NSCLC四大类靶向药物的分子耐药机制

2022-12-14

申请上市临床结果临床研究

精准医学的出现为非小细胞肺癌(NSCLC)的治疗带来了曙光，通过遗传和表观遗传线索进行靶向治疗，扩大了晚期NSCLC患者的选择范围。NSCLC患者的肿瘤致癌基因已被逐一发现，包括表皮生长因子受体(EGFR)、间充质淋巴瘤激酶(ALK)和受体酪氨酸激酶ROS原癌基因1(ROS1)等。靶向调节NSCLC肿瘤生长和发展的关键基因介导的信号通路的抗体和小分子抑制剂有望提高患者的存活率和生活质量。FDA批准的靶向药物已有近30种，用于NSCLC激酶抑制剂治疗的主要靶点是EGFR、ALK、ROS1和BRAF、MET和RET (图1)。化疗和靶向治疗已显著改善了NSCLC患者的预后。然而，由于癌症驱动因素的基因改变而产生的耐药性给治疗转移性NSCLC患者带来了巨大的挑战。本文就NSCLC靶向经典靶点的四大类药物的分子耐药机制做一个简要介绍，旨在为后续药物设计提供新思路。图1. 与NSCLC靶向药物相关的基因和通路EGFR TKIs的耐药机制由于超过60%的NSCLC细胞表达EGFR，它已成为治疗这些恶性肿瘤的重要靶点。外显子20的T790M突变存在于50%-60%对第一代EGFR TKI耐药的个体中，如erlotinib。T790M突变所致的蛋白质空间结构异常使第一代TKI不能很好的结合到EGFR酪氨酸激酶区，阻止了TKI发挥抑制EGFR通路的作用；此外，T790M突变增加了EGFR酪氨酸激酶与ATP的亲和力，因此T790M突变导致了对第一代EGFR-TKI的耐药。其他的继发性常见突变为D761Y、L747S和T854A。它们降低了突变的EGFR对EGFR-TKI的敏感性。然而，它们是如何产生耐药性的机制尚不清楚。一种可能性是，这些次级耐药突变改变了EGFR的构象以及它与TKI的相互作用方式。其他耐药机制包括MET基因扩增，包括EGFR扩增和PIK3CA基因突变，以及SCLC 的转化(图2)。小细胞肺癌(SCLC)在组织学上可转化为非小细胞肺癌(NSCLC)的比例高达14%，这种转化通常伴随着对原始TKI的耐药性。图2. 对EGFR-TKIs耐药的机制和频率在最近对Flaura试验的回顾分析中，研究了EGFR外显子20的C797S突变在EGFR突变的晚期非小细胞肺癌 EGFR突变的晚期非小细胞肺癌中获得性耐药的机制。当使用axitinib作为一线治疗时，该突变发生的频率为7%。当使用一线osimertinib和二线axitinib治疗后，其占比10%-26%。Osimertinib-EGFR共价链被EGFR(C797S)突变断开。通过抑制它们与EGFR活性部位的结合，C797S突变还使其他不可逆转的第三代TKI产生交叉耐药性，如roxitinib, omutinib, and nizatinib。MET扩增(15-19%)、PIK3CA(6-7%)、KRAS(3%)和HER2扩增(2-5%)是最常见的获得性耐药机制。旁路通路的激活，通过持续激活EGFR下游的信号通路，包括由MAPK、STAT和PI3K-Akt介导的信号通路，可导致oxitinib耐药。ALK TKIs ALK TKIs的耐药机制有三种不同类型的ALK基因突变：点突变、扩增和重排(ALK-R/ALK-A)。大多数ALK基因突变采取易位到另一个配对基因的形式，在癌症中创造了过度表达的融合癌基因。2002年首次发现了ALK-A在NB细胞系中的致癌机制。ALK-A已被证明引起结构性激活，只有当SHcC接近ALK受体底物时才能激活SHcC。在第一代crizotinib复发后活检的18例患者中，有4例(22%)发现了ALK TK区域的突变，包括3个新的突变和1个ALK融合基因的扩增。已经鉴定的ALK获得性耐药点突变包括G1269A、C1156Y、I1171T/N/S、S1206C、E1210K、L1152P/R、V11180L、G1128A、F1174V和L1196M。旁路信号通路的激活，如转录辅助调节因子YAP的激活、EGFR信号、KIT扩增、IGF-1R通路、MAPK扩增、BRAF(V600E)突变和MET扩增是ALK-TKIs耐药机制的另一个组成部分。在使用下一代ALK抑制剂复发的患者中，15%的肿瘤样本中存在MET扩增，而在使用第二代抑制剂或lorlatinib的患者中，肿瘤活检标本中MET扩增的比例分别为12%和22%。MET的改变是ALK阳性NSCLC ALK阳性NSCLC的一种普遍的功能耐药机制。大量研究表明，当第一代ALK抑制剂治疗NSCLC患者失败时，第二代药物alectinib、ceritinib、brigatinib和ensatinib可能比化疗更有效。在接受第二代ALK抑制剂治疗的患者中，G1202R突变是最常见的继发性耐药ALK突变，出现在接受ceritinib、alectinib和brigatinib治疗的患者中的比例为21%、29%和43%。