驱动突变与恶性肿瘤的诊断与治疗.ppt

驱动突变与恶性肿瘤的诊断与治疗,南京大学医学院附属鼓楼医院 王立峰,Clonal origin Immortality and telomeres Genetic instability Loss of contact inhibition and anchorage-dependent growth Progressive independence of proliferation from growth factors and nutrients Metastasis,Characteristics of cancer cells,Cause of overproduction of cancer cells,Failure of abnormal cells to undergo apoptosis Genetic abnormalities that inappropriately stimulate cell proliferation Abnormalities of tumor-suppressor genes Tumor angiogenesis,The essence of malignant tumor,肿瘤的发生是环境因素和遗传因素共同作用的结果 环境因素只有改变遗传物质的结构和功能才能使正常细胞转变为癌细胞 肿瘤发生的本质是体细胞遗传物质的改变,The essence of malignant tumor,Driver mutation definition,驱动突变被定义为可增加肿瘤细胞的适应性（增殖潜能），同时导致癌症发生发展的基因突变。 常见的驱动突变形式: 活化突变；短片段插入或缺失突变；基因的重排或扩增 从统计学角度：某一位点上非沉默突变的频率显著高于背景突变/passenger mutations的频率 （沉默突变因不改变基因编码的氨基酸；不影响蛋白质功能和活性，因而被认为是passenger mutations ）,与passenger mutations区别在于： passenger mutations通常为无功能突变，不导致肿瘤的发生发展 driver mutations可影响癌症的表型； passenger mutations与肿瘤发展无关，随DNA复制而不断累积 Oncogene Addiction ：驱动突变常发生于与细胞信号传导和调节通路有关的基因；突变的基因驱动肿瘤形成并维持肿瘤的生长。因此，即便是在抑癌基因正常表达的情况下，癌细胞也可依赖于这种单个突变基因的异常表达而得以生长,Driver mutation definition,How to identify driver mutations?,统计学检测+体内、体外实验证实 癌症相关的驱动突变多集中于有限的一些涉及重要生物功能的信号通路，近年来不少学者主张采用信息网络、数据整合分析的方法来探索驱动突变并已获得初步成功 三类 A 基于对突变影响功能的预测 B 基于对已知driver/passenger mutations参数的机器设置用以发现新的突变 C 基于driver/passenger mutations不同的突变频率,Big step in NSCLC based on driver mutation,EGFR（ERBB-1），是表皮生长因子受体(HER)家族成员之一，通过影响细胞增殖、凋亡等在癌症发生发展中发挥重要作用 在西方高加索肺癌患者中，10-15%存在EGFR活化突变，在亚裔人群，这一突变比例更高 EGFR突变多见于肺腺癌、不吸烟或轻度吸烟、女性、亚裔。 突变可导致EGFR通路不依赖配体的持续激活，同时对EGFR TKIs治疗敏感 小分子EGFR TKIs可阻断ATP结合至EGFR铬氨酸激酶区域催化位点，从而抑制EGFR信号通路的活化。,Driver mutation-EGFR,Driver mutation-EGFR,EGFR mutations and EGFR TKIs,EGFR mutations and EGFR TKIs,EGFR mutations and EGFR TKIs,“Individualized Therapy” OR “Precision Therapy”,Typical PFS/OS in EGFR mutant NSCLC treated with EGFR TKIs,SLCG = Spanish Lung Cancer Group RR = response rate; MUT+ = mutation positive CR = complete response; PR = partial response SD = stable disease; PD = progressive disease DCR = CR+PR+SD; TTP = time to progression,Rosell, et