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复制应激生物标志物与吉西他滨联合吉西他滨联合ATR抑制剂治疗卵巢癌的疗效有关

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发表时间:2021-09-28 13:57作者:武汉新启迪Xinqidibio

摘要

在一项针对高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)患者的试验中,与单独使用吉西他滨相比,在吉西他滨中加入ATR抑制剂berzosertib可改善无进展生存率(PFS),但缺乏治疗的生物标志物。在此,我们报告了吉西他滨与联合吉西他滨联合ATR抑制剂治疗HGSOC卵巢癌的候选生物标志物。复制应激(RS)-高肿瘤(n=27)患者在吉西他滨单药治疗下的PFS(HR=0.38,90%CI,0.17~0.86)明显延长(HR=0.38,90%CI,0.17~0.86)。然而,在吉西他滨中加入博尔唑西丁只对RS低肿瘤患者有好处(吉西他滨/博尔唑西蒂HR 0.34,90%CI,0.13~0.86),而不适用于RS高肿瘤患者(HR 1.11,90%CI,0.47~2.62)。我们的研究结果支持了这样的观点:吉西他滨单药治疗使RS恶化,对RS高级别肿瘤的致命性是足够的。相反,对于RS低的肿瘤,加入博尔唑西布介导的ATR抑制吉西他滨是必要的致命性发生。需要对这一生物标记物进行独立的前瞻性验证。

导言

白金耐药卵巢癌(Proc)患者的有效治疗仍是一个重要的未得到满足的医疗需求。1。非铂细胞毒性化疗(有或不加贝伐单抗)是这些患者的治疗标准,他们的预后很差,除了PARP抑制剂(PARPI)(如果他们的肿瘤是的话)外,没有其他有针对性的治疗选择。BRCA 1/2突变1,2,3,4。每周吉西他滨在proc的两个随机阶段研究中表现出与聚乙二醇化脂质体阿霉素相似的活性,是在这种情况下常用的化疗方案。5,6,7.

临床前研究表明吉西他滨与ATR抑制剂berzosertib联合使用具有协同抗肿瘤作用。8。吉西他滨通过两种机制引起复制应激(RS)和依赖ATR介导的复制应激反应(RSR):(1)通过将吉西他滨核苷酸掺入到DNA中来抑制DNA修复;(2)抑制核糖核酸还原酶,从而耗尽复制和修复所需的脱氧核糖核酸池。9,10,11,12,13。靶向ATR介导的RSR与高级别浆液性卵巢癌(HGSOCs)特别相关,后者通常表现出与RS增高相关的分子改变。具体来说,大规模的基因组研究已经证明HGSOCs显示:(I)几乎普遍失去G1/S检查点(通过有害的途径)。TP 53突变);(Ii)Rb通路调节缺失,导致G1->S期进入CCNE 1放大和Rb1约20%和10%的肿瘤丢失;(Iii)癌基因诱导的复制应激。MYC癌基因在大约30%的肿瘤中,克拉斯在大约11%的肿瘤中扩增(或很少突变)NF1~12%肿瘤的缺失或突变14,15,16,17,18。此外,约50%的HGSOCs由于与HRR基因有关的遗传和表观遗传改变而表现出缺陷的同源重组修复(HRR),因此是抑制ATR的良好选择。19,20,21.

基于这些考虑,我们进行了一项随机的第2阶段(nci-ctep#9944,nct 02595892)的研究,以评估在吉西他滨中加入atr抑制剂berzosertib是否会显示出比吉西他滨更好的毒性和比吉西他滨更好的活性。22。这是一项多中心、开放标签的rp2研究,涉及美国nci实验治疗临床试验网络内的11个不同中心,随机将70名患者(1:1)单用吉西他滨治疗(36例)或吉西他滨加贝佐舍提(34例),按无铂间隔分为两层(pgi≤3个月vs 3-6个月)。22。这项研究达到了它的主要终点,表明在吉西他滨中加入贝佐西提比单用吉西他滨(HR=0.57,单面对数秩)增加无进展生存率(pfs,本研究的主要终点)。p=0.044),达到了用于样本大小计算的单面显着性水平0.1。PFS的探索性后分组分析显示,berzosertib的益处在不同的临床亚组中是一致的(包括BRCA-突变情况和先前的PARPI治疗)。然而,在两个PFI层(PFI≤3个月vs 3-6个月)内的分析表明,添加berzosertib的益处仅存在于PFI≤3个月的亚组中。在此,我们报告了对来自研究对象的肿瘤标本进行事先计划的探索性相关研究的结果,并证明一个RS的基因组生物标记物与吉西他滨的结果有关,并且可以预测哪些患者可以从ATR抑制剂berzosertib的加入中获益。