ROS1抑制剂的耐药机制通过临床前和临床的研究，已经确定了使ROS1融合阳性癌症对ROS1 TKI产生耐药性的ROS1激酶的点突变。ROS1激酶域的点突变，如D2033N、G2032系列、L2026M、L2155S和S1986F/Y，可导致对crizotinib的获得性耐药性。在一项研究中，在不同时间点分别进行分析的42例crizotinib和28例lorlatinib活检中，分别有38%和46%的样本发现了ROS1突变。近三分之一的患者具有最常见的突变ROS1(G2032R)。另外还有D2033N(2.4%)、S1986F(2.4%)、L2086F(3.6%)、G2032R/L2086F(3.6%)、G2032R/S1986F/L2086F(3.6%)等ROS1突变。由于D2033N突变导致ROS1的激酶铰链区从天冬氨酸变为天冬酰胺(在ATP结合位点内)，crizotinib表现出显著的体外耐药性。ROS1激酶域突变L2026M与G2032R相似，它通过改变ROS1抑制剂结合口袋的位置而导致对crizotinib的耐药。此外，激酶结构域上的S1986F/Y替换阻断了重要的激活位点，从而提高了激酶的活性。通过突变或拷贝数增加，其他RTK或下游MAPK通路效应器被牵连到ROS1外在耐药机制中。MAPK系统重新激活是一种重要的耐药机制。KRAS、NRAS、EGFR、HER2、MET、KIT、BRAF和MEK是参与该通路的下游或旁路介质。Kit和catenin突变以及HER2介导的旁路信号被发现是非ROS1的主要耐药途径。数据还表明，RAS家族成员的激活可以产生对ROS1抑制剂的耐药性。在临床中，KRAS(G12D)和BRAF(V600E)突变与crizotinib治疗有关，而NRAS（Q61K）与entrectinib治疗有关。BRAF抑制剂的耐药机制大约50%的BRAF突变是BRAF(V600E)。其他典型的BRAF突变是BRAF(D594G)和BRAF(G469A/V)突变，分别存在于35%和6%的BRAF突变NSCLC患者中。V600E突变而不依赖RAS，而是通过与K507建立盐桥来稳定BRAF的活性构象，从而极大地提高了BRAF的活性。BRAF(V600E)突变导致其单体形式的结构性BRAF激活，从而促进MEK-ERK信号下游。虽然BRAF(V600)基因靶向药物vemurafenib和dabrafenib作为单一疗法在临床上是有效的，但MEK抑制剂的加入极大地改善了治疗效果。BRAFi和MEKi联合用药优于单一用药，ORR率提高到67%，中位PFS提高到10.2个月。治疗上也需要对非BRAF(V600E)突变有效的BRAF抑制剂，这种突变存在于大约50%的BRAF突变的NSCLC中。BRAF非依赖的c-Jun信号传导或全长BRAF (V600E)缺失引起的自分泌激活导致EGFR信号传导增加，这是vemurafenib连续治疗BRAF(V600E)突变的NSCLC的获得性耐药机制。值得注意的是，已表明第二代BRAF抑制剂(BRAFi)或BRAF和MEK抑制剂的组合可以防止因产生BRAF(V600E)剪接变体(例如PLX8394)而产生的耐药性。CRAF激酶的表达是Montagut等人发现的耐药机制之一。根据这项研究，CRAF蛋白含量高的突变细胞降低了药物的生物利用度。不幸的是，大多数NSCLC患者将在使用BRAF和MEK抑制剂治疗后一年内经历疾病进展。根据临床前和临床数据，除了BRAF突变外，耐药机制还包括旁路通路的激活，包括PI3/AKT/mTOR，以及由于上游或下游变化而变得无效的MAPK信号的恢复(图3)。重新激活MAPK通路信号的BRAFi耐药机制也已经被研究。据报道，PDGFR和EGRF等RTK的过度表达或上调是导致RAF抑制剂耐药的第一个因素。由于这些修饰刺激RAS并激活CRAF-MEK-ERK信号，癌细胞的增殖不依赖于BRAF(V600E)。RAS突变，其功能类似于RTK改变，被确定为RAF抑制剂耐药的第二个因素。一旦癌细胞具有大量的活性RAF，载药的BRAF(V600E)就会与CRAF二聚化并激活其催化活性，这被称为RAF抑制剂的悖论效应。因此，BRAFi的下一迭代抑制剂仍需继续优化和开发。图3. BRAF耐药机制和突变概率小编小结总之，精准靶向药物为癌基因驱动的NSCLC患者提供了实质性的益处，但癌症患者可能会通过多种途径产生药物耐药性。因此要为每个患者进行定制化的靶向治疗，需要在分子水平上评估它们的特定耐药机制。参考文献Non-Small Cell Lung Cancer Targeted Therapy: Drugs and Mechanisms of Drug Resistance.Molecular testing and targeted therapy for non-small cell lung cancer: current status and perspectives.Understanding and targeting resistance mechanisms in NSCLC.