Circulating tumor DNA in early breast cancer

Abstract: Introduction: Patients with triple negative breast cancer (TNBC) have the worst prognosis among all breast cancer subtypes. These patients usually receive neoadjuvant chemotherapy (NACT) with the hope of achieving pathological complete response (PCR). The vast majority of patients with pCR have an excellent prognosis similar to other breast cancer subtypes, while those without pCR relapse quickly. Nevertheless, around 10% of patients with pCR relapse and 40% without pCR have a good prognosis. Developing a more accurate biomarker of tumor genetic makeup and response to NACT will help in delivering more efficient treatment. Circulating tumor DNA (ctDNA) in plasma has been introduced as a possible biomarker of cancer that is more representative of tumor genetics and burden. We propose to study the role of ctDNA in monitoring tumor genetic makeup and response to NACT. The ultimate goal is to develop a blood-based biomarker of breast cancer that reveals tumor heterogeneity and measures response in the neoadjuvant setting. Methods: In this pilot study, samples from four patients with triple negative breast cancer (TNBC) receiving NACT were analyzed. Pre-treatment biopsies, post-treatment biopsies, and serial blood samples during treatment have been collected. Pre and post treatment tumors were sequenced to identify somatic variants. Multiple variants were selected for each patient to develop patient-specific droplet digital PCR (ddPCR) ctDNA assays. We analyzed mutational status concordance between tumor biopsy and ctDNA. We also measured the association between changes in ctDNA levels during NACT and tumor response. Results: A total of twenty-six variants have been analyzed in four patients. Eighty-five percent of variants were detected in the plasma. Only sixty percent of variants were shared between tumor biopsy and ctDNA. The remaining variants were detected in one of them, tumor biopsy or ctDNA. In each patient, at least one mutation showed dynamic changes in ctDNA levels analogous to the changes observed in tumor size. Conclusion: Our data show the feasibility of tracking ctDNA during NACT in TNBC patients. Both tumor biopsy and ctDNA are needed to capture tumor heterogeneity. The dynamic changes of ctDNA levels seem to correlate with tumor size changes in response to NACT for selected variants but not for all. Our results will increase the current understanding of the applicability of ctDNA as a biomarker of response to NACT.Résumé: Introduction: Les patients atteints d'un cancer du sein triple négatif (CSTN) ont le pronostic le moins favorable parmi tous les sous-types de cancer du sein. Ces patients reçoivent habituellement une chimiothérapie néoadjuvante (CNA) ayant pour but l'obtention une réponse pathologique complète (RPC). La grande majorité des patients avec une RPC ont un excellent pronostic, tandis que ceux sans une RPC rechutent rapidement. Toutefois, environ 10% des patients avec une RPC rechutent tandis que 40% des patients sans RPC connaissent un bon pronostic. Le développement d'un biomarqueur tumoral précis et prédictif de la réponse à la CNA aiderait à fournir un traitement plus efficace. L'ADN tumoral circulant (ADNtc) a été proposé en tant que biomarqueur potentiel du cancer représentatif de la composition génétique tumorale ainsi que l'ampleur de l'atteinte tumorale. Nous proposons donc d'étudier le rôle de l'ADNtc dans la surveillance de la composition génétique tumoral et de la réponse à la CNA. Le but ultime est de développer un biomarqueur sanguin du cancer du sein qui analyse l'hétérogénéité tumorale et mesure la réponse néoadjuvante. Méthode: Dans cette étude pilote, des échantillons de quatre patients atteints du cancer du sein triple négatif (CSTN) et recevant la CNA ont été analysés. Des biopsies pré- et post-traitement ainsi que des échantillons de sang en série durant le traitement ont été collectés. Les tumeurs pré- et post-traitement ont été séquencées pour identifier les mutations somatiques. Plusieurs mutations somatiques ont été sélectionnées par patient afin de développer des essais de réaction en chaîne par polymérase numérique à gouttelettes (ddPCR) pour l'ADNtc spécifiques au patient. Nous avons analysé la biopsie tumorale et l'ADNtc afin d'évaluer la présence de la mutation et sa concordance entre les deux types d'échantillon. Nous avons également mesuré l'association entre les changements des niveaux d'ADNtc durant la CNA et la réponse tumorale.Résultats:Un total de vingt-six mutations a été analysé chez quatre patients. Quatre-vingt-cinq pour cent (85%) des mutations ont été détectées dans le plasma. Seulement soixante pour cent des mutations étaient présentes dans la biopsie de tumeur et l'ADNtc. Les mutations restantes ont été détectées, soient dans la biopsie tumorale ou dans l'ADNtc. Chez chaque patient, au moins une mutation a démontré des changements dynamiques dans le niveau d'ADNtc analogues aux changements observés dans la taille de la tumeur. Conclusion: Nos données démontrent la faisabilité de suivi du ADNtc pendant la CNA chez les patients atteints d'un CSTN. La biopsie tumorale et l'ADNtc sont nécessaires pour capturer l'hétérogénéité tumorale. Les changements dynamiques des niveaux d'ADNtc semblent corréler les changements de taille tumorale en réponse à la CNA pour des mutations sélectionnées, mais pas pour l'ensemble d'entre eux. Nos résultats contribueront à augmenter la compréhension actuelle de l'applicabilité de l'ADNtc comme biomarqueur de la réponse à la CNA

Correction: Identifying obesity/overweight status in children and adolescents; A cross-sectional medical record review of physicians' weight screening practice in outpatient clinics, Saudi Arabia.

[This corrects the article DOI: 10.1371/journal.pone.0215697.]