【佳学基因检测】依维莫司用药指导基因检测

肿瘤靶向药物基因检测导读

根据《药物指导基因检测的科学基础及应用案例》，依维莫司是一种口服雷帕霉素类似物，已被 FDA 批准用于治疗对血管内皮生长因子 (VEGF) 受体信号转导抑制剂无效的肾细胞癌 (RCC)。，尽管很少观察到肿瘤消退，依维莫司显着增加了无进展生存期（依维莫司治疗组的中位 PFS 为 4.0 个月，而安慰剂组为 1.9 个月）。依维莫司的靶点（丝氨酸/苏氨酸激酶 mTOR）已经确定，佳学基因检测将肿瘤药物基因解码的重点放在里奥该药物延缓肿瘤生长的机制及预测肿瘤敏感性的生物标志物。综述了依维莫司抗 RCC 的作用机制、临床前抗肿瘤活性和临床活性。

美国食品和药物管理局批准依维莫司，一种雷帕霉素类似物 (rapalog)，用于治疗索拉非尼或舒尼替尼治疗失败后的晚期肾细胞癌患者。Rapalogs 已被证明可以抑制缺氧诱导的缺氧诱导因子-1α (HIF-1α) 增加，并抑制血管内皮细胞对血管内皮生长因子 (VEGF) 刺激的反应。在透明细胞肾细胞癌 (RCC) 中，von Hippel-Lindau 基因 (VHL) 的突变是导致转录因子 HIF-1α 稳定、与“缺氧表型”相关的基因表达升高和血管内皮生长因子分泌增加的致病基因突变事件。另一种 rapalog, temsirolimus 以及靶向 VEGF 受体和其他激酶的激酶抑制剂舒尼替尼和索拉非尼被批准用于治疗 RCC，进一步强调了 VEGF 失调与该癌症病因的关联。

依维莫司用药指导基因检测临床前数据

依维莫司（Afinitor®, RAD-001 (40-O-(2-hydroxyethyl)-rapamycin) 是一种雷帕霉素类似物 (rapalog)，正在作为抗肿瘤药物开发。与雷帕霉素一样，依维莫司与亲环蛋白 FKBP-12 结合，当 mTOR 与 raptor 和 mLST8 结合形成复合物 (mTORC1) 时，复合物结合丝氨酸/苏氨酸激酶 mTOR（雷帕霉素的哺乳动物靶标），并抑制下游信号。重要的是，rapalogs 在药理学可实现的药物浓度下不是直接的 mTOR 激酶抑制剂 . mTORC1 位于磷脂酰肌醇 3′ 激酶 (PI3K) 的下游，在一条在人类癌症中通过精准用药850经常会发现存在激活突变的信号通路中。因此，肿瘤靶向药物基因解码认为mTORC1是癌症治疗的关键靶标（图 1）。mTORC1 调节帽依赖性翻译、转录、细胞周期的进行和生存。这种复合物通过在低氧张力（缺氧）等应激条件下作为细胞中的限制点来协调细胞生长和代谢。 mTORC1 调节的途径是核糖体 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 帽结合蛋白 eIF4E 的抑制因子。 mTORC1介导的 4E-BP1 磷酸化导致其与 eIF4E解离，随后 eIF4E与支架蛋白 (eIF4G) 结合并募集起始因子以形成有效翻译 mRNA 种类所需的起始前翻译复合物 (eIF4F) 具有高度结构化的 5'-非翻译区 (5'-UTR)。 其中包括从 G1 期转运到 S 期所需的细胞周期调节因子细胞周期蛋白 D1 和鸟氨酸脱羧酶 (ODC)，以及转录因子 c-MYC 和 HIF-1α 。

图1：mTOR 存在于两种已知的复合物中，被 rapalogs 抑制的 mTORC1 控制翻译、抑制自噬并调节转录和对 DNA 损伤的反应。mTORC2 调节肌动蛋白细胞骨架并通过 Ser473 的磷酸化激活 Akt。mTORC 复合物被生长因子激活，mTORC1 受细胞内环境 [O 2，营养素（氨基酸，葡萄糖）和能量电荷]。mTORC1 的主要（已识别）底物是 S6K1 和 4E-BP。S6K1 通过 IRS-1 的磷酸化负向调节 IGF-1 受体信号，导致其蛋白酶体降解。4E-BP 蛋白的磷酸化有助于形成细胞周期调节因子（细胞周期蛋白 D1、鸟氨酸脱羧酶）和转录因子（c-MYC、HIF-1α）有效翻译所需的翻译起始复合物。mTORC1 上游和下游的信号转导中间体在许多人类癌症或肿瘤易发综合征中失调 ( )

