STRATEGIES TO OVERCOME OLAPARIB DRAWBACKS: FROM PATIENT SELECTION TO NOVEL THERAPIES

Poly (ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi) have changed the management of ovarian cancer and are particularly effective in homologous recombination defective (HRD-positive) tumours. To maximize the benefits of this therapy, clinicians have to face two main challenges: (i) the accurate selection of the patients eligible for treatment and (ii) the overcoming of drug resistance, either intrinsic or acquired. Currently, BRCA1/2 alterations and genomic scarring tests are used as surrogate markers of HRD but present some limitations related to the impossibility to directly measure homologous recombination functionality. To improve responsiveness, combination strategies have been proposed to sensitize resistant tumours but their applicability is restrained by the development of severe adverse events, which are frequently observed with clinically approved PARPi. In the present work, a cohort of ovarian carcinoma-patient derived xenografts (OC-PDXs) has been exploited (i) to assess HRD testing predictability on the response to the PARPi olaparib and (ii) to evaluate the efficacy of AZD5305, a novel PARPi with improved selectivity for PARP1. The cohort was molecularly and pharmacologically characterized, resulting representative of the clinical scenario, including 90% of OC-PDXs mutated in TP53, and showing heterogeneous response to platinum and olaparib. HRD status has been determined using the clinically approved companion diagnostic test Myriad MyChoice PLUS®, which classified 70% of OC-PDXs as HRD-positive based on either the HRD score (> 42) or the presence of BRCA1/2 mutations. Statistical analysis revealed that the HRD score, rather than the HRD status or BRCA1/2 mutations, is the best predictor of olaparib response. However, our results suggest that a refinement of the positivity cut-off and the association with other response markers are needed to better identify HRD-positive but olaparib resistant tumours (i.e. avoid false positive), which are hardly recognizable. Based on the previous characterization, OC-PDXs with different HRD status and olaparib sensitivity were chosen to test the second-generation PARPi AZD5305. This novel compound demonstrated great anti-tumour activity toward HRD-positive tumours whereas it had no efficacy on HRD-negative OC-PDXs, as expected AZD5305 resulted effective at significantly lower doses compared to olaparib, thus providing the opportunity to be combined with chemotherapy. AZD5305 combination with carboplatin was well tolerated and efficacious in restraining tumour growth, even at sub-optimal doses. To note, AZD5305 successfully counteracted tumour growth and progression when tested on HRD-positive olaparib-resistant OC-PDXs, according to their HRD classification and suggesting the existence of a resistance mechanism specific for first-generation PARPi. In conclusion, although the sample size was limited and the results require further validation, this study demonstrated that: (i) Myriad HRD score is a good predictor of olaparib response, which can be further refined to improve the specificity (ii) AZD5305 represents a promising treatment option for olaparib resistant tumours, while offering new opportunity for combination strategies.

L’introduzione degli inibitori della poli (ADP-ribosio) polimerasi (PARP), che colpiscono i tumori che presentano difetti nella ricombinazione omologa (“HRD”), ha rivoluzionato il trattamento del carcinoma ovarico. Un’accurata selezione dei pazienti e il superamento della resistenza, sia innata che acquisita, sono tuttavia necessari per massimizzare i benefici di questa terapia in clinica. Attualmente la selezione dei pazienti per il trattamento è basata su test genetici che ricercano marcatori surrogati dell’HRD, come alterazioni fissate nel DNA che quindi non valutano direttamente la funzionalità della ricombinazione omologa. Per migliorare la risposta e rendere i tumori sensibili alla terapia sono state proposte combinazioni di farmaci, la cui applicazione in clinica rimane però limitata dall’aggravarsi degli effetti collaterali tipicamente osservati durante il trattamento con gli inibitori di PARP. In questo progetto è stata utilizzata una coorte di carcinomi ovarici derivati da paziente stabilizzati nel topo allo scopo di (i) stimare la capacità predittiva dei test genetici in relazione alla risposta all’inibitore di PARP olaparib e (ii) valutare l’efficacia di AZD5305, un nuovo inibitore più selettivo per PARP1. Le caratteristiche molecolari dei tumori sono state analizzate e la risposta ai farmaci è stata valutata in studi preclinici. La coorte risulta essere rappresentativa del contesto clinico: il 90% dei tumori presenta mutazioni in TP53 e si osserva una risposta eterogenea ai composti a base di platino e a olaparib. Lo stato della ricombinazione omologa (HRD positivo o negativo) è stato determinato attraverso il Myriad MyChoice PLUS®, l’unico test attualmente approvato dall’FDA (Food and Drug Administration) per la selezione dei pazienti da trattare. Il 70% dei tumori è stato classificato come HRD positivo sulla base dello “score” (> punteggio soglia 42) o della presenza di mutazioni nei geni del riparo del DNA. L’analisi statistica dei risultati ha indicato lo “score” come il miglior fattore predittivo della risposta a olaparib se paragonato allo stato della ricombinazione omologa o alla presenza di mutazioni. Tuttavia, i risultati suggeriscono che un perfezionamento del punteggio soglia e/o l’affiancamento allo “score” di altri marcatori di risposta sono necessari per evitare la selezione di tumori HRD positivi ma resistenti alla terapia che sono difficilmente individuabili. Grazie alla precedente caratterizzazione è stato possibile selezionare tumori con diverse caratteristiche molecolari e sensibilità a olaparib per testare AZD5305, un PARP inibitore di seconda generazione. Il farmaco è risultato efficace nei tumori difettivi per la ricombinazione omologa ma a dosi significativamente inferiori rispetto ad olaparib, rendendo così possibile la sua combinazione con la chemioterapia. La combinazione di AZD5305 e carboplatino è risultata infatti ben tollerata e attiva nel controllare la progressione del tumore, anche utilizzando dosi inferiori a quelle terapeutiche. È importante notare che AZD5305 ha inibito con successo la crescita di tumori HRD positivi ma resistenti a olaparib, in linea con la loro classificazione. Ciò suggerisce l’esistenza di meccanismi di resistenza specifici per i farmaci di prima generazione. In conclusione, lo studio, nonostante sia limitato dall’utilizzo di un campione ridotto e necessiti quindi conferma, dimostra che: (i) lo “score” calcolato mediante il test di Myriad è al momento il migliore fattore predittivo della risposta ad olaparib, nonostante sia necessario perfezionarlo per aumentarne la specificità (ii) AZD5305 rappresenta una promettente opzione di trattamento sia per i tumori resistenti a olaparib sia per possibilità di essere combinato con altri farmaci.