ANALYSIS OF THE ACTIVITY OF NOVEL RADIOSENSITIZERS AND SYSTEMIC TREATMENTS IN PANCREATIC ADENOCARCINOMA: A ROAD MAP TO IMPROVE THE OUTCOME IN LOCALLY ADVANCED DISEASE.

Introduzione: L'adenocarcinoma duttale pancreatico (ADP) rappresenta una della maggiori sfide in oncologia, con una sopravvivenza a 5 anni del 13%. La maggior parte dei pazienti presenta una malattia avanzata al momento della diagnosi, beneficiando solo della chemioterapia. La radioterapia è anch'essa parte dell'armamentario terapeutico del ADP, sebbene la sua efficacia sia ostacolata dalla radioresistenza primaria e secondaria. Una possibile strategia per superare questo problema è quella di potenziare l'attività della radioterapia con agenti radiosensibilizzanti, con l'obiettivo di migliorare il controllo locale e, potenzialmente, anche sistemico della malattia. Gli agenti radiosensibilizzanti usati per l’ADP non sono cambiati negli ultimi decenni e corrispondono alla capecitabina o alla gemcitabina. Sono quindi necessarie nuove strategie radiosensibilizzanti. Obiettivi: 1) Valutare l'attività radiosensibilizzante di diversi agenti antitumorali in linee cellulari di ADP eterogenee dal punto di vista molecolare. 2) Progettare uno studio clinico che includa pazienti con ADP, candidabili a radioterapia di consolidamento dopo chemioterapia di induzione, per testare l'attività e la sicurezza dell'agente radiosensibilizzante più efficace identificato. Materiali e metodi: L’attività citotossica del trattamento di associazione di irradiazione con Doxifluridina (metabolita della capecitabina), Olaparib, Cisplatino o Temozolomide, sia come farmaci singoli che in combinazione tra loro, è stata valutata in linee cellulari di ADP (Capan-1, Hs 766T, AsPC-1, BxPC-3). Sono stati anche studiati gli effetti sul ciclo cellulare, danno al DNA, apoptosi/necrosi, morte cellulare immunogenica (MCI) e senescenza. Risultati: L'effetto osservato con i diversi trattamenti variava in base al tipo di linea cellulare, probabilmente a causa del profilo genomico sottostante. La combinazione di irradiazione con Olaparib e Cisplatino ha ottenuto la massima riduzione della vitalità cellulare in tutte le linee cellulari, anche a basse concentrazioni. Altri trattamenti hanno esercitato un'attività radiosensibilizzante che, nella maggior parte dei casi, è stata limitata a una o due linee cellulari specifiche. Olaparib è risultato particolarmente attivo nelle linee Capan-1 BRCA2 mutate. Temozolomide non ha indotto un significativo effetto radiosensibilizzante. Gli effetti radiosensibilizzanti spesso corrispondevano ad un aumento dell'arresto del ciclo cellulare in fase G2 e del danno al DNA, mentre l'apoptosi/necrosi e la MCI non sono stati significativamente influenzati. Preliminarmente, è stato anche osservato l’induzione di uno stato di senescenza nelle cellule sottoposte a trattamento con irradiazione ± farmaci. Conclusione: Olaparib in associazione a Cisplatino rappresenta una promettente combinazione radiosensibilizzante nell’ADP. Proponiamo quindi uno studio al fine di valutarne l'efficacia e la sicurezza in associazione con la radioterapia in pazienti affetti da ADP non metastatico e non candidabile a chirurgia, che siano liberi da progressione dopo chemioterapia di induzione.

Introduction: Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) still represents a major challenge in oncology, with a 5-year survival rate of 13%. Most patients present with advanced disease at diagnosis, benefiting only from chemotherapy. Radiotherapy is also part of PDAC therapeutic armamentarium, albeit its efficacy is hampered by primary and secondary radioresistance. A possible strategy to overcome this issue is to enhance radiotherapy activity with radiosensitizing agents, aiming at improving local, and potentially also systemic, disease control. Radiosensitizing agents in PDAC have not changed over the last decades, with either capecitabine or gemcitabine being the backbone for chemo-radiotherapy. Novel radiosensitizing strategies are needed. Aims: 1) To investigate the radiosensitizing activity of different anti-tumoral agents in molecularly heterogenous PDAC cell lines. 2) To design a clinical study including PDAC patients eligible for radiotherapy consolidation after induction chemotherapy to test the activity and safety of the most effective radiosensitizing agent identified. Materials and methods: The cytotoxic activity of irradiation plus Doxifluridine, Olaparib, Cisplatin or Temozolomide, either as single or multi-drug combination, was assessed in Capan-1, Hs 766T, AsPC-1 and BxPC-3 PDAC cell lines. Effects on cell cycle, DNA damage, apotosis/necrosis, Immunogenic Cell Death (ICD) and senescence were also investigated. Results: The effect observed with different treatments varied depending on cell line type, possibly due to the underlying genomic profile. Combination of irradiation with Olaparib plus Cisplatin achieved the maximum reduction in cell viability across all cell lines, even at low concentrations. Other treatments exerted a radiosensitizing activity that was in most cases limited to one or two specific cell lines. Olaparib was particularly active in BRCA2-mutated Capan-1. Temozolomide induced no significant radiosensitization. Radiosensitizing effects often corresponded to increase of G2 cell cycle arrest and DNA damage, while apoptosis/necrosis and ICD were not significantly affected. Senescence was also preliminarily observed in residual viable cells after irradiation ± drugs. Conclusion: Olaparib combined with Cisplatin is a promising radiosensitizing combination in PDAC. We propose a clinical trial assessing its efficacy and safety in association with radiotherapy in non-metastatic unresectable PDAC patients, that are progression-free after induction chemotherapy.