【佳學基因檢測】依維莫司用藥指導基因檢測

腫瘤靶向藥物基因檢測導讀

根據(jù)《藥物指導基因檢測的科學基礎及應用案例》，依維莫司是一種口服雷帕霉素類似物，已被 FDA 批準用于治療對血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF) 受體信號轉導抑制劑無效的腎細胞癌 (RCC)。，盡管很少觀察到腫瘤消退，依維莫司顯著增加了無進展生存期（依維莫司治療組的中位 PFS 為 4.0 個月，而安慰劑組為 1.9 個月）。依維莫司的靶點（絲氨酸/蘇氨酸激酶 mTOR）已經(jīng)確定，佳學基因檢測將腫瘤藥物基因解碼的重點放在里奧該藥物延緩腫瘤生長的機制及預測腫瘤敏感性的生物標志物。綜述了依維莫司抗 RCC 的作用機制、臨床前抗腫瘤活性和臨床活性。

美國食品和藥物管理局批準依維莫司，一種雷帕霉素類似物 (rapalog)，用于治療索拉非尼或舒尼替尼治療失敗后的晚期腎細胞癌患者。Rapalogs 已被證明可以抑制缺氧誘導的缺氧誘導因子-1α (HIF-1α) 增加，并抑制血管內(nèi)皮細胞對血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF) 刺激的反應。在透明細胞腎細胞癌 (RCC) 中，von Hippel-Lindau 基因 (VHL) 的突變是導致轉錄因子 HIF-1α 穩(wěn)定、與“缺氧表型”相關的基因表達升高和血管內(nèi)皮生長因子分泌增加的致病基因突變事件。另一種 rapalog, temsirolimus 以及靶向 VEGF 受體和其他激酶的激酶抑制劑舒尼替尼和索拉非尼被批準用于治療 RCC，進一步強調(diào)了 VEGF 失調(diào)與該癌癥病因的關聯(lián)。

依維莫司用藥指導基因檢測臨床前數(shù)據(jù)

依維莫司（Afinitor®, RAD-001 (40-O-(2-hydroxyethyl)-rapamycin) 是一種雷帕霉素類似物 (rapalog)，正在作為抗腫瘤藥物開發(fā)。與雷帕霉素一樣，依維莫司與親環(huán)蛋白 FKBP-12 結合，當 mTOR 與 raptor 和 mLST8 結合形成復合物 (mTORC1) 時，復合物結合絲氨酸/蘇氨酸激酶 mTOR（雷帕霉素的哺乳動物靶標），并抑制下游信號。重要的是，rapalogs 在藥理學可實現(xiàn)的藥物濃度下不是直接的 mTOR 激酶抑制劑 . mTORC1 位于磷脂酰肌醇 3′ 激酶 (PI3K) 的下游，在一條在人類癌癥中通過正確用藥850經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)存在激活突變的信號通路中。因此，腫瘤靶向藥物基因解碼認為mTORC1是癌癥治療的關鍵靶標（圖 1）。mTORC1 調(diào)節(jié)帽依賴性翻譯、轉錄、細胞周期的進行和生存。這種復合物通過在低氧張力（缺氧）等應激條件下作為細胞中的限制點來協(xié)調(diào)細胞生長和代謝。 mTORC1 調(diào)節(jié)的途徑是核糖體 S6 激酶 1 (S6K1) 的磷酸化和激活以及 4E-BP1 的磷酸化和失活，4E-BP1 是 mRNA 帽結合蛋白 eIF4E 的抑制因子。 mTORC1介導的 4E-BP1 磷酸化導致其與 eIF4E解離，隨后 eIF4E與支架蛋白 (eIF4G) 結合并募集起始因子以形成有效翻譯 mRNA 種類所需的起始前翻譯復合物 (eIF4F) 具有高度結構化的 5'-非翻譯區(qū) (5'-UTR)。 其中包括從 G1 期轉運到 S 期所需的細胞周期調(diào)節(jié)因子細胞周期蛋白 D1 和鳥氨酸脫羧酶 (ODC)，以及轉錄因子 c-MYC 和 HIF-1α 。

