Biomarcatori negli studi clinici di fase 2: guida per il paziente

Cos'è un biomarcatore in uno studio clinico?

Un biomarcatore è una caratteristica definita e misurabile utilizzata come indicatore di processi biologici normali, processi patologici o di una risposta a un intervento terapeutico^[1]. Questa definizione è formalizzata nel framework FDA-NIH BEST (Biomarkers, EndpointS, and other Tools), che costituisce la base per la classificazione e l'utilizzo dei biomarcatori in tutto lo sviluppo clinico^[2].

I biomarcatori vengono misurati a partire da diverse fonti. Tra queste figurano il tessuto tumorale, il sangue intero, il plasma, il siero, il midollo osseo, l'urina o la saliva. Alcuni biomarcatori misurano le caratteristiche del tumore, mentre altri misurano le caratteristiche dell'ospite, come le mutazioni del DNA germinale. Anche l'imaging molecolare può fungere da metodo di misurazione dei biomarcatori^[1].

I biomarcatori quantitativi forniscono un valore su una scala continua, mentre i biomarcatori qualitativi forniscono un risultato binario, presente oppure assente. Un valore soglia, chiamato anche cut-off, separa i partecipanti biomarcatore-positivi da quelli biomarcatore-negativi. Questo cut-off viene spesso determinato mediante analisi retrospettiva di campioni conservati^[3].

Quali tipi di biomarcatori vengono utilizzati negli studi clinici?

I biomarcatori sono raggruppati in base al ruolo che svolgono nello studio, generalmente in biomarcatori prognostici, predittivi e farmacodinamici^[3]. Un'ulteriore categoria, i biomarcatori diagnostici, viene descritta nella letteratura clinica più ampia sui biomarcatori^[2].

• Biomarcatori prognostici – forniscono informazioni sul probabile decorso della malattia, indipendentemente dal trattamento ricevuto dal partecipante^[3]. Possono essere utilizzati come strategia di arricchimento per selezionare i partecipanti con maggiore probabilità di avere una malattia a progressione rapida o un determinato esito clinico^[3].
• Biomarcatori predittivi – forniscono informazioni sulla probabilità che un partecipante risponda a una terapia specifica^[3]. Permettono di stratificare i partecipanti in base alla risposta attesa e possono anch'essi essere utilizzati come strategia di arricchimento^[3].
• Biomarcatori farmacodinamici (PD) – misurano l'effetto biologico di un farmaco e possono fornire indicazioni sull'efficacia del trattamento^[3]. Vengono utilizzati principalmente durante gli studi di fase II per guidare la selezione della dose, negli studi di proof-of-concept e negli studi di range di dose^[3]. Raramente vengono utilizzati da soli come base per l'autorizzazione regolatoria^[3].
• Biomarcatori diagnostici – aiutano a rilevare la presenza o l'assenza di una specifica malattia e supportano una diagnosi precoce e accurata^[2].

Un biomarcatore utilizzato per identificare e reclutare una popolazione di partecipanti mirata può anche essere descritto come biomarcatore di stratificazione dei partecipanti. Esempi attuali includono le mutazioni del gene BRAF nel melanoma metastatico, le mutazioni HER-2 nel cancro al seno e la traslocazione del gene ALK nel carcinoma polmonare non a piccole cellule^[4].

Perché gli studi di fase II si basano sui biomarcatori?

Un biomarcatore in uno studio di fase II può fungere da predittore di risposta o resistenza, strumento di arricchimento dei partecipanti, endpoint correlativo o endpoint surrogato. Valutazioni dei biomarcatori pianificate strategicamente negli studi di fase II possono consentire un disegno più efficiente degli studi di fase III e possono anche migliorare lo screening dei candidati terapeutici prima dell'inizio dello sviluppo di fase III^[1].