al. NEJM 2009,Clinical History,+,Clinical History,+,Clinical History,+,= Lung Cancer,+,+,= Adenocarcinoma of lung,+,Cancer diagnosis model shift,Cancer diagnosis model shift,Cancer treatment model shift,Driver mutations in NSCLC,Modified from Kris M, et al. IASLC 2012 Targeted Therapies Conference.,Driver mutation- EML4-ALK,棘皮动物微管相关蛋白4-间变性淋巴瘤酶（EML4-ALK）融合基因由第2号染色体短臂插入引起，由ALK基因的3端与EML4基因的5端倒位融合形成 2007年，Nature上首次报道在肺癌中发现一种新的驱动基因EML4-ALK；肺癌患者中EML4-ALK的阳性率约为3%-8%。不吸烟或轻度吸烟的腺癌患者中比例更高 EML4-ALK统和基因通常与EGFR、KRAS突变不共存，其存在常常预示着EGFR TKIs耐药 迄今为止，在肺腺癌中至少已发现11种EML4-ALK融合基因变异体,克唑替尼（Crizotinib）是一口服的ALK/MET抑制剂，在针对具有ALK重排肿瘤患者的I期临床实验中客观有效率（ORR）达60.8%，中位PFS 9.7个月。随后的II期临床实验（PROFILE）证实了前期临床实验的良好疗效，在III期临床试验结果尚未公布时，美国FDA就于2011年批准了克唑替尼的临床应用。 针对EML4-ALK的最佳检测方法？IHC, FISH, RT-PCR,Driver mutation- EML4-ALK,Driver mutation- KRAS,NSCLC中最常见的驱动突变之一（5%-30%），多见于吸烟的腺癌NSCLC。97%的KRAS突变发生在codon12、13的exon2。突变导致RAS信号通路持续处于激活状态 在25%-35%的EGFR TKIs无效患者中存在KRAS突变；是EGFR TKIs疗效的负性预测分子 目前该突变仍然是undruggable，未来？,Driver mutation- KRAS,Selumetinib plus docetaxel for KRAS-mutant advanced non-small-cell lung cancer: a randomised, multicentre, placebo-controlled, phase 2 study Pasi A Jne, Alice T Shaw, Jos Rodrigues Pereira, Gale Jeannin, Johan Vansteenkiste, Carlos Barrios, Fabio Andre Franke, Lynda Grinsted, Victoria Zazulina, Paul Smith, Ian Smith, Lucio Crin,Driver mutation- KRAS,Findings 44 patients to receive selumetinib and docetaxel (selumetinib group) and 43 to receive placebo and docetaxel (placebo group）Median overall survival was 94 months in the selumetinib group and 52 months in the placebo group 。,MEK1/2抑制剂Trametinib治疗KRAS突变晚期NSCLC,MEK1/2抑制剂Trametinib治疗KRAS突变晚期NSCLC,Driver mutation- HER2,HER2 (ERBB2/EGF2)是一跨膜的酪氨酸激酶受体家族成员 HER2扩增 发生频率10%-35%(在NSCLC中) 腺癌比鳞癌多见 常表现为对EGFR TKIs敏感 HER2突变（1%-2%），在非吸烟、亚裔、腺癌、女性患者中突变比率更高。 具有HER2突变的肿瘤细胞对同时靶向EGFR和/或HER2信号通路的酪氨酸激酶抑制剂敏感,BIBW 2992，小分子酪氨酸激酶抑制剂，同时抑制EGFR和HER2下游信号通路。I-II期临床试验发现该药在具有ERBB2突变的肺腺癌患者中具有显著的抗肿瘤活性 在化疗抵抗的具有ERBB2 Gly776Leu位点突变的肺癌患者中，曲妥珠单抗（抗ERBB2抗体）联合紫杉醇的方案有效。,Driver mutation- HER2,Driver mutation- BRAF,BRAF基因编码的蛋白在KRAS信号通路的下游发挥作用突变导致激酶活性增加并激活MAPK2和MAPK3 NSCLC中 BRAF突变率约1%-3%，大多与KRAS、EGFR突变不共存；突变多见于正在吸烟或既往吸烟者 目前有多种B-RAF的抑制剂正在肺癌患者中进行相关临床试验。