圖1：mTOR 存在于兩種已知的復合物中，被 rapalogs 抑制的 mTORC1 控制翻譯、抑制自噬并調(diào)節(jié)轉錄和對 DNA 損傷的反應。mTORC2 調(diào)節(jié)肌動蛋白細胞骨架并通過 Ser473 的磷酸化激活 Akt。mTORC 復合物被生長因子激活，mTORC1 受細胞內(nèi)環(huán)境 [O 2，營養(yǎng)素（氨基酸，葡萄糖）和能量電荷]。mTORC1 的主要（已識別）底物是 S6K1 和 4E-BP。S6K1 通過 IRS-1 的磷酸化負向調(diào)節(jié) IGF-1 受體信號，導致其蛋白酶體降解。4E-BP 蛋白的磷酸化有助于形成細胞周期調(diào)節(jié)因子（細胞周期蛋白 D1、鳥氨酸脫羧酶）和轉錄因子（c-MYC、HIF-1α）有效翻譯所需的翻譯起始復合物。mTORC1 上游和下游的信號轉導中間體在許多人類癌癥或腫瘤易發(fā)綜合征中失調(diào) ( )

mTOR 存在于與 rictor、sin1 和 mLST8 相關的第二個復合體 (mTORC2) 中，它在 Ser-473 位點磷酸化 Akt，導致 Akt 有效激活。 有趣的是，rapalogs 對 mTORC1 的抑制導致許多癌細胞系中 Akt(Ser473) 的過度磷酸化，這可能是通過下調(diào) mTORC1 底物 S6K1 的活性后 IRS-1 的穩(wěn)定化，后者通常負向調(diào)節(jié)通過 1 型的信號通量 胰島素樣生長因子受體 (IGF-1R)。 重要的是，當 mTORC1 被抑制或 VEGF 產(chǎn)生可能增加時，Akt 的激活可能導致存活，因為 PI3K/AKT 信號可以通過調(diào)節(jié) VEGF 誘導腫瘤血管生成。 這種調(diào)節(jié)發(fā)生在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平，它對 VEGF mRNA 的調(diào)節(jié)似乎是通過 HIF-1α 依賴性和非依賴性機制發(fā)生的。

Everolimus 和其他 rapalogs 有效抑制多種人類腫瘤細胞系的生長，在亞納摩爾濃度范圍內(nèi)抑制 50% 的生長，抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞 (HUVEC) 的增殖，并降低 HIF-1α 和 VEGF 的表達培養(yǎng)的腫瘤細胞。大約三十年前，雷帕霉素的體內(nèi)抗腫瘤活性在 NCI 篩選中得到鑒定，但由于各種原因并未開發(fā)用于癌癥治療。依維莫司是雷帕霉素的羥乙基醚衍生物，具有優(yōu)于雷帕霉素的藥物特性，專為口服給藥而設計。與替西羅莫司不同，依維莫司在體內(nèi)不會轉化為雷帕霉素。

依維莫司抑制裸鼠中人腫瘤異種移植模型的生長，即使體外細胞系對該藥物不敏感。雷帕霉素和替西羅莫司也報道了類似的結果，表明腫瘤延遲是藥物抗血管生成活性的結果。與此一致的是，在用依維莫司治療的小鼠中生長的幾種腫瘤模型中觀察到的血管密度降低。然而，許多腫瘤似乎對 rapalogs 具有內(nèi)在抗性，盡管抗性機制尚不清楚。在一些人類肉瘤異種移植模型中，雷帕霉素治療顯著增加了腫瘤相關 VEGF 的水平. 重要的是依維莫司和靶向 VEGF 受體的小分子受體酪氨酸激酶抑制劑之間的抗腫瘤活性范圍不同。在小鼠中表現(xiàn)出有效腫瘤控制的劑量（0.5 至 5 mg/kg/天）依維莫司耐受性良好，表明它是一種非常有前途的化學治療劑。