I progressi negli studi di fase precoce nell'arco di circa dieci anni si sono concentrati sulla raccolta di più dati di farmacologia clinica in fase più anticipata. Questo orienta la determinazione della dose, l'identificazione dell'endpoint e la selezione dei partecipanti specificamente per gli studi di fase II. Le indagini di fase I utilizzano già i biomarcatori per identificare e reclutare popolazioni di partecipanti mirate. I dati di fase I sono concepiti per orientare la selezione dell'endpoint di fase II e per rendere più efficienti gli studi finalizzati alla prova di concetto^[4].

L'efficienza di uno studio clinico può essere migliorata da un protocollo che utilizza i biomarcatori per stratificare i partecipanti al momento dell'arruolamento o per monitorare la risposta al trattamento. I biomarcatori consentono anche di ridurre la dimensione del campione migliorando la selezione dei partecipanti. L'utilizzo dei biomarcatori è generalmente più semplice ed economico rispetto alla misurazione diretta dell'endpoint clinico finale, e la misurazione dei biomarcatori è generalmente più rapida rispetto alla misurazione dell'endpoint clinico finale^[3].

Come funziona la stratificazione dei partecipanti basata sui biomarcatori nel disegno dello studio?

Diversi disegni di fase II estendono il disegno a due stadi a braccio singolo di Simon per accogliere un singolo biomarcatore candidato binario. Questi disegni mirano a garantire che un'attività promettente del farmaco limitata ai partecipanti "test-positivi" non venga trascurata. Al tempo stesso, evitano di richiedere un numero eccessivo di partecipanti quando l'attività del farmaco è sufficientemente ampia da non richiedere il marcatore^[5].

Un disegno descritto da Freidlin e colleghi utilizza un singolo biomarcatore binario in uno studio randomizzato di fase II. Consente ai ricercatori di stabilire se il farmaco debba passare a uno studio di fase III con arricchimento, a uno studio "all-comers" (senza selezione), oppure essere escluso da un ulteriore sviluppo. Contesti più complessi coinvolgono biomarcatori candidati multipli oppure l'assenza di un punto di cut-off noto in anticipo, e questi contesti richiedono generalmente dimensioni del campione molto più grandi rispetto a un tradizionale studio di fase II. Richiedono inoltre tessuto tumorale pre-trattamento dei partecipanti, il che può rendere tali studi costosi e dispendiosi in termini di tempo^[5].

Se un test sui biomarcatori viene utilizzato per selezionare quali partecipanti entrano nello studio, il test deve essere di livello clinico ed eseguito in un laboratorio certificato in tempo reale. Per questo scopo può essere richiesta un'esenzione per dispositivo sperimentale da parte di un'autorità regolatoria^[5].

Cosa ha dimostrato lo studio BATTLE I sui disegni adattivi basati sui biomarcatori?

Lo studio BATTLE I nel carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC) ha valutato quattro diversi test sui biomarcatori a confronto con quattro diversi regimi farmacologici. L'assegnazione del trattamento tra i quattro regimi era randomizzata, ma i pesi della randomizzazione cambiavano con il progredire dello studio, aggiustati in base a quale trattamento avesse ottenuto i migliori risultati in ciascuno dei quattro strati di biomarcatori. Lo studio utilizzava come endpoint l'assenza di progressione della malattia alla settimana 8. Una biopsia tumorale fresca era richiesta come requisito di ingresso^[5].

Due obiettivi hanno guidato la randomizzazione adattiva. Il primo era vagliare in modo efficiente quattro trattamenti in quattro strati predeterminati di partecipanti con NSCLC. Il secondo era offrire ai partecipanti uno studio che si adattasse per assegnare loro il regime considerato migliore per la loro forma di malattia. Korn e Freidlin hanno messo in dubbio se disegni di randomizzazione adattiva alla risposta di questo tipo riducano effettivamente il numero di partecipanti che ricevono un regime meno attivo. Resta incerto se questo approccio sia stato più efficiente rispetto a disegni ottimali a due stadi per ciascuna combinazione farmaco-biomarcatore^[5].

