张力教授团队研究成果:动态监测循环肿瘤DNA解码ALK阳性非小细胞肺癌靶向治疗的耐药进化过程

2021-04-30

 


  2021年 2月13日,国际知名期刊《胸部肿瘤学》(Journal of Thoracic Oncology, JTO)在线发表了中山大学肿瘤防治中心肺癌首席专家张力教授团队的最新研究成果:通过动态循环肿瘤DNA测序解码间变性淋巴瘤激酶(ALK)阳性非小细胞肺癌患者对恩沙替尼的进化反应(请点击文末链接阅读原文)。该研究探讨了TP53突变对ALK阳性非小细胞肺癌患者肿瘤进化的影响,并揭示了恩沙替尼治疗过程中肿瘤进化至耐药的部分机制,可有效指导进一步的研究方向和临床治疗实践,并为循环肿瘤DNA在靶向治疗中的临床应用提供了新的证据。


  
  
 


  间变性淋巴瘤激酶(ALK)基因重排发生在约5%的非小细胞肺癌患者中,是一种较为常见的肿瘤驱动基因。目前已有多个ALK抑制剂被应用于临床,显著改善了ALK阳性肺癌患者的预后。但这些患者在接受ALK抑制剂治疗一段时间后,都不可避免地产生耐药,导致疾病进展。ALK抑制剂的耐药机制包括ALK依赖性耐药(ALK二次突变、扩增)以及ALK非依赖性耐药(旁路激活、病理类型转换等)。ALK二次突变是最常见的耐药机制,并且不同ALK抑制剂的耐药相关二次突变位点不尽相同。此外,有相当比例的患者经历了ALK非依赖性耐药,其具体的耐药机制往往复杂而不明确。了解耐药机制,有利于合理安排用药顺序及解决耐药,实现更精准的治疗方案。


  循环肿瘤DNA是肿瘤细胞释放到循环血液中的降解DNA片段,对其测序分析可以协助预测非小细胞肺癌患者的治疗反应和监测耐药性,被认为是组织基因检测的有效替代方法。因此,为了解ALK阳性肺癌在靶向治疗过程中进化至耐药的过程,张力教授团队在恩沙替尼II期临床研究(BTP-42322研究)中动态收集了患者外周血的循环肿瘤DNA,并采用下一代基因测序方法,对治疗过程中的突变谱变化进行了深入研究,从而揭示TP53突变在肿瘤耐药进化中的作用,并探索恩沙替尼的ALK依赖性及ALK非依赖性耐药机制。


  


研究的主要创新点


 


1. 基线ALK突变或TP53突变是重要的疗效预测因素


  基线有ALK二次突变或是TP53突变患者的无进展生存时间与没有发现这类突变的患者相比明显较短。多因素比例风险模型分析也提示,淋巴结转移、TP53突变和ALK二次突变数量与无进展生存时间独立相关。表明基线ALK突变和TP53突变是重要的疗效预测因素。


 
 

 


  图注:A. 基线有ALK二次突变患者无进展生存时间相较于基线没有ALK二次突变的患者更短;B. 基线有TP53突变患者无进展生存时间相较于基线没有TP53突变的患者也更短。


 


2. TP53突变通过增加基因组不稳定性加速耐药的发生


  根据突变图谱进一步分析发现,基线TP53突变患者具有更高的基线突变负荷(Mutation Burden)。但在接受治疗后,两组患者的突变负荷均显著下降,表明TP53突变及高突变负荷并不影响肿瘤对治疗的应答。在耐药时,基线TP53突变患者再次检出更高的突变负荷,提示TP53突变削弱了其肿瘤抑制功能,增加了基因组的不稳定性,加速了靶向治疗过程中的遗传进化,这可能部分解释了TP53突变患者更快发生耐药的原因。


  
 

 