依維莫司用藥指導基因檢測臨床研究

依維莫司的耐受性和療效已在多個臨床環(huán)境中進行了評估。在最初的 1 期試驗中，檢查了每周口服劑量高達 70 毫克或每日口服劑量高達 10 毫克的情況。盡管本試驗的任一組均未確定劑量限制性毒性，但每周 70 mg 劑量和每日 10 mg 劑量的毒性特征和頻率相似。最常見的藥物相關不良事件是皮疹、口腔炎/粘膜炎、疲勞、惡心和嘔吐。盡管 ≥ 3 級的 NCI-CTC 事件很少見，但高血糖、高甘油酯血癥和血小板減少癥在兩種方案中都很常見，而 3 級不良事件的總數(shù)在每日給藥組中略高. 值得注意的是，在每周給藥方案 (n=3) 和每日給藥方案 (n=2) 以及其他腫瘤中觀察到 RCC 患者的疾病穩(wěn)定時間延長（≥ 6 個月）。評估外周單核細胞中 mTORC1 抑制的藥效學研究表明，每周 ≥ 20 mg 和每天 ≥ 5 mg 會持續(xù)抑制 S6K1 活性。

依維莫司的 2 期試驗是在以透明細胞為主的 RCC 患者中進行的，這些患者接受過 1 次或更少的既往治療，并且患有進行性可測量的轉移性疾病。依維莫司按連續(xù)的每日時間表口服給藥，并根據(jù)毒性調(diào)整劑量。使用實體瘤反應評估標準 (RECIST) 每八周（2 個周期）對患者進行一次評估。人群（n=37 名可評估患者）主要是男性 (78%)，中位年齡 60 歲，體能狀態(tài)良好 (Zubrod 0-1)，并且大多數(shù)人之前接受過治療 (93%)。中位無進展生存期（PFS）為 11.2 個月，中位總生存期為 22.1 個月。14% 的患者（獨立審查為 7%）觀察到部分反應，73% 的患者疾病穩(wěn)定≥ 3 個月，57% 的患者疾病穩(wěn)定持續(xù) ≥ 6 個月。頻繁的毒性反應與 1 期試驗中觀察到的情況一致，報告有惡心 (31%)、厭食 (38%)、腹瀉 (31%)、口腔炎 (31%)、肺炎 (31%) 和皮疹 (26%)。嚴重毒性（≥ 3 級）為肺炎（18%）、轉氨酶升高（10%）、血小板減少、高血糖、堿性磷酸酶升高（各 8%）和高脂血癥（5%）。

3 期注冊試驗 ( NCT00410124 ) 是一項隨機、雙盲、安慰劑對照試驗，在服用舒尼替尼、索拉非尼或兩種藥物后疾病進展的轉移性 RCC 患者中進行依維莫司。患者以二比一的比例隨機分配接受依維莫司 10 mg 每天一次 (n=272) 或安慰劑 (n=138)。主要終點是 PFS，并通過盲法、獨立的中央審查進行評估。

所有 410 名患者均被納入療效分析。第二次中期分析的結果表明兩組之間的療效存在顯著差異。因此，在觀察到 191 起進展事件（依維莫司組 101 起 [37%] 事件，安慰劑組 90 起 [65%] 事件；風險比 0.30，95% CI 0.22-0.40，p<0.0001。依維莫司治療組的中位 PFS 為 4.0 個月 [95% CI 3.7-5.5] 與 1.9 個月 [1.8-1.9]。最常報告的不良事件為口腔炎（依維莫司：40% vs 安慰劑：8%）、皮疹（25 % vs 4%）和疲勞（20% vs 16%）的嚴重程度大多為輕度或中度。接受依維莫司治療的患者中有 8% 檢測到肺炎，其中 8 例嚴重程度為 3 級。該 3 期研究的結論是，依維莫司可延長轉移性 RCC 患者的 PFS，這些患者在使用靶向血管內(nèi)皮生長因子靶向治療的藥物后取得了進展。因此，與替西羅莫司一樣，依維莫司在 RCC 的情況下具有顯著活性，主要是抑制細胞生長，并且僅很少 (1%) 誘導 RECIST 定義的部分腫瘤消退。依維莫司的抗腫瘤作用機制是否獨特地針對 VEGF 位點還不太確定，盡管該研究支持非臨床結果表明依維莫司具有不同于 VEGF 受體酪氨酸激酶抑制劑的抗血管生成特性（主要是抑制細胞生長，很少（1%）誘導 RECIST 定義的部分腫瘤消退。依維莫司的抗腫瘤作用機制是否獨特地針對 VEGF 位點還不太確定，盡管該研究支持非臨床結果表明依維莫司具有不同于 VEGF 受體酪氨酸激酶抑制劑的抗血管生成特性（主要是抑制細胞生長，很少（1%）誘導 RECIST 定義的部分腫瘤消退。依維莫司的抗腫瘤作用機制是否獨特地針對 VEGF 位點還不太確定，盡管該研究支持非臨床結果表明依維莫司具有不同于 VEGF 受體酪氨酸激酶抑制劑的抗血管生成特性.