Cos'è il disegno I-SPY 2 nel cancro al seno?

Lo studio di fase II I-SPY 2 nel cancro al seno utilizza anch'esso un disegno adattivo con strati di biomarcatori predefiniti e trattamenti multipli. Una sfida fondamentale per lo sviluppo di studi adattivi multi-braccio che abbinano i tumori ai farmaci è l'accesso a un'ampia gamma di farmaci che inibiscono in modo potente le rispettive vie molecolari target^[5].

Come vengono selezionati e validati i biomarcatori per uno studio di fase II?

Selezionare il biomarcatore corretto per uno studio clinico precoce richiede di bilanciare validità scientifica, fattibilità operativa e requisiti regolatori. Il framework FDA-NIH BEST fornisce un approccio strutturato a questa decisione^[2].

• Razionale biologico – è necessaria un'evidenza meccanicistica che collega il biomarcatore al meccanismo d'azione del farmaco o al processo patologico studiato^[2].
• Fattibilità analitica – il biomarcatore deve essere misurabile in modo affidabile nel tipo di campione disponibile, come biopsia tumorale, sangue, tessuto FFPE o biopsia liquida^[2].
• Stabilità pre-analitica – il biomarcatore deve resistere alle condizioni di raccolta, trattamento e spedizione tipiche di uno studio multicentrico^[2].
• Tempo di refertazione del test – se il biomarcatore viene utilizzato per la stratificazione dei partecipanti, i risultati devono essere disponibili entro la finestra di arruolamento^[2].
• Precedente regolatorio – l'accettazione precedente di questa classe di biomarcatori in domande relative a indicazioni simili rafforza il suo utilizzo^[2].

Non tutti i test sui biomarcatori richiedono il medesimo livello di approfondimento della validazione. Il principio del "fit-for-purpose" abbina il rigore della validazione all'uso previsto del biomarcatore. I biomarcatori esplorativi utilizzati in fase I per generare ipotesi richiedono solo una validazione minima, che includa precisione accettabile, stabilità di base e assenza di rilevanti effetti di matrice. Un biomarcatore destinato a selezionare o escludere partecipanti in uno studio di fase III pivotale, al contrario, è soggetto a uno standard molto più elevato, poiché un errore in quel test cambia direttamente chi riceve un trattamento sperimentale^[2].

Le tecnologie comuni di analisi dei biomarcatori includono la reazione a catena della polimerasi quantitativa (qPCR), il test immunoenzimatico (ELISA), la citometria a flusso e il sequenziamento dell'RNA (RNA-seq). La scelta tra queste tecnologie dipende dalle esigenze di accuratezza, dal tipo di campione e dagli obiettivi della ricerca^[2].

Perché risultati promettenti di fase II spesso non si confermano nella fase III?

Tra il 1978 e il 2015 sono stati condotti e pubblicati 148 studi clinici di fase II per il trattamento sistemico di prima linea nel cancro pancreatico metastatico. Di questi, solo il 15% è proseguito verso la sperimentazione di fase III. Solo l'11% dei 148 studi ha testato nuovi agenti sperimentali^[6].

Dei 37 studi (il 25% del totale) che hanno testato agenti biologici, solo 1 era arricchito per biomarcatori. Sette di questi 37 studi includevano i biomarcatori solo come endpoint esplorativo o traslazionale. L'analisi finale, che ha coperto 148 studi e 7.505 partecipanti, ha rilevato che la comunicazione dei fattori prognostici era limitata tra gli studi. I fattori al basale mostravano una significativa eterogeneità tra gli studi, e la proporzione di partecipanti con malattia localmente avanzata variava dallo 0% all'80% tra i vari studi^[6].

L'endpoint primario era definito nel 68,9% dei 148 studi. L'endpoint primario più comune era la risposta tumorale obiettiva, utilizzata nel 41,2% degli studi. La sopravvivenza libera da progressione era utilizzata nel 15,5% degli studi. Solo il 10% degli studi utilizzava la sopravvivenza globale come endpoint primario^[6].