  图注:上图展示了恩沙替尼治疗期间患者突变谱的变化,其中患者根据是否存在基线TP53突变进行分组。1). 左侧条形图显示了每个患者在不同时间点的突变概况。其中,每个柱表示各个患者的突变负荷,并用不同的颜色表示突变首次被检测到的时间。2). 右侧的箱型图表示基线检测到TP53突变(粉色)和未检测到TP53突变(蓝色)两组患者的突变负荷。PD:疾病进展;PFS:无进展生存时间。


 


3. 首次揭示恩沙替尼的ALK依赖性耐药机制


  
 

 


  图注:上图显示了不同ALK二次突变在治疗过程中的频率及丰度变化。A). 条形图展示了最常见的10个ALK突变的在治疗过程中的突变频率变化。其中G1269A、G1202R及E1210K为频率明显升高。B). 箱型图展示了这些ALK二次突变在基线与疾病进展时突变丰度的变化情况。每个点代表一个患者基线和疾病进展时ALK二次突变丰度的差异。其中,G1269A、G1202R、E1210K、C1156Y及L1152R的差异显著。


 


  利用动态循环肿瘤DNA监测,该研究对患者接受治疗前、治疗中及耐药时的ALK突变位点的频率及丰度进行了动态分析。结果提示,与基线相比,耐药时ALK G1269A、G1202R、E1210K突变频率及丰度显著升高。并且,上述突变也是最常见的新发突变位点。提示这些突变在治疗过程中积累,可能与耐药相关。


  进一步的无进展生存时间分析提示,基线即检出上述突变的患者的无进展生存时间与基线未检出者相比明显更短,进一步明确了ALK G1269A, G1202R和E1210K突变是恩沙替尼的耐药相关ALK二次突变位点。
  
 
 


  图注:基线就已存在G1269A、G1202R突变的患者无进展生存时间明显短于基线之后才检测到或是从未检测到G1269A、G1202R及E1210K突变的患者。


  


4. 探索了恩沙替尼的ALK非依赖性耐药机制


  在已经耐药的115名患者中,有68名患者耐药时未能检出ALK二次突变,其耐药可能为ALK非依赖性耐药。针对这群患者,通过克隆进化分析以及蛋白功能影响预测,该研究最终识别出丰度增加且可能影响蛋白质功能的突变,并发现其涉及旁路激活、下游效应蛋白激活、上皮-间充质转化以及表观遗传学调控等多种方面,可能在ALK非依赖性耐药中发挥重要的作用。


 


  该研究由中山大学肿瘤防治中心内科主任张力教授牵头,是目前已知的在ALK阳性非小细胞肺癌患者中规模最大的循环肿瘤DNA研究。该研究表明TP53突变可以促进ALK阳性肺癌的肿瘤进化,加速耐药的发生。同时,该研究还利用循环肿瘤DNA动态测序和手段,揭示了恩沙替尼的ALK依赖性及ALK非依赖性耐药机制,强调了动态循环肿瘤DNA分析在监测肿瘤进化方面的潜在优势,为其临床应用增添了新证据。


 


作者简介


 


通讯作者 张 力


中山大学附属肿瘤医院内科主任,博导,肺癌首席专家


中国抗癌协会肿瘤康复与姑息治疗专业委员会候任主任委员


中国抗癌协会临床试验专业委员会副主任委员


中国临床肿瘤学会常务理事


中国临床肿瘤学会免疫治疗专家委员会候任主任委员


广东省抗癌协会肺癌专业委员会副主任委员


广东省医学领军人才、“特支计划”杰出人才(南粤百杰)


国家重点研发计划“精准医学研究”肺癌的诊疗规范及应用方案的精准化研究项目负责人


 


第一作者 杨云鹏


中山大学肿瘤防治中心内科副主任医师,主诊教授


中国临床肿瘤协会(CSCO)神经系统肿瘤专家委员会副主任委员/秘书长


中国临床肿瘤协会(CSCO)免疫治疗专家委员会常务委员


中国临床肿瘤协会(CSCO)青年专家委员会委员


广东省抗癌协会化疗委员会青委会主任委员


 
 



 
 


文/ 内科 黄杰


编辑/肖莹

 

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