Предиктивни биомаркери за персонализирана терапия на локално авансирал и метастатичен недребноклетъчен белодробен карцином

Брой № 2 (40) / април 2017, Белодробен карцином

Милка Георгиева, Клиника по медицинска генетика, Аджибадем Сити Клиник, Онкологичен център, София

 

Белодробният карцином (БК) е хетерогенна болест, състояща се от няколко хистологични субтипа, по-голямата част от които са категоризирани като недребноклетъчен белодробен карцином (НДКБК) или аденокарцином (АК), плоскоклетъчен карцином (ПКК) и едроклетъчен карцином. Идентифицирането на молекулярни промени при много пациенти с БК през последните години доведе до създаването на персонализираните таргетни терапии. Използването на предиктивни биомаркери за идентифициране на тумори, чувствителни към таргетни терапии, е промяна в парадигмата за диагноза на НДКБК1.

 

Тестване на биомаркери

 

Молекулярната детекция на активиращи мутации в специфични хистологични типове НДКБК е предиктивна за благоприятно повлияване от таргетни терапии. Същността на персонализираната медицина е да индивидуализира туморната терапия на базата на точна хистологична класификация и биомаркерна информация. Персонализираната медицина спомогна за подобряване преживяемостта на пациентите с НДКБК чрез използване на подходящи молекулярни таргети2. Налице са таргетни агенти, успешни срещу  мутации в епидермален растежен фактор (EGFR) и ALK- (anaplastic lymphoma kinase) пренареждания. Чрез геномно тестване са намерени и други молекулярни промени, като генни пренареждания на ROS1 и RET, амплификация на MET и активиращи мутации в BRAF-, HER2-и KRAS-гените, потенциални таргети за нови терапии (Фиг. 1).

 

 

EGFR. Рецепторът е трансмембранен гликопротеин. Мутации в EGFR се откриват от 10% до 30% от пациентите с НДКБК от европейски и азиатски произход, непушачи и жени3-5. Тъй като тези характеристики преобладават, мутационното тестване е задължително за намиране на тези пациенти, които имат полза от терапия с таргетни тирозинкиназни инхибитори (ТКИ). EGFR-мутациите обикновено се срещат  в екзони 18-21 и дават чувствителност към ТКИ; тези екзони са част от EGFR-киназния домейн. Около 90% от тези мутации са екзон 19-делеции и L858R-точкова мутация на екзон 21 и корелират със 70% честота на отговор при пациенти, лекувани с erlotinib или gefitinib.

Тъй като EGFR мутации се детектират най-често в АК, препоръчва се да се определя EGFR-мутационен статус на АК, смесени БК с аденокарциномен компонент (като аденосквамозен карцином) и малки проби, където не може да се изключи аденокарциномен компонент (Фиг. 2)6.

 

 

Молекулярно-биологичните техники за детекция на EGFR-мутации включват директно секвениране и PCR -базирани методи.

Gefitinib, erlotinib и afatinib са препоръчителните ТКИ за първа линия терапия на НДКБК пациенти с EGFRмутации7-9. Развитието на допълнителна мутация T790M е разпространен механизъм за придобита резистентност към терапия с ТКИ. Възможни стратегии за преодоляване на такава резистентност включва платина-базирана дублетна химиотерапия и прилагане на следваща генерация протеин-киназни инхибитори10.

ALK. Това е друга тирозин-киназа. Често срещана промяна в ALK е формирането на онкогенен фузионен ген с EML4-ALK (microtubule-associated proteinlike 4), наблюдавани в 4% до 7% от НДКБК, особено АК11. ALK-тестване се препоръчва също за АК и смесени белодробни тумори с аденокарциномен компонент6.  ALK-генните пренареждания са взаимноизключващи се с EGFR- и KRASмутации12.

Обикновено използвани молекулярни методи за детекция на EML4-ALK-фузионния ген са PCR в реално време, FISH и директно ДНК-секвениране (Фиг. 3)13, 14.

 

 

ALK-инхибиторът crizotinib е одобрен за пациенти с ALK-генно пренареждане. За разлика от придобитата резистентност при EGFR ТКИ-терапия, тук могат да се развият множество придобити мутации, които да доведат до лекарствена резистентност. Следваща генерация ALK-ТКИ може да са обещаващи терапевтични агенти при crizotinib-резистентни случаи10.

