發表日期 5/4/2022, 8:39:57 PM
近十年來,以錶皮生長因子受體酪氨酸激酶抑製劑(EGFR-TKI)為代錶的分子靶嚮治療,為肺癌的治療帶來瞭巨大的變革,但 藥物的耐藥性仍是一個懸而未決的難題 [1]。
以EGFR-TKI為例,在攜帶有EGFR突變的非小細胞肺癌(NSCLC)患者中往往一開始是有效的,但常演變為獲得性耐藥而失去治療作用,如導緻第一/二代EGFR-TKI耐藥的T790M突變和導緻第三代EGFR-TKI耐藥的C797S突變等,尤其是同時含有L858R/T790M/C797S突變的腫瘤,目前已有的EGFR-TKI對其束手無策[2, 3]。
山窮水復疑無路,柳暗花明又一村。 研究人員開始嘗試開發第四代EGFR抑製劑,去剋服EGFR突變所緻EGFR-TKI耐藥 。
2016年,第一個EGFR變構抑製劑EAI045被發現,拉開瞭第四代EGFR抑製劑登場的序幕 。其作用位點為L858R突變形成的一個獨特的位點,該位點與ATP競爭性EGFR-TKI結閤位點不同,因此不會受到影響TKI療效的獲得性EGFR突變的影響,為剋服耐藥EGFR突變提供瞭新的策略[4]。然而, EAI045需要EGFR單抗共同給藥來破壞不對稱的EGFR二聚化,從而允許EAI045與EGFR二聚體的兩個單體結閤[4]。這顯然不便於臨床上的使用 。
2019年,由 哈佛醫學院丹娜-法伯癌癥研究中心的Michael J. Eck、Nathanael S. Gray、Pasi A. J nne領銜團隊 ,報道瞭一種突變選擇性EGFR變構抑製劑――JBJ-04-125-02[5]。研究顯示,它在體外和體內對EGFR L858R/T790M/C797S突變均有效,但遺憾的是, JBJ-04-125-02單一治療在患者來源的細胞係或異種移植模型中無效 [5]。
好消息是, 上述三位教授聯閤同單位的David A. Scott 教授團隊 對JBJ-04-125-02進行改進, 發現瞭新的更有效的EGFR變構抑製劑――JBJ-09-063,並在體外和體內對其進行瞭錶徵。
近日,他們的研究發現, 與JBJ-04-125-02相比,JBJ-09-063具有更好的藥代動力學和療效,它對導緻EGFR-TKI耐藥的模型,如EGFR T790M突變和C797S突變,都具有良好的治療效果 ,相關結果發錶在著名雜誌《自然・癌癥》上[6]。
JBJ-09-063改進的藥理特性使第四代EGFR抑製劑的臨床開發邁齣瞭關鍵一步 ,其對導緻第一/二/三代EGFR-TKI耐藥的EGFR突變腫瘤具有良好的抑製效果,尤其是與第三代EGFR-TKI聯用,堪稱治療NSCLC的“大殺器”。
論文首頁截圖
為瞭確定一種更有效的變構抑製劑,研究團隊對JBJ-04-125-02進行改造,並鑒定齣 JBJ-09-063是一種高效的EGFR變構抑製劑 。
酶學分析錶明,相比於JBJ-04-125-02和奧希替尼(第三代EGFR-TKI), JBJ-09-063對EGFR L858R/T790M和EGFR L858R/T790M/C797S的抑製作用更強,且不受C797S突變的影響(奧希替尼受C797S突變影響) 。
在EGFR L858R/T790M和EGFR L858R/T790M/C797S BA/F3細胞係中,JBJ-09-063比JBJ-04-125-02對細胞生長的抑製作用更強(約10倍),對EGFR磷酸化抑製的作用也更強 。在對吉非替尼耐藥的EGFR L858R/T790M BA/F3細胞中,JBJ-09-063對細胞生長的抑製作用與奧希替尼相當,在對奧希替尼耐藥的EGFR L858R/C797S BA/F3細胞中,JBJ-09-063對細胞生長的抑製作用與吉非替尼相當。
細胞學研究中,JBJ-09-063展示齣瞭比JBJ-04-125-02和奧希替尼更好的抑製突變EGFR的效果
緊接著,研究人員比較瞭JBJ-09-063和JBJ-04-125-02的藥代動力學特性。發現JBJ-09-063有著更高的靜脈內清除率(5.0ml/min/kg vs 15.7ml/min/kg)和生物利用度(14.6% vs 3%)。不難看齣,JBJ-09-063藥代動力學優於JBJ-04-125-02,且有著更好的藥理學特性。
因此,理論上JBJ-09-063將有更好的體內療效。
