Exosomal MicroRNA Predicts Response to Preoperative Chemoradiotherapy in Locally Advanced Rectal Cancer

We recently reported blood-based transcriptomic biomarkers for the identification of response to preoperative chemoradiotherapy followed by surgery in patients with locally advanced rectal cancer.

We sought to develop a liquid biopsy assay for exosomal microRNA for identifying the response to preoperative chemoradiotherapy.

This was a retrospective study.

This was a multicenter study from 2 international hospitals.

We analyzed serum specimens from 81 patients in 2 independent international multicenter clinical cohorts (training n = 54; validation n = 27).

Diagnostic performance and risk estimation for predicting pathological complete response.

A 5-microRNA panel was developed and integrated with CEA level into a final risk-assessment model. We identified patients with response to preoperative chemoradiotherapy (area under the curve 0.86; 95% CI, 0.74-0.94). We validated the panel's performance in an independent validation cohort (area under the curve 0.87; 95% CI, 0.68-0.97). The risk model was more accurate for the identification of response to PCRT than the panel (area under the curve 0.90; 95% CI, 0.82-0.96; sensitivity 0.82; specificity 0.90). The risk model was applied to detect patients with pathologic complete response, and it was superior to currently used pathological features (area under the curve 0.92; 95% CI, 0.84-0.97; sensitivity 0.78; specificity 1.00). A comparative test for correlated receiver operating characteristic curves showed no significance ( p = 0.17). In multivariable analysis in the training and validation cohort, the microRNA panel was strongly associated with response (training: adjusted OR 3.69; 95% CI, 3.16-59.32; p < 0.01; validation: adjusted OR 32.93; 95% CI, 3.94-275.53; p < 0.01), respectively.

Retrospective clinical data.

Our signature panel for predicting response to preoperative chemoradiotherapy has the potential for clinical translation as a liquid biopsy assay. See Video Abstract .

ANTECEDENTES:Recientemente informamos sobre biomarcadores transcriptómicos en sangre para la identificación de la respuesta a la quimiorradioterapia preoperatoria, seguida de cirugía, en pacientes con cáncer rectal localmente avanzado.OBJETIVO:Buscamos desarrollar un ensayo de biopsia líquida basado en miRNAs exosomales para identificar la respuesta a la quimiorradioterapia preoperatoria.DISEÑO:Se trató de un estudio retrospectivo.ÁMBITO:Fue un estudio multicéntrico a nivel mundial que contó con la participación de dos hospitales internacionales.PACIENTES:Analizamos muestras de suero de 81 pacientes pertenecientes a dos cohortes clínicas multicéntricas internacionales independientes (cohorte de entrenamiento: n = 54; cohorte de validación: n = 27).PRINCIPALES MEDIDAS DE RESULTADO:Rendimiento diagnóstico y estimación del riesgo para predecir la respuesta patológica completa.RESULTADOS:Se desarrolló un panel de 5 miRNAs, el cual se integró con el nivel de CEA en un modelo final de evaluación de riesgos. Identificamos a los pacientes que respondieron a la quimiorradioterapia preoperatoria (AUC = 0,86; IC del 95 %: 0,74-0,94). Validamos el rendimiento del panel en una cohorte de validación independiente (AUC = 0,87; IC del 95 %: 0,68-0,97). El modelo de riesgo resultó ser más preciso para la identificación de la respuesta a la quimiorradioterapia preoperatoria (PCRT) que el panel por sí solo (AUC = 0,90; IC del 95 %: 0,82-0,96; sensibilidad = 0,82; especificidad = 0,90). El modelo de riesgo se aplicó para detectar a los pacientes con respuesta patológica completa, demostrando ser superior a las características patológicas utilizadas actualmente (AUC = 0,92; IC del 95 %: 0,84-0,97; sensibilidad = 0,78; especificidad = 1,00). Una prueba comparativa para curvas ROC correlacionadas no mostró diferencias estadísticamente significativas (p = 0,17). En el análisis multivariante de las cohortes de entrenamiento y validación, el panel de miRNA se asoció fuertemente con la respuesta (entrenamiento: OR ajustada = 3,69; IC del 95% = 3,16-59,32; p < 0,01; validación: OR ajustada = 32,93; IC del 95% = 3,94-275,53; p < 0,01), respectivamente.LIMITACIONES:Datos clínicos retrospectivos.CONCLUSIONES:Nuestro panel de firmas para predecir la respuesta a la quimiorradioterapia preoperatoria tiene el potencial de traslación clínica como ensayo de biopsia líquida. (AI-generated translation ).