mTOR 存在于与 rictor、sin1 和 mLST8 相关的第二个复合体 (mTORC2) 中，它在 Ser-473 位点磷酸化 Akt，导致 Akt 完全激活。 有趣的是，rapalogs 对 mTORC1 的抑制导致许多癌细胞系中 Akt(Ser473) 的过度磷酸化，这可能是通过下调 mTORC1 底物 S6K1 的活性后 IRS-1 的稳定化，后者通常负向调节通过 1 型的信号通量 胰岛素样生长因子受体 (IGF-1R)。 重要的是，当 mTORC1 被抑制或 VEGF 产生可能增加时，Akt 的激活可能导致存活，因为 PI3K/AKT 信号可以通过调节 VEGF 诱导肿瘤血管生成。 这种调节发生在 mRNA 和蛋白质水平，它对 VEGF mRNA 的调节似乎是通过 HIF-1α 依赖性和非依赖性机制发生的。

Everolimus 和其他 rapalogs 有效抑制多种人类肿瘤细胞系的生长，在亚纳摩尔浓度范围内抑制 50% 的生长，抑制人脐静脉内皮细胞 (HUVEC) 的增殖，并降低 HIF-1α 和 VEGF 的表达培养的肿瘤细胞。大约三十年前，雷帕霉素的体内抗肿瘤活性在 NCI 筛选中得到鉴定，但由于各种原因并未开发用于癌症治疗。依维莫司是雷帕霉素的羟乙基醚衍生物，具有优于雷帕霉素的药物特性，专为口服给药而设计。与替西罗莫司不同，依维莫司在体内不会转化为雷帕霉素。

依维莫司抑制裸鼠中人肿瘤异种移植模型的生长，即使体外细胞系对该药物不敏感。雷帕霉素和替西罗莫司也报道了类似的结果，表明肿瘤延迟是药物抗血管生成活性的结果。与此一致的是，在用依维莫司治疗的小鼠中生长的几种肿瘤模型中观察到的血管密度降低。然而，许多肿瘤似乎对 rapalogs 具有内在抗性，尽管抗性机制尚不清楚。在一些人类肉瘤异种移植模型中，雷帕霉素治疗显着增加了肿瘤相关 VEGF 的水平. 重要的是依维莫司和靶向 VEGF 受体的小分子受体酪氨酸激酶抑制剂之间的抗肿瘤活性范围不同。在小鼠中表现出有效肿瘤控制的剂量（0.5 至 5 mg/kg/天）依维莫司耐受性良好，表明它是一种非常有前途的化学治疗剂。

依维莫司用药指导基因检测临床研究

依维莫司的耐受性和疗效已在多个临床环境中进行了评估。在最初的 1 期试验中，检查了每周口服剂量高达 70 毫克或每日口服剂量高达 10 毫克的情况。尽管本试验的任一组均未确定剂量限制性毒性，但每周 70 mg 剂量和每日 10 mg 剂量的毒性特征和频率相似。最常见的药物相关不良事件是皮疹、口腔炎/粘膜炎、疲劳、恶心和呕吐。尽管 ≥ 3 级的 NCI-CTC 事件很少见，但高血糖、高甘油酯血症和血小板减少症在两种方案中都很常见，而 3 级不良事件的总数在每日给药组中略高. 值得注意的是，在每周给药方案 (n=3) 和每日给药方案 (n=2) 以及其他肿瘤中观察到 RCC 患者的疾病稳定时间延长（≥ 6 个月）。评估外周单核细胞中 mTORC1 抑制的药效学研究表明，每周 ≥ 20 mg 和每天 ≥ 5 mg 会持续抑制 S6K1 活性。

依维莫司的 2 期试验是在以透明细胞为主的 RCC 患者中进行的，这些患者接受过 1 次或更少的既往治疗，并且患有进行性可测量的转移性疾病。依维莫司按连续的每日时间表口服给药，并根据毒性调整剂量。使用实体瘤反应评估标准 (RECIST) 每八周（2 个周期）对患者进行一次评估。人群（n=37 名可评估患者）主要是男性 (78%)，中位年龄 60 岁，体能状态良好 (Zubrod 0-1)，并且大多数人之前接受过治疗 (93%)。中位无进展生存期（PFS）为 11.2 个月，中位总生存期为 22.1 个月。14% 的患者（独立审查为 7%）观察到部分反应，73% 的患者疾病稳定≥ 3 个月，57% 的患者疾病稳定持续 ≥ 6 个月。频繁的毒性反应与 1 期试验中观察到的情况一致，报告有恶心 (31%)、厌食 (38%)、腹泻 (31%)、口腔炎 (31%)、肺炎 (31%) 和皮疹 (26%)。严重毒性（≥ 3 级）为肺炎（18%）、转氨酶升高（10%）、血小板减少、高血糖、碱性磷酸酶升高（各 8%）和高脂血症（5%）。

