Nature综述:TRK抑制剂的研发历程,首例“泛癌”靶向药本月有望获批

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▎药明康德编译整理 (来源:《Nature Reviews Clinical Oncology》)

癌症治疗已经走入了精准医疗(precision medicine)时代,而精准医疗的一个重要特征就是基于患者的肿瘤特性来选择靶向药。 [转载出处:www.pp00.com]


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在靶向药刚问世的年代,开发药物时常会按照不同患病组织区分患者,比如将在研药物定为治疗乳腺癌、肺癌或肝癌的药物,临床试验时只招募某一类型的患者,监管批准时也会将药物适应症限定在某一类癌症的某种分子亚型中。这种做法在精准医疗早期其优势,能提高研发效率,将资源回报最大化。


但随着临床测序技术的发展,人们不断发现更多与癌症相关的基因,它们常常存在于多种癌症中,比如包括RETFGFR1FGFR2FGFR3NRG1的基因融合,以及在METERBB2PIK3CAAKT上出现的基因突变等。现今,如果再将针对这些目标的疗法限定在某一种癌症中,按部就班地进行单独一种组织的临床试验,可能会造成时间和资源的浪费。


因此,现在有种“篮子试验”(basket trial),即不再按患癌组织来选择受试患者,而是按照肿瘤的驱动基因来选择临床试验对象。在这类测试中,针对神经营养因子受体酪氨酸激酶基因(neurotrophin receptor tyrosine kinase genes)NTRK1, NTRK2NTRK3进行的临床试验就是个极好的成功实例,证明了通过抑制驱动癌症的激酶活性,就能在不同组织/不同癌症中都达到良好的抑癌效果。近日《Nature Reviews Clinical Oncology》对NTRK融合阳性肿瘤和TRK抑制剂疗法进行了盘点,药明康德团队在这篇文章里将和读者们分享其中的内容。


Nature综述:TRK抑制剂的研发历程,首例“泛癌”靶向药本月有望获批


NTRK/TRK简介


神经营养因子受体酪氨酸激酶基因NTRK1NTRK2NTRK3分别编码TRKA、TRKB和TRKC蛋白,它们都是酪氨酸激酶,统称为TRK家族蛋白。神经营养因子及其受体的类型和数量对于维持神经元稳态至关重要。1982年科学家发现了NTRK1,并确定它是个致癌基因。1991年科学家发现TRKA在神经系统中表达,并能被神经生长因子(NGF)诱导而磷酸化。基于这个了解,科学家进一步发现了同家族的TRKBTRKC


所有的TRK蛋白都有着类似的细胞外域结构,但各自有不同的配体(虽然其间也有交叉):NGF与TRKA结合,脑源性神经营养因子(BDNF)和神经营养因子4(NT-4)与TRKB结合,神经营养因子3(NT-3)与TRKC结合。


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▲TRK信号通路示意图(图片来源:参考资料[1])


基因表达研究表明,NTRK基因主要在神经系统中表达,它在胚胎发育过程和成体中都有表达。当受到信号诱导而活化时,TRK能自身磷酸化,并激活下游的信号途径实现各种生理功能。TRK的下游信号分子包括SHC、FRS2,PLCγ、MAPK,PI3K和PKC等,这些信号分子大多与细胞能量交换、生存和增殖等功能密切相关——可以想象,如果TRK功能失调,细胞的生理功能可能会失控,甚至变成癌细胞。


TRK在癌症中的表达和活化


有多种原因可能造成TRK蛋白功能失调,甚至引发疾病:


其一是NTRK1的剪切变体(activating splice variants)导致蛋白活化。比如说,在神经母细胞瘤中发现的TRKAIII变体和急性骨髓性白血病中发现的ΔTRKA变体,它们都缺乏能与配体结合的胞外结构域。ΔTRKA无需配体就能让激酶功能始终处于持续激活状态,研究显示,它能将成纤维细胞、表皮细胞和骨髓细胞转化成癌细胞。类似,TRKAIII也能转化成纤维细胞。


其二是TRK蛋白的过量表达。在乳腺癌、皮肤癌(基底细胞癌)、肺癌、神经母细胞瘤等多种癌症中都发现了TRK蛋白过量表达的情况。在神经母细胞瘤中,TRKA和TRKC过量表达与较好的预后强烈相关,而TRKB则常在较高级别的携带MYCN扩增的癌症中表达。多项实验结果表明,在神经母细胞瘤细胞系中针对TRKB进行抑制能获得较好的抑癌效果。在乳腺癌模型中,过量表达TRKA能激活MAPK和PI3K信号途径,从而促进癌细胞增殖、迁移和侵袭。在圆柱瘤(cylindroma)中亦发现TRKB和TRKC的过量表达。在临床中,TRK过量表达可以由免疫组化(IHC)分析来鉴定,为精准医疗提供指导。