,Dabrafenib治疗BRAF V600E突变NSCLC,主要观察终点： 研究者评估的ORR 次要观察终点：PFS，缓解持续时间，OS，安全性，耐受性，人体药代动力学,Planchard D, et al. 2013 ASCO Abstract 8009.,Dabrafenib，150mg op BID,第二阶段 N=20,单臂，开放性，2期临床研究,BRF113928中期结果： 最初前20例患者最佳确认疗效病灶直径总和的最大减少,结论： Dabrafenib治疗复治BRAF V600E突变阳性NSCLC有早期抗肿瘤活性，ORR达52%且最长缓解持续49周，耐受性良好。 满足前20例患者中至少出现3例缓解，已扩大样本量进入第2阶段，并纳入一线患者 这是NSCLC治疗中首个证明BRAF可作为治疗靶点的研究,MET基因位于染色体7q21，编码一跨膜酪氨酸激酶，激活信号可通过RAS、PI3K/AKT、STAT通路传递。突变/扩增均可导致激酶异常活化 MET突变在NSCLC中发生率较低（1%），鳞癌中更为少见 MET扩增与EGFR TKIs耐药有关，在有EGFR敏感突变的耐药NSCLC中20%与MET扩增有关 阻断MET通路（ MET 抑制剂/单克隆抗体）可抑制具有MET异常活化的肿瘤细胞生长。相关药物正处於临床试验中,Driver mutation- MET,MET and EGFR-TKIs resistance,研究目的： 1) 根据RTKs和通路蛋白的表达/激活比较ORR 2) 评价EGFR-TKI治疗期间RTK和通路蛋白的调节 3) 在接受EGFR-TKI治疗的患者中，评估EGFR基因突变的激活和RTK激活的相关性,RTK=络氨酸激酶,Ahn MJ, et al. 2013 ASCO Abstract 11113.,无论EGFR突变状态如何，EGFR/cMET相对水平高的患者PFS显著更好 随着cMET参与的程度越高或E/M指数越低，NSCLC的临床获益越差,结论： cMET在NSCLC患者对EGFR-TKI产生耐药过程中具有重要作用 E/M指数及其活化可作为选择EGFR抑制剂和cMET抑制剂的预测标志物，但还需要前瞻性临床研究的验证,Ahn MJ, et al. 2013 ASCO Abstract 11113.,MET and EGFR-TKIs resistance,NTRK1基因融合作为肺癌新的癌基因靶点,结论 在肺腺癌中通过NGS/FISH发现了一种新的癌基因NTRK1融合 需要开展更多研究以明确NTRK1融合在肺癌中的发生率和特征 我们的发现提示需要在NTRK1融合阳性患者中开展前瞻性Trk抑制剂的临床研究,Doebele RC, et al. 2013 ASCO Abstract 8023.,3/91 (3.3%),法国生物标志物研究驱动突变,通过驱动基因选择靶向治疗可以延长患者OS,14家LCMC成员单位入组1102例转移性肺腺癌患者,检测KRAS, EGFR, HER2, BRAF, PIK3CA, AKT1, MEK1，NRAS 突变，ALK 重排和 MET扩增,1007例至少一个基因检测的患者中，622例检测到至少一个驱动基因状态的改变； 733例行多重基因组检测的患者中，465例检测到至少一个基因状态改变,Johnson BE, et al. 2013 ASCO Abstract 8019.,LCMC Incidence of Mutation Detected,通过驱动基因选择靶向治疗可以延长患者OS,279例(28%)伴驱动基因突变患者的数据用于选择靶向治疗或入组靶向研究 在有后续临床随访信息的938例患者中，总生存分析如下：,结论： 伴有已确定驱动突变的患者中，接受靶向治疗者的生存时间较未接受靶向治疗者明显延长 多重基因组检测有助于临床医生选择适当的患者进行靶向治疗和入组靶向治疗临床研究,Johnson BE, et al. 2013 ASCO Abstract 8019.,Disparity in driver mutations,驱动突变在不同人种中的差异 驱动突变在同一病种，不同病理类型之间的差异：NSCLC 腺癌 VS 鳞癌 同一突变在不同病种中的差异,NSCLC腺癌驱动突变谱：欧美人群,迄今晚期NSCLC患者中开展的 规模最大的生物标志物研究,Barlesi F, et al. 2013 ASCO Abstract 8000; Giaccone G, et al. 2013 ASCO Abstract 7513.,首个评估生物标志物配对治疗疗效的前瞻性临床研究,NSCLC腺癌驱动突变谱：亚洲研究,EGFR依然是亚裔腺癌最常见的驱动基因,Koh Y, et al. 2013 ASCO