3 期注册试验 ( NCT00410124 ) 是一项随机、双盲、安慰剂对照试验，在服用舒尼替尼、索拉非尼或两种药物后疾病进展的转移性 RCC 患者中进行依维莫司。患者以二比一的比例随机分配接受依维莫司 10 mg 每天一次 (n=272) 或安慰剂 (n=138)。主要终点是 PFS，并通过盲法、独立的中央审查进行评估。

所有 410 名患者均被纳入疗效分析。第二次中期分析的结果表明两组之间的疗效存在显着差异。因此，在观察到 191 起进展事件（依维莫司组 101 起 [37%] 事件，安慰剂组 90 起 [65%] 事件；风险比 0.30，95% CI 0.22-0.40，p<0.0001。依维莫司治疗组的中位 PFS 为 4.0 个月 [95% CI 3.7-5.5] 与 1.9 个月 [1.8-1.9]。最常报告的不良事件为口腔炎（依维莫司：40% vs 安慰剂：8%）、皮疹（25 % vs 4%）和疲劳（20% vs 16%）的严重程度大多为轻度或中度。接受依维莫司治疗的患者中有 8% 检测到肺炎，其中 8 例严重程度为 3 级。该 3 期研究的结论是，依维莫司可延长转移性 RCC 患者的 PFS，这些患者在使用靶向血管内皮生长因子靶向治疗的药物后取得了进展。因此，与替西罗莫司一样，依维莫司在 RCC 的情况下具有显着活性，主要是抑制细胞生长，并且仅很少 (1%) 诱导 RECIST 定义的部分肿瘤消退。依维莫司的抗肿瘤作用机制是否独特地针对 VEGF 位点还不太确定，尽管该研究支持非临床结果表明依维莫司具有不同于 VEGF 受体酪氨酸激酶抑制剂的抗血管生成特性（主要是抑制细胞生长，很少（1%）诱导 RECIST 定义的部分肿瘤消退。依维莫司的抗肿瘤作用机制是否独特地针对 VEGF 位点还不太确定，尽管该研究支持非临床结果表明依维莫司具有不同于 VEGF 受体酪氨酸激酶抑制剂的抗血管生成特性（主要是抑制细胞生长，很少（1%）诱导 RECIST 定义的部分肿瘤消退。依维莫司的抗肿瘤作用机制是否独特地针对 VEGF 位点还不太确定，尽管该研究支持非临床结果表明依维莫司具有不同于 VEGF 受体酪氨酸激酶抑制剂的抗血管生成特性.

依维莫司用药指导基因检测药效学研究

事实证明，确定预测对 rapalogs 敏感性的稳健药效学标记很困难。核糖体蛋白 S6 的磷酸化是最常用的生物标志物，在对依维莫司敏感或不敏感的细胞系中同样受到抑制。同样，由 mTORC1 抑制诱导的 Akt Ser473 磷酸化增强与细胞敏感性或 Akt 底物的激活无关。提出的 rapalog 敏感性的其他标志物是治疗诱导的细胞周期蛋白 D1 和 CDK4 转录本的下调、抗凋亡蛋白 BCL-2 的基础表达和 Akt 的基础磷酸化状态。最全面的临床药效学研究报告比较了肿瘤和皮肤活检中 mTORC1 抑制的标志物。依维莫司每天（5 或 10 毫克）或每周（20、50 和 70 毫克）给药。肿瘤和皮肤活检中的 mTORC1 通路抑制之间存在良好的一致性。在所有剂量和方案下均观察到 mTORC1 信号传导受到抑制，几乎完全抑制 S6 和 eIF4G 磷酸化，尽管肿瘤中 4E-BP 磷酸化的抑制程度低于皮肤。在每日计划的两个剂量水平下，肿瘤和皮肤的增殖减少，并且磷酸化 Akt 在大约一半的肿瘤样本中增加。这些药效学研究表明，使用 10 mg 的每日剂量而不是每周的剂量方案，对 mTORC1 的抑制作用更强且更持久。然而，值得注意的是，虽然在最后一次服用依维莫司（每周一次）后 S6 磷酸化被抑制了 5 天，但 Akt (Ser473) 的过度磷酸化没有得到维持。虽然这些药效学研究对于为每个时间表（每天 10 毫克和每周 50 毫克）选择生物有效剂量水平很有价值，但他们没有确定预测肿瘤敏感性的标志物。