依維莫司用藥指導基因檢測藥效學研究

事實證明，確定預測對 rapalogs 敏感性的穩(wěn)健藥效學標記很困難。核糖體蛋白 S6 的磷酸化是最常用的生物標志物，在對依維莫司敏感或不敏感的細胞系中同樣受到抑制。同樣，由 mTORC1 抑制誘導的 Akt Ser473 磷酸化增強與細胞敏感性或 Akt 底物的激活無關。提出的 rapalog 敏感性的其他標志物是治療誘導的細胞周期蛋白 D1 和 CDK4 轉錄本的下調(diào)、抗凋亡蛋白 BCL-2 的基礎表達和 Akt 的基礎磷酸化狀態(tài)。最全面的臨床藥效學研究報告比較了腫瘤和皮膚活檢中 mTORC1 抑制的標志物。依維莫司每天（5 或 10 毫克）或每周（20、50 和 70 毫克）給藥。腫瘤和皮膚活檢中的 mTORC1 通路抑制之間存在良好的一致性。在所有劑量和方案下均觀察到 mTORC1 信號傳導受到抑制，幾乎有效抑制 S6 和 eIF4G 磷酸化，盡管腫瘤中 4E-BP 磷酸化的抑制程度低于皮膚。在每日計劃的兩個劑量水平下，腫瘤和皮膚的增殖減少，并且磷酸化 Akt 在大約一半的腫瘤樣本中增加。這些藥效學研究表明，使用 10 mg 的每日劑量而不是每周的劑量方案，對 mTORC1 的抑制作用更強且更持久。然而，值得注意的是，雖然在最后一次服用依維莫司（每周一次）后 S6 磷酸化被抑制了 5 天，但 Akt (Ser473) 的過度磷酸化沒有得到維持。雖然這些藥效學研究對于為每個時間表（每天 10 毫克和每周 50 毫克）選擇生物有效劑量水平很有價值，但他們沒有確定預測腫瘤敏感性的標志物。

依維莫司與其他藥物相比所顯示出來的優(yōu)勢

在依維莫司獲批之前，三種藥物被批準用于治療 RCC。索拉非尼 (Nexavar) 是一種相當混雜的激酶抑制劑，其靶點包括 Raf 激酶、PDGF（血小板衍生生長因子）、VEGF 受體 2 和 3 激酶以及 c Kit（干細胞因子受體），可延長晚期清除-既往治療失敗的細胞 RCC；索拉非尼組的中位 PFS 為 5.5 個月，安慰劑組為 2.8 個月（索拉非尼組疾病進展的風險比為 0.44；95% 置信區(qū)間 [CI]，0.35 至 0.55；P<0.01）。

另一種靶向 VEGF 受體、PDGFR 和其他酪氨酸激酶（包括KIT、FLT3、集落刺激因子 1 (CSF-1) 和RET ）的相對非選擇性抑制劑舒尼替尼（Sutent，SU011248）與干擾素-α 進行了初始比較碾壓混凝土患者。接受舒尼替尼治療的患者的中位 PFS 為 47.3 周（95% CI 42.6, 50.7），接受干擾素-α 治療的患者為 22.0 周（95% CI 16.4, 24.0）；風險比為 0.415（95% CI 0.320，0.539，p<0.000001）。舒尼替尼組的客觀緩解率為 27.5%（95% CI 23.0%，32.3%），而干擾素-α 組為 5.3%（95% CI 3.3%，8.1%）。