研究人員構建瞭均含有EGFR L858R/T790M突變的H1975細胞(人肺腺癌細胞)和患者來源的DFCI52細胞異種移植腫瘤模型,以評估JBJ-09-063在體內的作用。
在H1975模型中, JBJ-09-063可使腫瘤體積呈劑量依賴性縮小,並且比JBJ-04-125-02更有效 。值得注意的是,50mg/kg和100mg/kg劑量的JBJ-09-063與25mg/kg奧希替尼的治療效果相當。在DFCI52模型中,50mg/kg劑量的JBJ-09-063與奧希替尼的治療效果相當。
JBJ-09-063在體內對EGFR L858R/T790M突變腫瘤具有良好的治療作用
同樣的, 在DFCI52-C797S和H3255GR-C797S細胞構建的異種移植腫瘤模型(對奧希替尼耐藥)中,JBJ-09-063同樣具有顯著的治療作用 。
JBJ-09-063在體內對EGFR C797S突變腫瘤具有良好的治療作用
但齣人意料的是,體外的DFCI52細胞和H3255GR細胞(細胞具有EGFR T790M突變,對吉非替尼耐藥)對JBJ-09-063並不如在體內時那麼敏感,而當ATP競爭性EGFR抑製劑吉非替尼與JBJ-09-063聯用後,可顯著抑製DFCI52細胞和H3255GR細胞的生長。
體外的DFCI52細胞對JBJ-09-063耐藥,但和吉非替尼聯用後可顯著抑製細胞生長
同樣,在體內對JBJ-09-063敏感的H3255GR-C797S和DFCI52-C797S(細胞具有EGFR C797S突變,對奧希替尼耐藥)細胞,在體外也對JBJ-09-063耐藥,JBJ-09-063和奧希替尼聯用可逆轉這一耐藥性。
研究人員猜想,這些細胞在體外培養時,必然因某些原因使得EGFR構象改變,使得原本對JBJ-09-063敏感的細胞變得耐藥,而EGFR TKI可以逆轉這一耐藥性。
經過研究,研究人員發現原來是由於 培養基中的ERBB傢族配體(如EGF和NRG1)與EGFR結閤,導緻EGFR與自身或其他ERBB傢族成員二聚化,使得JBJ-09-063無法抑製EGFR的磷酸化,從而齣現瞭耐藥性 。而EGFR-TKI與EGFR的結閤抑製瞭二聚體的形成,從而恢復瞭細胞對JBJ-09-063的敏感性。
對奧希替尼耐藥的除瞭常見的C797S之外,還有一些突變也可導緻對奧希替尼耐藥,包括L718Q突變、L792F突變和G796S突變[7],這些突變局限於ATP位點,影響奧希替尼與位點的結閤,但理論上不會影響與變構抑製劑的結閤。
C797S突變、L718Q突變、L792F突變和G796S突變影響奧希替尼與位點的結閤,但理論上不會影響與變構抑製劑的結閤
為瞭驗證JBJ-09-063在這些突變的情況下是否有效,研究人員構建瞭EGFR LT/L718Q、EGFR LT/L792F和EGFR LT/G796S的BA/F3細胞,並比較瞭JBJ-09-063和奧希替尼對細胞生長和EGFR的影響。實驗結果證實這些突變體細胞確實對奧希替尼耐藥,但對JBJ-09-063的敏感性都更高,JBJ-09-063能使這些細胞中EGFR磷酸化水平降低,從而抑製EGFR信號轉導和細胞生長。這些實驗錶明, JBJ-09-063可廣泛有效地治療對奧希替尼耐藥的EGFR突變腫瘤 。
盡管JBJ-09-063對導緻奧希替尼耐藥的EGFR突變有效,但很可能存在EGFR突變可介導對JBJ-09-063的耐藥性。
為瞭鑒定JBJ-09-063耐藥突變,研究人員用1μM JBJ-09-063、1μM奧希替尼或兩者聯閤處理BA/F3細胞來篩選耐藥細胞係(每種用法處理900個細胞剋隆)。 在JBJ-09-063和奧希替尼處理的細胞剋隆中,分彆有76個和13個細胞剋隆生長,當兩種藥物一起處理細胞時,沒有任何細胞剋隆生長 。
篩選對JBJ-09-063耐藥細胞係
通過對76個JBJ09-063耐藥細胞剋隆的EGFR 酪氨酸激酶(TK)結構域進行測序發現,在76個JBJ09-063耐藥剋隆中,3個(3.94%)含有L747S突變,其他73個JBJ-09-063耐藥剋隆中沒有發現任何EGFR TK區突變。
通過建模分析,研究人員發現L747的側鏈與JBJ-09-063的苯環可形成良好的疏水接觸,而L747S突變則會減少這種接觸。在錶達EGFR LT/L747S的BA/F3細胞中,JBJ-09-063的作用降低,這驗證瞭L747S突變的確可導緻JBJ-09-063耐藥。
