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胃肠道间质瘤中的抗性突变

翻译:Lee(弗兰基) 审核:Frank

英文原文:

Suzanne George博士是哈佛医学院的助理教授,波士顿Dana-Farber癌症研究所肉瘤与骨肿瘤中心的临床主任。作为一个肿瘤科医生,她是为肉瘤患者提供会诊的跨学科团队的成员之一,该团队服务于英格兰、美国等海外国家。她也积极参与临床研究,探索治疗肠胃道间质瘤(GIST)和其他软组织肉瘤的新方法。GSI向Suzanne George博士请教了关于肠胃道间质瘤中抗性突变的最新进展和应对方法。

 

  1. KIT蛋白和PDGFRα蛋白的抗性突变在GIST中扮演了怎样的角色?

KIT和PDGFRα同属于一个叫第三类受体酪氨酸激酶的蛋白家族。它像一个细胞的开关,当它处于开启状态的时候可以促进细胞的生长和存留,在正常情况下,这个行为是受到严格监管的,也就是说KIT和PDGFRα只在收到特定的信号分子,比如激素或生长因子的时候,它们才会开启。但是在GIST患者身上的KIT和PDGFRα通常都是有缺陷的,引起突变,让KIT和PDGFRα常常处于开启的转态,并导致细胞无限制的生长,形成肿瘤。

 

  1. 这些突变会如何影响GIST的治疗?

针对GIST的标准激酶抑制剂(伊马替尼,舒尼替尼,瑞格菲尼)通过结合KIT和PDGFRα的方法,让它们稳定在关闭状态,从而禁止它们发出不正常的细胞生长信号。但研究显示,有一些特殊的变异可以改变KIT和PDGFRα的结构,导致药物失效,当药物不能成功和目标结合的时候,信号不受监管地发出,肿瘤又会继续生长。

 

  1. 什么是活化环(activation loop A loop)?为什么在活化环里的变异KIT会被称为“EXON 17”,PDGFRα会被称为“EXON 18”,以及它们的临床意义是什么?

基因的DNA非常长,沿着细胞拉伸的特定区域,用一套名叫“外显子(EXCON)”的编号系统标明。外显子类似于高速公路上的里程标记牌,它可以告诉你现在身处何地。经过编号之后可以清楚地表明你和别人讨论的是哪一段的基因。蛋白质的各个部位都和特定的外显子段相互关联。见图一:

图一为KIT和PDGFRα蛋白的分子结构。一个基因被分成若干个名叫外显子的功能段。蛋白质的各个部位都和特定的外显子段相互关联,外显子17负责编译它上面那一段KIT激酶结构域中的活化环。活化环负责引导激酶的开启或关闭。

活化环收到的指令是由KIT里的外显子17,或PDGFRα里的外显子18编译的,当活化环处于开启状态时,激酶处于活跃的状态,当活化环处于关闭状态时,激酶停止发出信号,并处于非活跃状态。

活化环的结构状态是激酶抑制剂(比如伊马替尼,舒尼替尼)结合目标的关键所在,基因变异会扭曲活化环的结构状态,并产生药物抗性。KIT 外显子17的抗性变异已经被证明是发生在816、820、822和823这些位置。PDGFRα 外显子18中的D842V,它的变异从结构上来说类似于发生在KIT中D816V变异。

 

  1. 根据药物的结合特性,抑制KITPDGFRα的药物被分为1型激酶抑制剂和2型激酶抑制剂,那么在KIT 外显子17,和PDGFRα中的D842的突变,是如何影响1型激酶抑制剂和2型激酶抑制剂的?

当活化环处于关闭转态时,像伊马替尼这种2型激酶抑制剂可以平滑地融入它所创造的“整合口袋(binding pockets)”,见图二。但当活化环处于开启状态时,它们并不能和KIT变异体结合。GIST的初级变异,比如发生在外显子11的变异,当它发生变异时并不会把活化环固定在开启的状态,因此,2型抑制剂可以有效地抑制和结合那些因外显子11变异所导致的致癌KIT变异体。相反,发生在外显子17或18中的变异,它们把活化环固定在开启的状态,阻碍了2型抑制剂的结合(如图3A所示)。

1型抑制剂可以在活化环处于开启状态时,更强效地与激酶结合(见图3B),实验性药物BLU-285通常被作为1型激酶抑制剂,去强效地结合那些已经发生外显子17或18突变的KIT和PDGFRα。

图二:

图二显示的是KIT被伊马替尼(黄色)束缚住,活化环(紫色)处于关闭状态,在这种状态时,伊马替尼可以完美地融入KIT的结合口袋。KIT或PDGFRα中的外显子17或18变异让活化环固定在开启状态(绿色),它阻碍了伊马替尼或其他的2型抑制剂的结合。

图三:

A                                                   B

图三A显示的是当活化环处于开启状态时,2型抑制剂伊马替尼和激酶发生的抵触(绿色),这种抵触阻碍了伊马替尼和激酶的有效结合。图三B显示的是1型抑制剂和激酶的结合,在这个案例中,1型抑制剂和处于关闭状态的活化环(紫色)相抵触,阻碍了有效结合。

 

  1. KIT外显子17变异和PDGFRα D842V变异很常见吗?在整个疾病过程中,变异的频率有改变吗?

在诊断时,KIT外显子17的变异非常少见,只占整个GIST正规治疗患者的1%,但是,对伊马替尼具有抗性(progressed on imatinib)的患者中,以及对同时对伊马替尼和舒尼替尼产生抗性患者中,分别有23%和90%被证明KIT外显子17再次发生了变异(见图四),这种KIT外显子17的二次变异使得它们对伊马替尼和舒尼替尼都产生了抗性。在GIST的晚期,大约有5%的肿瘤具有PDGFRα D842V变异,因为它是属于初期变异,也并不会因为患病的时间而改变,它也不被认为是对酪氨酸激酶抑制剂(TKI)产生继发性耐药的根源。

图四:

  1. 我该如何确定我的GIST中含有KITPDGFRα变异?