與具有相對廣譜激酶靶點的索拉非尼和舒尼替尼相比，rapalogs 是 mTORC1 信號的高選擇性抑制劑。替西羅莫司（Torisel®，CCI779）是一種雷帕霉素前藥，于 2007 年被批準用于治療 RCC。替西羅莫司與干擾素-α 相比，對于既往未接受過治療的晚期 RCC 患者具有 6 種或更多預后不良因素和 Karnofsky 表現(xiàn)狀態(tài)的顯著益處60 或 70。與干擾素-α 相比，坦西羅莫司（每周 25 毫克）與總生存期的統(tǒng)計學顯著改善相關（風險比 0.73 [95% CI：0.58，0.92]；p = 0.0078）。替西羅莫司組的中位總生存期為 10.9 個月，干擾素-α 組為 7.3 個月。替西羅莫司組的無進展生存期為 5.5 個月，而 3. 干擾素-α 組 1 個月 [風險比 0.66 (95% CI: 0.53, 0.81)]。與單獨的干擾素-α 相比，15 mg 替西羅莫司和干擾素-α 的組合不會導致總生存期顯著增加，并且與多種不良反應的增加有關。依維莫司被批準用于 RCC，在酪氨酸激酶抑制劑（舒尼替尼、索拉非尼）治療進展的患者中顯示出活性。因此，由于為每個試驗選擇的患者群體存在顯著差異，因此很難理解雷帕霉素是否存在任何顯著差異，或者雷帕霉素是否對這種疾病具有相似的療效。也許重要的是依維莫司在這些激酶抑制劑失敗后表現(xiàn)出活性，因此可能為這種預后不良的患者提供生存益處。因此，在這種情況下，依維莫司補充了可用藥物提供的有限選擇。已顯示對雷帕霉素的獲得性抗性在體外細胞系中不穩(wěn)定, 因此在 rapalog 治療取得進展的患者有可能在停止治療后再次變得敏感。然而，這種策略假設替代療法至少可以維持穩(wěn)定的疾病，直到繼續(xù)使用 rapalog 治療。

依維莫司用藥指導基因檢測的研究結果及未來作用方向

依維莫司已確定治療難治性 RCC 的活性。對于化療或 EGFR 靶向治療失敗的非小細胞肺癌患者或患有反復性或轉移性乳腺癌的患者，已經(jīng)報道了適度的活性。在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中也觀察到了活性和依維莫司正處于治療兒童惡性腫瘤的第 2 階段評估。該藥物主要是抑制細胞生長的，引起相對較少的退化，因此挑戰(zhàn)在于將依維莫司與其他具有細胞毒性的靶向藥物聯(lián)合使用——這一挑戰(zhàn)并非此類藥物所獨有。最近對兒童肉瘤異種移植物的研究表明，將雷帕霉素與阻斷配體與胰島素樣生長因子受體結合的抗體結合可產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤活性. 然而，將 rapalogs 與其他信號抑制劑（如厄洛替尼）相結合的臨床試驗通常顯示出增強的宿主毒性，并且與標準細胞毒劑的組合可能具有從協(xié)同作用到拮抗作用的不同效果。第二個也許更重要的挑戰(zhàn)是確定預測對依維莫司反應的生物標志物。優(yōu)選地，此類生物標志物將在治療前活組織檢查中檢測到，而不是響應于治療。另一個基本上沒有答案的問題是抑制 mTORC1 信號后 Akt 過度磷酸化的生物學相關性。如果 Akt 的激活在信號存活中很重要（得到大量文獻的支持），那么可以預期目前處于 1 期臨床試驗中的 mTOR 激酶抑制劑具有優(yōu)異的活性，可抑制 mTORC1 和 mTORC2 信號。

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