Una revisione sistematica separata di 32 studi di fase III nel cancro pancreatico metastatico avanzato, che ha coperto 13.675 partecipanti, ha rilevato che tali studi hanno prodotto tre regimi terapeutici clinicamente significativi. Un parametro di riferimento pari a un miglioramento del 50% nella sopravvivenza globale negli studi di fase III ha previsto correttamente uno studio di fase III clinicamente significativo nel 78% dei casi^[6].

Il Trials Planning Meeting on Pancreas Cancer Treatment del National Cancer Institute ha pubblicato raccomandazioni per il disegno degli studi pilota. Queste raccomandazioni includono la limitazione degli studi a partecipanti con un buon performance status, l'utilizzo di biomarcatori predittivi per l'arricchimento e l'utilizzo della sopravvivenza come endpoint primario preferito. Per il passaggio alla fase III, le raccomandazioni prevedono di considerare i dati provenienti da più studi e di avviare la sperimentazione di fase III solo dopo che i dati pilota abbiano mostrato segnali solidi^[6].

In che modo le fasi precedenti dello studio alimentano i dati sui biomarcatori nella fase II?

La medicina traslazionale è la disciplina che traduce i risultati di laboratorio nel disegno degli studi clinici di fase precoce. Utilizza dati preclinici derivanti da ricerca in vivo, in vitro e in silico per aiutare a disegnare gli studi, determinare i metodi e scegliere i biomarcatori. Anche i dati provenienti dagli studi clinici confluiscono negli esperimenti preclinici per migliorare la futura scoperta di farmaci^[4].

Negli studi di fase 0, microdosi di un farmaco sperimentale vengono somministrate a volontari, a una dose che ci si aspetta sia ben inferiore alle soglie di tossicità ed efficacia. Queste microdosi consentono una valutazione iniziale della farmacocinetica (PK) e della farmacodinamica (PD). Nella fase 0 vengono utilizzate la tomografia a emissione di positroni (PET) e l'imaging con spettrometria di massa ad accelerazione (AMS) per valutare la distribuzione del farmaco. Le valutazioni dei biomarcatori in fase 0 possono orientare la comprensione dei target farmacologici e della modalità d'azione, rendendo più selettiva la raccolta dati in fase I^[4].

Se la ricerca preclinica non ha identificato biomarcatori di stratificazione dei partecipanti prima dell'inizio degli studi sull'uomo, i dati di fase I e fase II possono essere utilizzati per individuarli dopo il trattamento. L'oncologia è stata tradizionalmente all'avanguardia nello sviluppo dei biomarcatori e nella medicina personalizzata. Ambiti come le neuroscienze e la ricerca su malattie immunologiche, infiammatorie e metaboliche stanno ampliando l'utilizzo dei biomarcatori con il progredire della tecnologia^[4].

Quali disegni di studio di fase II basati sui biomarcatori esistono, e cosa richiedono ai partecipanti?

Disegno o esempio di studio	Ruolo del biomarcatore	Cosa viene richiesto ai partecipanti	Fonte
Disegno a due stadi, braccio singolo, esteso di Simon	Singolo biomarcatore predittivo binario	Campione di tessuto tumorale pre-trattamento	[5]
Disegno randomizzato (Freidlin et al.)	Singolo biomarcatore binario utilizzato per decidere il percorso verso la fase III (arricchimento, all-comers, o esclusione)	Test del biomarcatore prima della randomizzazione	[5]
BATTLE I (carcinoma polmonare non a piccole cellule)	Quattro test sui biomarcatori collegati a quattro regimi farmacologici, randomizzazione adattiva	Biopsia tumorale fresca richiesta per l'ingresso	[5]
I-SPY 2 (cancro al seno)	Strati di biomarcatori predefiniti, trattamenti multipli, disegno adattivo	Profilazione dei biomarcatori prima dell'assegnazione del trattamento	[5]

Quando un paziente o un caregiver dovrebbe chiedere informazioni sul test dei biomarcatori prima di partecipare a uno studio?