学术性或者商业性的实验室里,变异测试的应用已经非常广泛了,这些测试一般是先测KIT,看下是否有变异,如果没有就再检测PDGFRα ,可以和你的医生聊一聊变异测试,多了解一下这方面的情况。另外需要说明的是,现在的技术只是在测试GIST的初级变异时表现地比较好,因为二次变异根据个人和不同肿瘤会有所不同,常规的变异测试并不能准确地检测到所有人的抗性变异,包括外显子17。

  1. 目前对变异测试的建议有哪些?这个检测结果是如何影响治疗决定的?

根据国家综合医护网络的指南(NCCN 软组织肉瘤指南 v1.2015),KIT 和 PDGFRα变异测试被强烈推荐给那些新确诊患者,尤其是对于有计划采用激酶抑制剂治疗的患者,都应该先接受变异测试,因为查明KIT 和 PDGFRα的特定部位是否具有变异,可以进一步预测抑制剂对患者是否有效。测试结果对接下来的治疗决定有如下帮助:

  • 当查明你的KIT外显子9和外显子11是否变异后,你的医生可以在接下来选择合适的伊马替尼的剂量,因为相比起转移性病变400毫克的标准剂量,外显子9变异的患者需要800毫克的伊马替尼才会起效。
  • 在查明你是否具有PDGFRα变异后,你的医生可以进一步决定治疗方案,当肿瘤具有PDGFRα D842V 变异时,伊马替尼完全没有效果,而伊马替尼对其他的PDGFRα 基因变异是有效果的。

注意:虽然KIT外显子17的变异测试在学术性或商业性实验室中应用非常广泛,但该指南不建议在GIST病情已经具有抗性时接受该测试,因为这时的测试结果将不会影响任何的治疗决定。

 

  1. 什么是循环肿瘤基因?它可以用来寻找获得性突变吗?

循环肿瘤基因(ctDNA)的分析,是针对GIST和其他癌症研究的一个探索性试验,现在还不适用于普通医疗服务。

经过一段时间后,肿瘤细胞中的基因会流入到血液中,通过简单的抽血之后,就可以对里面的循环基因进行分析或测序,这样就能检测出肿瘤细胞中存在哪些分子变异。和活体组织检查(biopsy)相比,活检只能反映活体组织标本所属的那一部位所发生的分子变化,而循环肿瘤基因可以显示多个肿瘤部位的分子变化情况(变异并不是统一的,并且根据每个患者体内不同的肿瘤,变异也会有所不同)。我们希望通过这种检测方案,可以得到癌症患者的所有历史记录(cumulative picture),并最终指导我们选择出最佳的治疗选项。

在药物治疗的前后,分别采集血液样本,可以让医生掌握治疗过程中的分子变化情况。尤其是如果一种药物对患者的肿瘤不再有效,循环肿瘤基因的变异可以帮助我们解答为什么这项治疗方案是失败的。在未来,通过监视循环肿瘤基因的实时变化情况,可以让医生选择或更改干预治疗方案。这项技术还在发展阶段,因此,它并不包括在普通医疗服务的项目内,但已经包括在许多新的GIST研究试验当中。

 

  1. 对于那些具有KIT外显子17变异,和PDGFRα D842V变异的GIST患者,有哪些可能的治疗策略?

在现有的,已获得批准的GIST治疗方案里,瑞格菲尼(regorafenib)是唯一一个对KIT外显子17变异有效果的试剂。在标准的医疗实践当中,瑞格菲尼通常被推荐给那些具有伊马替尼和舒尼替尼耐药性的患者,遗传型肿瘤除外。针对具有伊马替尼和舒尼替尼耐药性的GIST治疗中,瑞格菲尼是唯一一个获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物。

有几个针对那些具有标准药物(伊马替尼,舒尼替尼和瑞格菲尼)抗性的GIST患者的试验正在开展,许多这种病例的患者中,除了初级变异,都有KIT外显子17变异,以及其他的抗性变异。针对这种病例的研究,可以在clinicaltrials.gov找到。

BLU-285是正在研究的一种小分子,它对KIT外显子17变异和PDGFRα D842V变异具有特殊的活性,这种化合物在美国和欧洲首次出现在人类的临床试验当中(详情见clinicaltrials.gov Identifier: NCT02508532),这种化合物非常独特,那些对其他治疗方法都具有抗性的变异,唯独对这种化合物具有高度专一性( highly specific)。其他针对GIST耐药性而开发的化合物包括PLX9486,一种对GIST KIT初级变异和二次变异都有高度活跃性的小分子,截止我写下这篇文章,针对PLX9486的GIST试验还没有招募患者(详情见clinicaltrials.gov Identifier: NCT02401815)。DCC-2618,是一种针对伊马替尼失效后的GIST晚期患者,所进行的一种试验性小分子,这种化合物被认为能够抑制多种初级和二次的KIT变异(更多关于DCC-2618的信息可见clinicaltrials.gov Identifier NCT02571036)

Crenolanib,是一种针对PDGFRα D842V变异的强力抑制剂,现在也正在评估它在晚期GIST中的作用。第一个运用Crenolanib的GIST临床试验已经关闭了,但相关的详细结果还没有披露(详情请见clinicaltrials.gov Identifier: NCT01243346.)

当你考虑想参加临床试验的话,一定和你的医生详细谈一谈。现在有很多针对GIST患者的分子药物或分子药物组合正在研究,也有很多不同临床试验可供选择,并不断地在更新。

 

 

 

 

 

 

 


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