TRK蛋白还有一种失调源自NTRK基因的体细胞突变,这类突变已经在多种癌症中发现,包括结肠癌、肺癌、黑色素瘤以及急性髓性白血病。但这些突变有时候会造成激酶活性降低,导致它们比野生型TRK蛋白的致癌性还低,因此有关这类失调的具体后果还有待更全面的进一步研究。


TRK基因融合


TRK基因融合指的是由于染色体变异,导致NTRK基因家族成员(NTRK1NTRK2NTRK3)与另一个不相关的基因融合在一起。TRK融合蛋白将处于持续活跃状态,引发永久性的信号级联反应,驱动TRK融合肿瘤的扩散和生长


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NTRK基因融合在成人和儿童肿瘤中的分布和频率(图片来源:参考资料[1])


NTRK基因融合可以发生在身体的任何部位,因此TRK融合癌症可能出现在多种成人和儿童实体瘤中,包括乳腺类似物分泌癌(MASC)、结肠癌、肺癌,胰腺癌、甲状腺癌、以及各种肉瘤,这种基因融合可能影响超过60%的患有某些罕见癌症的成人和儿童患者。目前TRK融合可以通过一系列诊断测试检测出来,包括荧光免疫杂交FISH),定量聚合酶链反应(RT-PCR)等,为携带这一变异的患者提供精准医疗奠定了基础。


抑制TRK疗法


TRK家族蛋白是酪氨酸激酶,如果能抑制激酶活性,就能抑制癌症生长。现在有多种针对TRKA、TRKB和TRKC的酪氨酸激酶抑制剂(TKI),不同的药物对各种TRK有不同的抑制效力。这些药物能大致分为两类,一种是较为广谱的酪氨酸激酶抑制剂,这类能同时抑制多种激酶的TKI药物包括entrectinib,crizotinib,cabozantinib,lestaurtinib,altiratinib,foretinib,ponatinib,nintedanib,merestinib,MGCD516,PLX7486,DS-6051b和TSR-011,它们都对TRK有抑制效果。另一类药物则能特异性抑制TRK,比如larotrectinib。


在较为广谱的TKI中,Ignyta公司开发的entrectinib在临床开发中领跑(罗氏在2017年底以17亿美元的价格收购了Ignyta公司和entrectinib)。它是口服的泛TRK抑制剂,并对ROS1和ALK等激酶也有活性。目前entrectinib已经在4个临床试验中得到了评估,包括3项1/1b期和1项2期临床试验,主要针对具有NTRKROS1ALK基因重排、基因异常和基因融合等情况的患者。其中包括几项按照肿瘤的分子特性甄选患者的“篮子试验”,评估了entrectinib在具有NTRK1/2/3ROS1ALK基因重排的局部晚期或转移性实体瘤患者中的疗效和安全性。


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▲Entrectinib的结构式(图片来源:By Ed (Edgar181) [Public domain], from Wikimedia Commons)


临床试验显示,entrectinib在未接受过TKI治疗,具有基因融合的患者中效果最好,而在具有点突变、扩增、复制异常、插入或缺失突变等突变的患者中效果不大。在STARTRK-2这项2期临床试验中,中期分析结果曾显示,在32名有ROS1融合的局部晚期或转移性NSCLC患者中,entrectinib显示出78%由研究者确认的客观缓解率(ORR)和69%由盲法独立审查委员会(BICR)确认的ORR;并且,entrectinib表现出持久的疗效,中位缓解持续时间(mDOR)达到28.6个月,中位无进展生存期(mPFS)达到29.6个月;试验中观察到引人注目的中枢神经系统(CNS)活性,由BICR确认的颅内ORR达到83%;并且,entrectinib耐受性良好。


延长的DOR和PFS可能是由entrectinib的CNS活性驱动的。Entrectinib可以穿过血脑屏障,使之能够治疗已经存在的CNS病变,并可能预防或延缓脑转移的发生,大脑是NSCLC常见的转移瘤发生部位。ROS1融合大约发生在2%左右的NSCLC病例中,由于这一肿瘤有扩散到大脑的倾向,entrectinib的CNS活性让其具有特别的吸引力。


在特异性TRK抑制剂中,larotrectinib是拜耳(Bayer)公司和Loxo Oncology公司合作开发的口服、强力、高度选择性TRK抑制剂,可用于具有NTRK基因融合的癌症患者。Larotrectinib亦在临床开发中位居前列,已进行了3项临床试验(1期,1/2期,2期)。这些临床试验也是包含有MASC、黑色素瘤、甲状腺癌、肺腺癌、结肠癌、胃肠道间质瘤等多种癌症的“篮子试验”。