ROS1. Освен EGFR и ALK, много други биомаркери активно се оценяват или използват като терапевтични таргети15. ROS1 е рецепторна тирозин-киназа с пренареждания и се среща при около 1% до 2% от белодробните тумори. Това пренареждане рядко се намира в комбинация с EGFR- и ALK-промени12. Crizotinibе е ефективен при пациенти с ROS1-пренареждане и е одобрен за това лечение16.

MET. Генът за мезенхимно-епителния преход (MET) е също трансмембранен тирозин-киназен рецептор, който може да бъде променен чрез свръхекспресия или амплификация. Доказано е, че такива генетични промени са лош прогностичен маркер17. MET-амплификация има в около 4% до 7% от пациентите с НДКБК. Наскоро бяха публикувани резултати на Spigel et al. от проучване на onartuzumab и erlotinib срещу erlotinib плюс плацебо при пациенти с рецидивирал НДКБК; анализите показват, че тумори с висока експресия на MET се повлияват благоприятно от комбинираната терапия с подобряване на преживяемостта без прогресия (ПБП) и общата преживяемост (ОП)18. От друга страна, пациенти, чиито тумори нямат амплификация на MET, се повлияват по-лошо от комбинирана терапия. Очевидно е, че усъвършенстването на  биомаркерите ще позволи да се използват и като прогностични, и като предиктивни маркери.

MET-амплификацията е чест механизъм също и за придобита резистентност към терапия с EGFR-ТКИ19. Терапевтичното коинхибиране на двата рецептора може да е потенциална терапевтична възможност за преодоляване на тази придобита лекарствена резистентност.

RET. Около 1% до 2% от НДКБК имат RET-сливания, както и няколко фузионни партньора, вкл. члена на кинезиновото семейство 5В (KIF5B; 90%). RET-променените НДКБК типично се срещат при слабо диференцирани АК при млади непушачи и са взаимноизключващи се с известните активиращи онкогени20,21In vitro изследвания показват, че RET-сливания водят до онкогенна трансформация, която може да бъде инхибирана от мултитаргетни киназни инхибитори, като vandetanib, sorafenib и sunitinib21. Предварителните данни от фаза II проучвания на MET- и VEGFR2-инхибитора cabozantanib при белодробни тумори с  RET-пренареждане са много обещаващи22.

Настоящият стандартен диагностичен тест за детекция на RET-хромозомни пренареждания е FISH. Употребата на RT-PCR обикновено не е достъпна за детекция на нови партньори и изоформи, а имунохистохимията има ниска чувствителност и специфичност за RET-пренареждания20,21. Секвенционните методи, вкл. методите на секвениране от нова генерация (NGS) също често се използват за детекция на RET-транслокации.

KRAS. Принадлежи към RAS-семейството онкогени, заедно с HRAS и NRAS. KRAS-генът кодира GTPсвързващ протеин. Мутации в KRAS са обикновено взаимноизключващи с други онкогенни активиращи мутации23. Разработването на KRAS-инхибитор все още продължава и е стартирано фаза III проучване на инхибитора на нисходящия RAS-сигнален път selumetinib24.

BRAF. Това е друга протеин-киназа от RAS-сигналния път и е също потенциален таргет за инхибиторна терапия. BRAF-мутации се срещат в около 1-5% от БК. За разлика от меланомите, където V600E-мутациите са около 50-60, останалите са не-V600Е мутации. С някои изключения BRAF-позитивните БК са АК и пациентите са настоящи или бивши пушачи25-29. Marchetti et al. докладват, че V600E-мутациите са по-чести при жени и непушачи и се асоциират с микропапиларни схеми, докато не-V600Е-мутациите се срещат при пушачи. Клинични проучвания с BRAF-инхибиторите vemurafenib, dabrafenib и trametinib вече валидират тези терапии за BRAF V600Eмутирали БК30-32. Например наличието на BRAF V600Eмутация е предиктивен маркер за ефективност на комбининацията от dabrafenib (BRAF-инхибитор) плюс trametinib (MEK-инхибитор) при предварително третиран НДКБК43.

Молекулярнобиологичните техники за детекция на KRAS- и BRAF-мутации включват директно секвениране и PCR-базирани методи.

 

Предиктори на отговор към имунотерапии

 

Усилено се работи за идентифициране на биомаркери за отговор към лекарства, таргетиращи PD-1-рецептора при авансирал НДКБК. Rizvi еt al. показват, че отговорът към анти-PD-1-терапия корелира със сигнатура за тютюнопушене и мутационен товар в тумора.