在本研究中,研究人員 確定瞭第四代EGFR抑製劑JBJ-09-063,其對導緻EGFR-TKI耐藥的EGFR突變具有良好的抑製作用 。
研究人員還發現EGFR與自身或ERBB傢族其他成員的同源或異源二聚,以及EGFR L747S突變,會導緻JBJ-09-063耐藥,但與EGFR-TKI聯用可很好地解決這一耐藥性。
總體而言,JBJ-09-063是具有突齣臨床潛力第四代EGFR抑製劑,可作為單藥或與EGFR-TKIs聯用來治療EGFR突變肺癌,期待其早日進入臨床,彌補EGFR-TKIs治療的不足。
參考文獻
1.Marasco M, Misale S: Resistance is futile with fourth-generation EGFR inhibitors. Nat Cancer 2022.
2.Soria JC, Ohe Y, Vansteenkiste J, Reungwetwattana T, Chewaskulyong B, Lee KH, Dechaphunkul A, Imamura F, Nogami N, Kurata T et al: Osimertinib in Untreated EGFR-Mutated Advanced Non-Small-Cell Lung Cancer. N Engl J Med 2018, 378(2):113-125.
3.Rangachari D, To C, Shpilsky JE, VanderLaan PA, Kobayashi SS, Mushajiang M, Lau CJ, Paweletz CP, Oxnard GR, Janne PA et al: EGFR-Mutated Lung Cancers Resistant to Osimertinib through EGFR C797S Respond to First-Generation Reversible EGFR Inhibitors but Eventually Acquire EGFR T790M/C797S in Preclinical Models and Clinical Samples. J Thorac Oncol 2019, 14(11):1995-2002.
4.Jia Y, Yun CH, Park E, Ercan D, Manuia M, Juarez J, Xu C, Rhee K, Chen T, Zhang H et al: Overcoming EGFR(T790M) and EGFR(C797S) resistance with mutant-selective allosteric inhibitors. Nature 2016, 534(7605):129-132.
5.To C, Jang J, Chen T, Park E, Mushajiang M, De Clercq DJH, Xu M, Wang S, Cameron MD, Heppner DE et al: Single and Dual Targeting of Mutant EGFR with an Allosteric Inhibitor. Cancer Discov 2019, 9(7):926-943.
6.To C, Beyett TS, Jang J, Feng WW, Bahcall M, Haikala HM, Shin BH, Heppner DE, Rana JK, Leeper BA et al: An allosteric inhibitor against the therapy-resistant mutant forms of EGFR in non-small cell lung cancer. Nat Cancer 2022.
7.Lin L, Lu Q, Cao R, Ou Q, Ma Y, Bao H, Wu X, Shao Y, Wang Z, Shen B: Acquired rare recurrent EGFR mutations as mechanisms of resistance to Osimertinib in lung cancer and in silico structural modelling. Am J Cancer Res 2020, 10(11):4005-4015.
責任編輯丨BioTalker