a utilização do material, assegura a precisão diagnóstica e acelera a disponibilização de resultados moleculares, alinhando os percursos diagnósticos com as exigências da oncologia de precisão. A validação multicêntrica prospetiva e a padronização de protocolos serão essenciais para garantir a reprodutibilidade e facilitar a sua implementação clínica em larga escala.

Descrição

Palavras-chave

Cancro de Pulmão de Não Pequenas Células - CPNPC Punção Aspirativa Transbronquica Guiada por Ecobroncoscopia - EBUS-TBNA Caracterização Molecular Sobrenadante Oncologia de Precisão Molecular Profiling Supernatant Precision Oncology Next-Generation Sequencing - NGS

Contexto Educativo

Citação

Projetos de investigação

Unidades organizacionais

Fascículo