Abstract 7572. Wu YL, et al. 2011.,即使同样的病理类型中，东方人群与西方国家人群(高加索人种)并不完全相同 常见的突变基因方面，EGFR突变在亚裔(包括中国)人群中的发生率明显高于白种人群(30% vs. 17%), 而K-RAS突变则在白种人群的发生率远高于亚裔人群,Disparity in driver mutations-Race,Driver mutations in SCC：鳞癌患者的基因型较腺癌或更加复杂，其对生存的预后预测作用更加明显,Disparity in driver mutations-Pathology,FGFR1,FGFR1(Fibroblast growth factor receptor type 1 gene, 纤维母细胞生长因子受体) 20%-40%SCC患者 中存在FGFR1的扩增 具有FGFR1扩增的肿瘤对FGFR抑制剂治疗敏感,FGFR1基因拷贝数增加,475例已行手术切除的I-III期NSCLC,多因素分析，在校正吸烟、性别和肿瘤大小后，伴FGFR1基因扩增的I/II期肺鳞癌患者的OS显著短于FGFR1未扩增的患者（HR=0.26; 95% CI: 0.08-0.84, P=0.02） 18%的脑转移出现FGFR1拷贝数增加,Tang XM, et al, et al. 2013 ASCO Abstract 7552.,FISH & IHC检测,FGFR1基因扩增,PI3K/PTEN/AKT/mTOR pathway,PI3K(Phosphatidylinositol-3 kinases, 磷脂酰肌醇(-3)激酶)将PIP2转化为PIP3，后者激活下游的AKT/mTOR通路，调节细胞生长、存活和迁徙 PI3K包括调节和催化亚单位，分别由不同基因编码。大多数突变发生于编码催化亚单位的PIK3CA PIK3CA扩增（3q26位点， SCC中近43%），较PIK3CA突变常见。PI3K/AKT途径的激活与EGFR敏感的NSCLC对EGFR TKIs抵抗有关 PIK3CA突变常与EGFR突变共存，在EGFR TKIs抵抗的EGFR敏感突变NSCLC中5%存在PI3KCA突变,PI3K,通过使PIP3去磷酸化，PTEN负向调节PI3K/AKT通路，从而抑制肿瘤生长 PTEN的失活可导致PI3K/PTEN/AKT/mTOR 通路活性增加，促进肿瘤生长 PTEN失活使EGFR敏感突变NSCLC患者对EGFR TKIs敏感性降低 PTEN失活可增加PI3K/AKT抑制剂和mTOR抑制剂的疗效,Impact of PI3K pathway in the model of metastases and survival in stage IV SCC,68例 IV期 肺鳞癌患者的FFPE肿瘤标本 FGFR1 扩增 (FISH) PIK3CA 突变 (Sequenom) PTEN 缺失 (IHC) PTEN 突变(外显子测序) 采用Kaplan-Meier法估算生存率 采用Log-rank检验和Cox比例风险法 进行组间比较,Paik PK, et al. 2013 ASCO Abstract 8022.,OS单因素分析： OS多因素分析：考虑到年龄、性别、KPS因素后，仍然显示PI3K与生存期短相关 HR = 3.3，(95%CI:1.5-7, p=0.03) 转移部位的驱动基因分析 脑转移在鳞癌中不常见，但在 PI3K异常肿瘤高达22% 脑转移仅出现在PI3K异常肿瘤,Paik PK, et al. 2013 ASCO Abstract 8022.,结论： IV期PI3K异常肺鳞癌患者的生存较差 脑转移在PI3K异常的患者中更常见，且仅出现在PI3K异常的患者中 PI3K通路活化具有不同的生物学特点，以该通路为靶点的治疗方法可能是伴脑转移的肺鳞癌患者的一种有效治疗策略,Impact of PI3K pathway in the model of metastases and survival in stage IV SCC,DDR2,DDR2(discoidin domain th receptor 2,盘状结构域受体 2)通过与丝状胶原结合激活下游信号通路 DDR2下游信号通路包括Shp-2、Src、STAT、MAPK DDR2基因第768位点的突变导致丝氨酸被替换为精氨酸（S768R）,DDR2,SCC中DDR2突变比例3%-4%，较Ad高 Dasatinib，商品化的多靶点激酶抑制剂，可阻断DDR2通路 体内、体外实验证实dasatinib对DDR2突变细胞有效 前期临床实验初步证实了在SCC中的疗效,Current clinical trials on driver mutations in SCC,BRAF突变位点 恶性黑色素瘤 V600E （90%） NSCLC： V600E（50%）；G469A （39%） D594G （11%）,Disparity in driver mutations- different mutations of BRAF,Driver mutations in other tumors,BCR-ABL基因异位与慢性粒细胞性白血病： 相应靶向药物伊马替尼（格列卫） ROS1与胃癌 2013年，韩国的学者在胃腺癌中证实了ROS1基因重排的存在，从而为具有这一分子亚型的胃癌患者采取相应的靶向药物治疗奠定了基础 BRAF、KIT与恶性黑色素瘤 相应靶向药物BRAF:伊匹单抗（Ipilimumab，抗CTLA4单克隆抗体）、vemurafenib（BRAF抑制剂） KIT-CML（慢性粒粒细胞性白血病）和GIST（胃肠间质瘤）的治疗靶点之一，同样也是恶性黑色素瘤的驱动突变，在3%左右的恶黑患者中有KIT突变存在，为相应靶向药物在恶性黑色素瘤患者的使用奠定了基础。,Driver mutations in other tumors 不同瘤种的共同“分子分型”,ALK变异肿瘤，日本学者最早称之为ALK肿瘤（ALKoma） 已经在多种肿瘤中检测到ALK变异活化，例如炎症肌母细胞瘤、三阴性乳腺癌、胃肠道肿瘤、少数神经母细胞瘤、间编大细胞淋巴瘤、前列腺癌等 Crizotinib是否有效？ 针对这些ALKoma的ALK靶向治疗研究将会建立基于分子分型的多瘤种统一个体化治疗模式,ROS1融合在肺癌中的变异频率约为1%，并对crizotinib也有很好的反应。crizotinib对ROS1阳性肺癌有效率可达56%，6个月PFS率71% ROS1变异胃肠道肿瘤、黑色素瘤、肉瘤等 BRAF突变肺癌、黑色素瘤、结直肠癌等 MET扩增活化肺癌、头颈部鳞癌、胃癌、结直肠癌等RET融合基因肺癌、甲状腺癌、少数乳腺癌、肉瘤等KRAS突变胰腺癌、结直肠癌、肺癌、头颈鳞癌、黑色素瘤等,Driver mutations in other tumors 不同瘤种的共同“分子分型”,不同组织来源的肿瘤有可能越来越多地依据共同“分子分型”，采取同一靶向治疗模式,Driver mutations in other tumors 不同瘤种的共同“分子分型”,Enough？,仍有30%左右存在EGFR敏感突变的NSCLC患者TKIs无效 正确认识多重驱动突变，联合靶向治疗？ 药物敏感的肿瘤初始对靶向药物治疗有效，但大多在6-12月内出现治疗抵抗 耐药后驱动基因图谱发生了变化，且这种变化在靶向治疗的同时不断演变。更多的实验认为这种变化是靶向治疗后基因筛选的结果,Cheng et al, Nature Med 2012,Patients with the same Diagnosis &Clinical Features,Heterogeneity of tumor,Patients with same diagnosis, but different Molecular Profiles,不同个体之间的异质性,同一个体，同一肿瘤内部的异质性,Problems and Challenge : Oncogenic change during the treatment,在肿瘤不断进展或接受治疗过程中，面对各种选择压力，原先在肿瘤发生发展中占主导地位的驱动突变“让位”于新的驱动突变,在靶向治疗过程中，原先以很小比例存在的突变在治疗筛选过程中成为优势突变,Problems and Challenge : Oncogenic change during the treatment,针对驱动基因突变研制的分子靶向药物在晚期NSCLC 治疗方面已经显现出巨大的优势。 表皮生长因子受体(EGFR)敏感突变的患者，可从EGFR 酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)治疗中获得更好的疗效，但几乎所有患者迟早均要发生EGFR-TKI获得性耐药，中位无进展时间只有812个月 当靶向治疗后出现耐药时，临床上面临众多治疗困惑，也是当今肺癌个体化治疗的研究热点之一,Problems and Challenge-resistance,Problems and Challenge Second mutations and emerge of new driver mutations,EGFR T790M,EGFR野生型：外显子20中第790个氨基酸位点是苏氨酸（T） EGFR突变型：苏氨酸中第二个碱基由C突变为T T790突变：790位点苏氨酸被甲硫氨酸（G）替代 T790突变改变了ATP的亲和性，导致EGFR-TKI不能有效阻断信号产生耐药,女性，75岁, 非吸烟，腺癌 2010年10月，诊断为肺腺癌IV期（骨，脑）开始吉非替尼治疗 Tissue: EGFR Exon 19 del 15bp + Serum: EGFR Exon 19 del 15bp + 2011年9月,肺部病灶进展 Serum: EGFR