Se uno studio richiede un test sui biomarcatori per decidere se puoi essere arruolato, chiedi se il test viene eseguito in un laboratorio certificato in tempo reale, poiché ciò influisce sull'affidabilità del risultato utilizzato per includerti o escluderti^[5]. Chiedi se il biomarcatore è prognostico, predittivo o farmacodinamico, poiché ciascun tipo risponde a una domanda diversa sulla tua malattia o sulla tua probabile risposta al trattamento^[3]. Chiedi quale campione è richiesto (prelievo di sangue, biopsia tumorale, biopsia liquida) e se una biopsia fresca è una condizione per l'arruolamento, come previsto nel disegno BATTLE I^[5].

Chiedi quale endpoint sta misurando lo studio, poiché la risposta tumorale obiettiva e la sopravvivenza libera da progressione non sempre riflettono un beneficio in termini di sopravvivenza globale^[6]. Discuti eventuali dubbi specifici sui risultati dei tuoi test, sul loro significato e su come possano influenzare le tue opzioni di trattamento con lo sperimentatore dello studio o con il tuo medico curante prima di dare il consenso a partecipare.

Riepilogo

I biomarcatori offrono agli studi di fase II un modo per identificare i probabili responder, adeguare il dosaggio e monitorare gli effetti del trattamento prima di quanto consentirebbero i soli dati sulla sopravvivenza^[1]. I disegni di studio costruiti attorno ai biomarcatori, dai disegni a due stadi estesi di Simon agli studi adattivi multi-braccio come BATTLE I e I-SPY 2, mirano ad abbinare i partecipanti al regime che ha maggiori probabilità di aiutarli, limitando al contempo l'esposizione a trattamenti inefficaci^[5].

Al tempo stesso, i dati del mondo reale provenienti da studi sul cancro pancreatico mostrano che l'arricchimento con biomarcatori è stato utilizzato solo in una piccola frazione degli studi di fase II pubblicati, e che molti risultati di fase II non si traducono in successo nella fase III^[6]. I pazienti e i caregiver che stanno valutando la partecipazione a uno studio dovrebbero chiedere quale tipo di biomarcatore viene utilizzato, quali campioni sono richiesti e quale endpoint lo studio è progettato per misurare^[3].

1. [1] McShane LM, Hunsberger S, Adjei AA. Effective Incorporation of Biomarkers into Phase II Trials. Clin Cancer Res. 2009;15(6):1898-1905. doi:10.1158/1078-0432.CCR-08-2033 (consultato il 2 giugno 2026) – https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2874890/
2. [2] Biomarkers in clinical trials: Types, selection, and validation (consultato il 2 giugno 2026) – https://ohmx.bio/biomarkers-in-clinical-studies-which-to-choose/
3. [3] Antonini P. Clinical trials, how biomarkers help research (consultato il 2 giugno 2026) – https://www.meditrial.net/2022/09/clinical-trials-how-biomarkers-help-research/
4. [4] Translational Medicine and Biomarkers. Applied Clinical Trials. 2013;22(9). (consultato il 2 giugno 2026) – https://www.appliedclinicaltrialsonline.com/view/translational-medicine-and-biomarkers
5. [5] Simon R, Polley E. Clinical Trials for Precision Oncology Using Next-Generation Sequencing - Phase II Trials. Personalized Medicine. 2013;10(5):485-495. (consultato il 2 giugno 2026) – https://www.medscape.com/viewarticle/808674_3
6. [6] Nelson R. Phase 2 Trials in Pancreatic Cancer: Missing the Mark (consultato il 2 giugno 2026) – https://www.medscape.com/viewarticle/874801