Има няколко моноклонални антитела, таргетиращи взаимодействието между PD-1 и неговите лиганди PD-L1и PD-L2. Няколко са начините за блокиране на PD-1 -сигн алния път; един е използването на антитела, насочени срещу PD-1 или чрез блокиране на неговия лиганд PD-L134. Клинични проучвания за НДКБК показват продължителни отговори в около 20% от неселектирани пациенти към терапия с моноклонални антитела срещу PD-1 (nivolumab и pembrolizumab) и с антитела срещу PD-L1 (atezolisumab).

Имунохистохимична PD-L1-позитивност при НДКБК е идентифицирана като потенциален предиктор на отговор към  терапия с анти-PD-1- и анти-PD-L1-моноклонални антитела,  а също и като прогностичен биомаркер35,36. Други изследвания показват, че свръхекспресия на PD-L1 не може все още да се счита за силен предиктивен биомаркер на отговор към имунотерапия или прогностичен биомаркер37. Тези несъответствия са вероятно резултат от вариране в методите и субективни разлики в интерпретациите за оценка на PD-L1-експресията, включително разлики при методите на детекция. Необходими са още изследвания за сравнение на различните методи и за изясняване и стандартизиране на протоколите за тестване, за да се потвърди дали експресията на PD-L1 е подходящ и точен биомаркер (Фиг. 4).

 

 

BRCA1

 

Метаанализ на BRCA1 като предиктивен биомаркер за изход при пациенти с НДКБК, лекувани с платина-базирана и paclitaxel-базирана химиотерапия, най-общо показа, че ниски/негативни нива на BRCA1-експресия са свързани с по-добър обективен отговор към платина-базирана химиотерапия и по-добра обща преживяемост, докато висока/позитивна експресия на BRCA1 са свързани с подобър обективен отговор към paclitaxel-базирана химиотерапия. Затова BRCA1 може да служи като много добър биомаркер за персонализирана химиотерапия38. Друг предиктивен биомаркер за НДКБК е рибонуклеотид-редуктаза М1 (RRM1), която може да има известна полза за предикция на отговор към gemcitabine. Метаанализ на данни от 1243 пациенти показа, че ниско ниво на експресия на RRM1 се асоциира с по-добър отговор към gemcitabine-базирани режими и подобрена преживяемост39.

 

Молекулярни техники

 

Молекулярни техники за детекция на геномни промени при белодробни тумори включват скринингови генотипизиращи методи (или сканиране) и таргетни генотипизиращи методи. Най-често използвани скринингови технологии са Sanger-секвениране, пиросеквениране и HRM-анализ40. Таргетните методи детектират специфични известни мутации или „hot-spot“ мутации, което дава по-голяма чувствителност.

Новите постижения при методологиите за тестване, като NGS, позволяват мултиплексни системи да детектират множество генни промени на една платформа41. Неинвазивна плазма- и серум-базирана ДНКдетекция и мониторинг са нововъзникващи молекулярни  инструменти42.

Понастоящем няколко мултиплексни генотипизиращи платформи за детекция на онкогенни мутации, генни амплификации и пренареждания преминават в клиниката. Молекулярни изследвания на целия геном чрез NGSтехнологии са разработени с обещаващи резултати. Съвременните клинични успехи на имунотерапевтичните подходи при БК поставят допълнителни предизвикателства за създаване на предиктивни биомаркери за отговор и изтъкват нуждата от правилно доставяне и обработване на тъканни проби от пациенти с БК.

 

Послания за клиничната практика

 

Персонализираната терапия на НДКБК е дете на науката за предиктивните биомаркери. И обратно – персонализираната клинична онкология постоянно изисква от молекулярната патология все повече и все по-прецизни предиктивни биомаркери. Така тези две сфери, взаимно оплодяващи научното и клиничното си битие, усъвършенстват ефективността на лекарствената терапия и надежно подобряват преживяемостта и качеството на живот.

 

Литература

 

1. Kerr KM, Bubendorf L, Edelman MJ, et al. Panel Members. Second ESMOconsensus conference on lung cancer: pathology and molecular biomarkersfor non-small-cell lung cancer. Ann Oncol 2014;25(9):1681–1690.

