INTRODUÇÃO E OBJETIVOS: O tratamento padrão do carcinoma urotelial não músculo invasivo da bexiga (CNMIB) consiste na ressecção transuretral do tumor vesical (RTU) seguida de terapia intravesical com Bacillus Calmette-Guérin (BCG). Entretanto, cerca de 25-45% dos pacientes não apresentam benefício deste tratamento e, até o momento, não há biomarcadores validados para guiar a seleção de pacientes. A identificação de biomarcadores preditivos de resposta é de fundamental importância para maximizar o uso clínico do BCG em pacientes com maior chance de benefício e potencialmente reduzir o risco de desabastecimento do BCG. Os objetivos deste estudo foram identificar biomarcadores genômicos e caracterizar o mecanismo de benefício da imunoterapia com BCG no tratamento do CNMIB. MÉTODOS: Trinta e cinco pacientes portadores de CNMIB tratados com BCG intravesical no Instituto do Câncer do Estado de São Paulo entre 2009 e 2016 foram retrospectivamente identificados. Os pacientes foram classificados como BCG-responsivos (BCG-R) ou não-responsivos (BCG-NR) e material arquivado de tecido tumoral foi obtido para realização do sequenciamento do exoma total. A carga mutacional tumoral (tumor mutational burden; TMB) e a carga de neoantígenos (neoantigen load; NAL) foram correlacionadas com taxa de resposta (TR) e sobrevida livre de recorrência (SLR). A presença de mutações deletérias em genes de reparo de DNA (DDR) foi comparada entre os grupos BCG-R (N= 17) e BCG-NR (N= 18). RESULTADOS: TMB e NAL foram maiores no grupo BCG-R em comparação com BCG-NR, sendo a mediana do TMB de 4,9 vs. 2,8 mutações/Mb (P=0,017) e NAL 100 vs. 65 neoantígenos (P=0,032). Pacientes com alto TMB apresentaram maior TR e SLR em comparação com TMB baixo (TR 71% vs. 28%, P=0,011 e SLR 38 vs. 15 meses, P=0,009) e o mesmo foi observado em pacientes com NAL alto vs. baixo (TR 71% vs. 28%, P=0.011 e SLR 36 vs. 18.5 meses, xii P=0.017). A presença de mutações em genes DDR foi associada a melhor SLR (35.5 vs. 11 meses, P=0,017). CONCLUSÕES: Nesta coorte, melhores desfechos de tratamento com BCG intravesical foram observados em pacientes com TMB alto, NAL alto e mutação em genes DDR. Caso estes resultados sejam confirmados em estudos maiores, TMB pode ser validado como biomarcador preditivo de resposta ao BCG e eventualmente poderá ser incorporado a outros potenciais biomarcadores para maximizar resultados do tratamento. Além disto, os resultados deste estudo indicam que o BCG pode induzir resposta imune anti-tumoral através do reconhecimento de neoantígenos. Estes achados aumentam o entendimento dos mecanismos imunogênicos do BCG e suporta investigação clínica com imunoterapia para o CNMIB.

INTRODUCTION AND OBJECTIVES: The standard of care therapy for high-risk non-muscle invasive bladder cancer (NMIBC) include complete transurethral resection of the bladder tumor (TURBT) followed by intravesical therapy with Bacillus Calmette-Guérin (BCG). However, 25-45% of the patients will not benefit from BCG immunotherapy and, to date, there is no validated predictive biomarker to guide patient selection. The identification of predictive biomarkers is critical to maximize clinical use in patients more likely to benefit from therapy and potentially reduce the risk of BCG supply shortages. The objectives of this study are to identify genomic biomarkers and characterize the underlying mechanism of benefit from BCG immunotherapy in NMIBC. METHODS: We retrospectively identified 35 patients with NMIBC treated with TURBT and intravesical BCG immunotherapy from 2009 to 2016 at the Instituto do Cancer do Estado de São Paulo. Patients were classified as BCG- responsive (BCG-R) and BCG-unresponsive (BCG-UR) and pre-treatment archival index-tumors were obtained for whole-exome sequencing analysis. Tumor mutation burden (TMB) and neoantigen load (NAL) were correlated with BCG response rate (RR) and recurrence-free survival (RFS). The presence of deleterious mutations in DNA damage repair (DDR) genes was also compared between BCG-responsive (BCG-R, N= 17) and unresponsive (BCG-UR, N= 18) subgroups. RESULTS: Tumor mutational burden and neoantigen load were higher in BCG-R compared to BCG-UR patients (median TMB 4.9 vs. 2.8 mutations/Mb, P=0.017 and median NAL 100 vs. 65 neoantigens, P=0.032). Improved response rate and recurrence-free survival were observed in patients with high vs. low TMB (RR 71% vs. 28%, P=0.011 and RFS 38.0 vs. 15.0 months, P=0.009) and with high vs. low NAL (RR 71% vs. 28%, P=0.011 and RFS 36.0 vs. 18.5 months, P=0.017). The presence of deleterious mutations in DDR genes was associated with improved RFS (35.5 vs. 11.0 months, P=0.017). CONCLUSIONS: In our cohort, improved outcomes after BCG xiv immunotherapy were observed in patients with high TMB, high NAL and deleterious mutations in DDR genes. If these results are confirmed in larger cohorts, TMB could be a predictive biomarker to BCG and hopefully will be integrated to other biomarkers to maximize the benefit to available therapies. Moreover, our study provides evidence that BCG may induce tumor-specific immune response by enhancing the recognition of neoantigens. These findings improve our understanding of the mechanisms behind BCG-mediated immunity and provide further support for clinical investigation of immunotherapy in NMIBC.