ETD

• circulating tumor DNA
• DPYD
• EGFR
• fluoropyrimidine
• germline mutations
• IDH1
• irinotecan
• KRAS
• liquid biopsy
• somatic mutations
• toxicity to treatment
• UGT

Precision medicine has transformed contemporary oncology. It integrates molecular, genetic, and clinical data to guide therapeutic decisions. Combining pharmacogenetics for germline variants assessment with liquid biopsy analysis of cell-free DNA (cfDNA) offers valuable insights into tumor evolution under therapy. This approach improves patient stratification, treatment optimization, and clinical outcomes.
This PhD thesis comprises four sections. It adopts an integrated approach, combining pharmacogenetic profiling, circulating tumor DNA (ctDNA)-based liquid biopsy, and longitudinal disease monitoring across multiple solid tumors. Germline variants were analyzed using Real-Time PCR from whole blood. Somatic alterations were assessed in plasma-derived cfDNA using digital PCR and Next-Generation Sequencing.
Section I reports a second-line clinical trial in advanced pancreatic ductal adenocarcinoma comparing nal-IRI plus S-1 versus nal-IRI plus 5-fluorouracil/leucovorin. Integrated germline (DPYD, UGT1A1) and somatic (KRAS) analyses supported the superior safety and efficacy of nal-IRI plus 5-fluorouracil/leucovorin and demonstrated the prognostic value of ctDNA-based KRAS monitoring.
Section II evaluates clinical determinants of ctDNA shedding in EGFR-mutant Non-Small Cell Lung cancer, highlighting the importance of integrating clinical features to correctly interpret liquid biopsy results and avoid false-negative findings.
Section III demonstrates the feasibility and prognostic relevance of detecting the IDH1 R132H mutation in plasma cfDNA from glioma patients, despite the presence of the blood–brain barrier.
Section IV assesses the clinical impact of DPYD variants in patients receiving fluoropyrimidines, demonstrating limited predictive value of the c.1236G>A/HapB3 variant for severe toxicity and supporting individualized dosing strategies.
Overall, this work underscores the clinical value of integrating pharmacogenetics, ctDNA analysis, and clinical data to advance precision oncology and optimize cancer treatment in real-world settings.

La medicina di precisione ha trasformato l’oncologia contemporanea, integrando dati molecolari, genetici e clinici per guidare le decisioni terapeutiche. In questo contesto, la combinazione tra farmacogenetica, per la valutazione delle varianti germinali, e biopsia liquida, mediante l’analisi del DNA libero circolante (cell-free DNA, cfDNA), offre informazioni preziose sull’evoluzione del tumore durante il trattamento. Questo approccio consente di migliorare la stratificazione dei pazienti, l’ottimizzazione delle terapie e gli esiti clinici.
La presente tesi di dottorato si articola in quattro sezioni e adotta un approccio integrato che combina la profilazione farmacogenetica, la biopsia liquida basata sull’analisi del DNA tumorale circolante (ctDNA) e il monitoraggio longitudinale della malattia in diversi tumori solidi. Le varianti germinali sono state analizzate mediante Real-Time PCR su sangue intero, mentre le alterazioni somatiche sono state valutate nel cfDNA isolato dal plasma mediante digital PCR e Next-Generation Sequencing.
La Sezione I riporta uno studio clinico di seconda linea nel carcinoma duttale pancreatico avanzato, che confronta i due trattamenti nal-IRI più S-1 versus nal-IRI più 5-fluorouracile/leucovorina. L’integrazione delle analisi germinali (DPYD, UGT1A1) e somatiche (KRAS) ha supportato la superiore sicurezza ed efficacia di nal-IRI più 5-fluorouracile/leucovorina, dimostrando inoltre il valore prognostico del monitoraggio di KRAS mediante ctDNA.
La Sezione II valuta i determinanti clinici del rilascio di ctDNA nel carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC) con mutazione di EGFR, evidenziando l’importanza di integrare le caratteristiche cliniche per interpretare correttamente i risultati della biopsia liquida ed evitare falsi negativi.
La Sezione III dimostra la fattibilità e la rilevanza prognostica della rilevazione della mutazione IDH1 R132H nel cfDNA plasmatico di pazienti affetti da glioma, nonostante la presenza della barriera emato-encefalica.
La Sezione IV analizza l’impatto clinico delle varianti di DPYD nei pazienti trattati con fluoropirimidine, mostrando il limitato valore predittivo della variante c.1236G>A/HapB3 per la tossicità severa e supportando strategie di dosaggio personalizzato.
Nel complesso, questo lavoro evidenzia il valore clinico dell’integrazione tra farmacogenetica, analisi del ctDNA e dati clinici per promuovere l’oncologia di precisione e ottimizzare il trattamento dei tumori nella pratica clinica reale.