依维莫司与其他药物相比所显示出来的优势

在依维莫司获批之前，三种药物被批准用于治疗 RCC。索拉非尼 (Nexavar) 是一种相当混杂的激酶抑制剂，其靶点包括 Raf 激酶、PDGF（血小板衍生生长因子）、VEGF 受体 2 和 3 激酶以及 c Kit（干细胞因子受体），可延长晚期清除-既往治疗失败的细胞 RCC；索拉非尼组的中位 PFS 为 5.5 个月，安慰剂组为 2.8 个月（索拉非尼组疾病进展的风险比为 0.44；95% 置信区间 [CI]，0.35 至 0.55；P<0.01）。

另一种靶向 VEGF 受体、PDGFR 和其他酪氨酸激酶（包括KIT、FLT3、集落刺激因子 1 (CSF-1) 和RET ）的相对非选择性抑制剂舒尼替尼（Sutent，SU011248）与干扰素-α 进行了初始比较碾压混凝土患者。接受舒尼替尼治疗的患者的中位 PFS 为 47.3 周（95% CI 42.6, 50.7），接受干扰素-α 治疗的患者为 22.0 周（95% CI 16.4, 24.0）；风险比为 0.415（95% CI 0.320，0.539，p<0.000001）。舒尼替尼组的客观缓解率为 27.5%（95% CI 23.0%，32.3%），而干扰素-α 组为 5.3%（95% CI 3.3%，8.1%）。

与具有相对广谱激酶靶点的索拉非尼和舒尼替尼相比，rapalogs 是 mTORC1 信号的高选择性抑制剂。替西罗莫司（Torisel®，CCI779）是一种雷帕霉素前药，于 2007 年被批准用于治疗 RCC。替西罗莫司与干扰素-α 相比，对于既往未接受过治疗的晚期 RCC 患者具有 6 种或更多预后不良因素和 Karnofsky 表现状态的显着益处60 或 70。与干扰素-α 相比，坦西罗莫司（每周 25 毫克）与总生存期的统计学显着改善相关（风险比 0.73 [95% CI：0.58，0.92]；p = 0.0078）。替西罗莫司组的中位总生存期为 10.9 个月，干扰素-α 组为 7.3 个月。替西罗莫司组的无进展生存期为 5.5 个月，而 3. 干扰素-α 组 1 个月 [风险比 0.66 (95% CI: 0.53, 0.81)]。与单独的干扰素-α 相比，15 mg 替西罗莫司和干扰素-α 的组合不会导致总生存期显着增加，并且与多种不良反应的增加有关。依维莫司被批准用于 RCC，在酪氨酸激酶抑制剂（舒尼替尼、索拉非尼）治疗进展的患者中显示出活性。因此，由于为每个试验选择的患者群体存在显着差异，因此很难理解雷帕霉素是否存在任何显着差异，或者雷帕霉素是否对这种疾病具有相似的疗效。也许重要的是依维莫司在这些激酶抑制剂失败后表现出活性，因此可能为这种预后不良的患者提供生存益处。因此，在这种情况下，依维莫司补充了可用药物提供的有限选择。已显示对雷帕霉素的获得性抗性在体外细胞系中不稳定, 因此在 rapalog 治疗取得进展的患者有可能在停止治疗后再次变得敏感。然而，这种策略假设替代疗法至少可以维持稳定的疾病，直到继续使用 rapalog 治疗。

依维莫司用药指导基因检测的研究结果及未来作用方向

依维莫司已确定治疗难治性 RCC 的活性。对于化疗或 EGFR 靶向治疗失败的非小细胞肺癌患者或患有复发性或转移性乳腺癌的患者，已经报道了适度的活性。在血液系统恶性肿瘤中也观察到了活性和依维莫司正处于治疗儿童恶性肿瘤的第 2 阶段评估。该药物主要是抑制细胞生长的，引起相对较少的退化，因此挑战在于将依维莫司与其他具有细胞毒性的靶向药物联合使用——这一挑战并非此类药物所独有。最近对儿童肉瘤异种移植物的研究表明，将雷帕霉素与阻断配体与胰岛素样生长因子受体结合的抗体结合可产生协同抗肿瘤活性. 然而，将 rapalogs 与其他信号抑制剂（如厄洛替尼）相结合的临床试验通常显示出增强的宿主毒性，并且与标准细胞毒剂的组合可能具有从协同作用到拮抗作用的不同效果。第二个也许更重要的挑战是确定预测对依维莫司反应的生物标志物。优选地，此类生物标志物将在治疗前活组织检查中检测到，而不是响应于治疗。另一个基本上没有答案的问题是抑制 mTORC1 信号后 Akt 过度磷酸化的生物学相关性。如果 Akt 的激活在信号存活中很重要（得到大量文献的支持），那么可以预期目前处于 1 期临床试验中的 mTOR 激酶抑制剂具有优异的活性，可抑制 mTORC1 和 mTORC2 信号。