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▲Larotrectinib的结构式(图片来源:By Ed (Edgar181) [Public domain], from Wikimedia Commons)


结果显示,larotrectinib带来的ORR达到75%。患者出现缓解的中位时间为1.8个月。并且,缓解与NTRK融合类型和患者年龄无关。截至成文时,55%的患者在治疗一年后仍处于无进展生存期,并且71%的患者仍处于缓解中。更惊人的是,larotrectinib在治疗携带TRK融合肿瘤的儿童患者时,总体缓解率高达93%。同时它在中枢神经系统中也表现出疗效。


在名为SCOUT的临床1/2期试验中,总计24名儿童患者接受larotrectinib的治疗,其中17名患者携带有TRK融合肿瘤,肿瘤种类包括婴儿纤维肉瘤 (infantile fibrosarcoma)、甲状腺癌、以及不同的软组织肉瘤。根据独立审查委员会的评估,在17名携带TRK融合肿瘤的患者中,80%患者的症状获得部分缓解,13%的患者症状获得完全缓解。目前有四名患者已经被追踪观察超过1年,12名患者已经被追踪观察超过6个月。由于靶向疗法在儿童肿瘤学领域的成功并不多见,larotrectinib的成功给儿童肿瘤学界很大的鼓舞。


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▲Larotrectinib和entrectinib的疗效和安全性摘要(图片来源:参考资料[1])


鉴于这些优良结果,美国FDA已经授予larotrectinib孤儿药资格和突破性疗法认定,并将本月作出审批决定。若能获批,该药物将能用于治疗具有高等级或转移性实体瘤的成人和儿童患者,他们的肿瘤包含NTRK基因融合。为了能更好地医治NTRK融合肿瘤,在今年早些时候Loxo还曾宣布与Illumina合作开发肿瘤基因测序panel作为伴随诊断。利用下一代测序(NGS)技术,医生能迅速而准确地鉴定患者肿瘤的分子特征,从而选取最适合的靶向药物,这种技术将给精准医疗带来极大的临床益处。


相关阅读:精准医疗时代,一款明星药物带来的启示


TRK抑制剂的获得性耐药


对于靶向疗法,较为棘手的问题是患者用药一段时间后会产生耐药性,这是因为癌细胞具有异质性,即使在同一个肿瘤中,也不是所有的癌细胞都会对药物产生相同的反应,本身具有耐药性的细胞可能会在药物治疗下获得生存优势。另一方面,当靶向药物对本来不耐药的那些癌细胞造成生存压力后,将促进癌细胞的自然选择和演化,也可能让一部分癌细胞出现获得性耐药性突变,让它们在药物作用下仍可存活。


靶向NTRK的TKI疗法也面临获得性耐药的问题。目前,在一些接受TRK抑制剂治疗的患者中,已经发现有的TRK在激酶部位产生了突变,导致癌细胞出现次级耐药性,包括结肠癌、MASC等。科学家发现,这些新出现的突变能让entrectinib和larotrectinib无法与激酶结合,从而让药物失效。但对于这些耐药性肿瘤,一部分TKI(cabozantinib,ponatinib,foretinib和nintedanib)仍然具有较强的抑制效果,让患者尚有治疗选择。


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不同TRK抑制剂对野生型及突变型TRK受体的半抑制浓度(图片来源:参考资料[1])


下一代TRK抑制剂


为了解决获得性耐药的问题,下一代TRK抑制剂已经在研发中,包括LOXO-195 、TPX-0005和ONO-5390556等,它们在体外实验中都展现出了对TRK的优异抑制效果。


LOXO-195正在进行1/2期临床试验,早期的概念验证性实验也证明了该药物能给larotrectinib耐药的患者带来缓解。TPX-0005 (repotrectinib) 类似于entrectinib,也是TRK、ROS1和ALK的抑制剂。在一项1/2期临床试验中,一名有entrectinib获得性耐药的MASC患者接受TPX-0005治疗后出现了缓解。这些新药有望克服耐药性突变的问题。


总结


NTRK融合基因突变是各种成年人和儿童患者的癌症驱动因素。在精准医疗时代,医生可以进行基于核酸的综合分析和基于蛋白表达的免疫组化分析来检查患者癌症的分子特征。第一代TRK抑制剂larotrectinib和entrectinib已在不同年龄、不同患癌组织但都携带NTRK融合突变的患者群中展示出了抗癌活性。虽然对TRK抑制剂治疗的获得性耐药仍然是个持续的挑战,但第二代TKI有潜力解决一些耐药性的问题。


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