2. Riely GJ, Marks J, Pao W. KRAS mutations in non-small cell lung cancer. Proc Am Thorac Soc 2009; 6:201-205.

3. Lynch TJ, Bell DW, Sordella R, et al. Activating mutationsin the epidermal growth factor receptor underlying responsiveness of non-small-cell lung cancer to gefitinib. N Engl J Med 2004; 350:2129-2139.

4. Paez JG, Jänne PA, Lee JC, et al. EGFR mutations in lung cancer: correlation with clinical response to gefitinib therapy. Science 2004; 304:1497-1500.

5. Pao W, Miller V, Zakowski M, et al. EGF receptor gene mutations are common in lung cancers from „neversmokers“ and are associated with sensitivity of tumors to gefitinib and erlotinib. Proc Natl Acad Sci USA 2004; 101:13306-13311.

6. Lindeman NI, Cagle PT, Beasley MB, et al. Molecular testing guideline for selection of  lung cancer patients for EGFR and ALK tyrosine kinase inhibitors.  Arch Pathol Lab Med 2013; 137:828–680.

7. Paez JG, Janne PA, Lee JC, et al. EGFR mutations in lung cancer: correlationwith clinical response to gefitinib therapy. Science 2004; 304(5676):1497– 1500.

8. Rosell R, Carcereny E, Gervais R, et al. Erlotinib versus standard chemotherapy as fi rst-line treatment for European patients with advanced EGFR mutation-positive non-small-cell lung cancer (EURTAC): a multicentre, open-label, randomized phase 3 trial. Lancet Oncol 2012; 13: 239–246.

9. Sequist L, Yang J, Yamamoto N, et al. Phase III study of afatinib or cisplatin plus pemetrexed in patients with metastatic lung adenocarcinoma with EGFR mutations. J Clin Oncol 2013; 31: 3327–3324.

10. Maione P, Sacco PC, Sgambato A, et al. Overcoming resistance to targeted therapies in NSCLC: current approaches and clinical application. Ther Adv Med Oncol 2015; 7(5):263–273.

11. Toyokawa G, Seto T. Anaplastic lymphoma kinase rearrangement in lung cancer: its biological and clinical significance. Respir Investig 2014; 52(6):330–338.

12. Gainor JF, Shaw AT. Novel targets in non-small cell lung cancer: ROS1 and RET fusions. Oncologist 2013; 18(7):865–875.

13. Yi ES, Chung JH, Kulig K, et al. Detection of anaplastic lymphoma kinase (ALK) gene rearrangement in non-small cell lung cancer and related issues in ALK inhibitortherapy: a literature review. Mol Diagn Ther 2012; 16(3):143–150.

14. Li CM, Chu WY, Wong DL, et al. Current and future molecular diagnostics in nonsmall-cell lung cancer. Expert Rev Mol Diagn 2015; 15(8):1061–1074.

15. Rothschild SI. Targeted therapies in non-small cell lung cancer-beyond EGF Rand ALK. Cancers (Basel) 2015; 7(2):930–949.

16. Masters GA, Temin S, Azzoli CG, et al. Systemic therapy for stage IV non-smallcelllung cancer: American Society of Clinical Oncology clinical practice guidelineupdate. J Clin Oncol 2015; 33(30):3488–3515.

17. Finocchiaro G, Toschi L, Gianoncelli L, et al. Prognostic and predictive value of MET deregulation in non-small cell lung cancer. Ann Transl Med 2015; 3(6):83.

18. Spigel DR Ervin TJ, Ramlau RA, et al. Randomized phase II trial of onartuzumab in combination with erlotinib in patients with advanced non–small cell lung cancer. J Clin Oncol 2013; 31(32):4105–4114.

19. Stewart EL, Tan SZ, Liu G, et al. Known and putative mechanisms of resistance to EGFR targeted therapies in NSCLC patients with EGFR mutations – a review. Transl Lung Cancer Res 2015; 4(1):67–81.

20. Wang R, Hu H, Pan Y, et al. RET fusions define a unique molecular and clinicopathologic subtype of non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol 2012; 30(35):4352–4359.

21. Lipson D, Capelletti M, Yelensky R, et al. Identification of new ALK and RET genefusions from colorectal and lung cancer biopsies. Nat Med 2012; 18(3):382–384.

22. Drilon A, Wang L, Hasanovic A, et al. Response to cabozantinib inpatients with RET fusion-positive lung adenocarcinomas. Cancer Discov 2013; 3(6):630–635.

23. Stella GM, Scabini R, Inghilleri S, et al. EGFR and KRAS mutational profiling infresh non-small cell lung cancer (NSCLC) cells. J Cancer Res Clin Oncol 2013; 139(8):1327–1335.

24. Stinchcombe TE. Novel agents in development for advanced non-small cell lungcancer. Ther Adv Med Oncol 2014; 6(5):240–253.

25. Brustugun OT, Khattak AM, Tromborg AK, et al. BRAF-mutations in nonsmall celllung cancer. Lung Cancer 2014; 84(1):36–38.

26. Kinno T, Tsuta K, Shiraishi K, et al. Clinicopathological features of nonsmall cell lungcarcinomas with BRAF mutations. Ann Oncol 2014; 25(1):138– 142.

27. Marchetti A, Felicioni L, Malatesta S, et al. Clinical features and outcome of patientswith non-small-cell lung cancer harboring BRAF mutations. J Clin Oncol 2011; 29(26):3574–3579.

28. Paik PK, Arcila ME, Fara M, et al. Clinical characteristics of patients with lung adenocarcinomas harboring BRAF mutations. J Clin Oncol 2011; 29(15):2046–2051.

29. Yousem SA, Nikiforova M, Nikiforov Y. The histopathology of BRAF-V600E mutated lung adenocarcinoma. Am J Surg Pathol 2008; 32(9):1317–1321.

30. Garbe C, Abusaif S, Eigentler TK. Vemurafenib. Recent Results Cancer Res 2014; 201:215–225.

31. Ballantyne AD, Garnock-Jones KP. Dabrafenib: first global approval. Drugs2013; 73(12):1367–1376.

32. Wright CJ, McCormack PL. Trametinib: first global approval. Drugs 2013; 73(11):1245–1254.

33. Rizvi NA, Hellmann MD, Snyder A, et al. Cancer immunology: mutational landscape determines sensitivity to PD-1blockade in non-small cell lung cancer. Science 2015; 348: 124-128.

34. Brahmer JR. Immune checkpoint blockade: the hope for immunotherapy as atreatment of lung cancer? Semin Oncol 2014; 41(1):126–132.

35. Borghaei H, Paz-Ares L, Horn L, et al. Nivolumab versus docetaxel in advanced nonsquamous non-small-cell lung cancer. N Engl J Med 2015; 373(17):1627–1639.

36. Sun JM, Zhou W, Choi YL, et al. Prognostic significance of programmed cell death ligand 1 in patients with non-small-cell lung cancer: a large cohort studyof surgically resected cases. J Thorac Oncol 2016; 11(7):1003–1011.

37. Sorensen SF, Zhou W, Dolled-Filhart M, et al. PD-L1 expression and survival among patients with advanced non-small cell lung cancer treated with chemotherapy. Transl Oncol 2016; 9(1):64.

38. Yang Y, Xie Y, Xian L. Breast cancer susceptibility gene 1 (BRCA1) predict clinicaloutcome in platinum- and toxal-based chemotherapy in non-smallcell lung cancer (NSCLC)patients: a system review and meta-analysis. J Exp Clin Cancer Res CR2013; 32:15.

39. Gong W, Zhang X, Wu J, et al. RRM1 expression and clinical outcome ofgemcitabine-containing chemotherapy for advanced non-small-cell lung cancer: ameta-analysis. Lung Cancer (Amsterdam, Neth) 2012; 75(3):374– 380.

40. Khoo C, Rogers TM, Fellowes A, et al. Molecular methods for somatic mutation testing in lung adenocarcinoma: EGFR and beyond. Transl Lung Cancer Res 2015; 4(2):126–141.

41. Koboldt DC, Steinberg KM, Larson DE, et al. The next-generation sequencing revolution and its impact on genomics. Cell 2013; 155(1):27–38.

42. Nie K, Jia Y, Zhang X. Cell-free circulating tumor DNA in plasma/serum of nonsmall cell lung cancer. Tumour Biol 2015; 36(1):7–19.

43. Planchard D, Besse B, Groen HJM, et al. Dabrafenib plus trametinib in patients with previously treated BRAFV600E-mutant metastatic non-small cell lung cancer: an open-label, multicentre phase 2 trial. Lancet Oncol 2017; 17 (7): 984–993.


 

Вашият коментар