结果

自动取款机突变与蛋白表达

临床前的研究表明atm缺乏与atr抑制之间存在一种合成的致命相互作用。17,23,24。此外,第一阶段的研究表明,ATR抑制剂在患有atm异常的晚期癌症患者(atm蛋白表达缺失和/或)中具有持久的抗肿瘤活性。自动取款机有害突变)25,26...在这方面,我们对病人的肿瘤标本进行了评估。自动取款机突变通过靶向下一代测序(NGS)和丢失或减少ATM蛋白表达通过免疫组织化学(IHC)。70例患者中有57例(其余13例患者组织不足或检测失败)和60例患者(其余10例组织不足)提供了福尔马林固定肿瘤标本。

使用我们的机构CLIA认证的OncoPanel检测目标NGS27显示只有一名病人(1.8%)有肿瘤自动取款机突变(ATMC.3078-5_3078-4insC),也表现为IHC阴性的ATM蛋白表达。该患者被随机分为吉西他滨单独治疗,并在三个周期的治疗后发展为临床进展。低频自动取款机我们的数据集中的突变与癌症基因组图谱(TCGA)中的数据一致,表明自动取款机突变在HGSOC中很少见(只有1.3%的患者)18.

60例ATMIHC患者中,15例(25%)ATM蛋白表达阴性,9例(15%)肿瘤ATM蛋白低表达,36例(60%)肿瘤ATM蛋白表达阳性/保留。1A-d)。3月龄≤组肿瘤组织中ATM蛋白表达与3~6个月组比较无显着性差异(图1)。1A)。总的来说,在所有的ATM表达组中都观察到了在吉西他滨中添加伯唑西蒂的好处(图)。1E,f)提示IHC的ATM表达与吉西他滨中博尔唑西布的作用无关。

图1:免疫组织化学(IHC)检测ATM表达与吉西他滨中添加贝佐沙蒂的相关性。

aPFI分级(PFI≤3 vs 3~6个月)的ATMIHC结果。bATMIHC图突出了一个ATM表达阴性的肿瘤。cATMIHC图显示肿瘤组织ATM低表达。dATMIHC图显示肿瘤中ATM表达阳性。eATM阴性/低表达肿瘤患者无进展生存。fATM阳性表达的肿瘤患者无进展生存。

同源重组修复(HRR)的改变与缺陷

ATR的激活通过磷酸化参与同源重组和链间交联(ICL)修复途径的几种蛋白质来促进DNA修复。20,21,28。以前的研究还表明,atr抑制剂对hrr缺乏的肿瘤模型有很强的抗肿瘤活性,例如BRCA1/2, 拉德51,或自动取款机-突变24,29,30.

在这里,我们评估了三种不同的HRR缺乏生物标志物:(I)肿瘤。BRCA 1/2突变状态;(Ii)靶向NGS存在HRR基因突变(使用我们的CLIA认证的机构OncoPanel分析法)27);和(Iii)突变信号3(Sig3)的存在,这是一种特殊的突变标志,其特征是在断点连接处存在大量较大的缺失(最多50 bp),具有重叠的微观同源性。31。摘要Sig3被认为是HRR缺失的一个生物标志物,它反映了HRR缺陷导致对替代的非同源末端连接或微同源介导的末端连接等易发生错误的修复机制的依赖,这种机制利用重排连接处的微观同源性来重新连接和修复dna双链断裂。32,33.

对57例肿瘤标本进行了肿瘤定位NGS,发现14例(25%)HRR突变/改变肿瘤。2A)。其中11名(19%)病人BRCA 1/2-突变性肿瘤(7例)BRCA 1和4BRCA 22例(4%)BRIP 1突变,1例(2%)患者有肿瘤,并有两次拷贝缺失。RAD51C(无花果)2A,b)。使用先前开发和验证的计算工具Sigma(签名多变量分析)32,34在OncoPanel测序数据上,我们确定了23例(40%)患者中有Sig3的存在,此后显示为Sig3阳性。因此,Sigma发现,与hrr缺乏相比,更多的肿瘤是HRR缺乏的。BRCA1/2和HRR基因突变/改变(见图)。2A)。在BRCA 1/2两种野生型肿瘤BRIP 1-变异肿瘤为Sig3阳性,而RAD51C删除的肿瘤为Sig3阴性。

图2:同源重组修复缺陷的生物标志物与在吉西他滨中添加博尔唑西布的相关性。

a西格玛发现,与西格玛相比,西格玛阳性的肿瘤比例更高。BRCA1/2和同源重组修复(HRR)改变。bHRR(包括BRCA 1/2)在研究中发现的肿瘤患者标本中的基因改变。c签名3(Sig3)阳性肿瘤患者无进展生存率。dSig3阴性肿瘤患者无进展生存。

总的来说,在吉西他滨中加入伯唑昔他滨的好处在HRR改变/突变的肿瘤患者和那些没有HRR改变的肿瘤患者中都是观察到的(补充图1)。1)。同样地,在吉西他滨中加入贝佐西替布的益处是独立于Sig3状态的(图3)。2C,d)。综上所述,这些数据表明这些HRR缺乏的生物标记物与在吉西他滨中添加博尔唑西布的益处无关。值得注意的是,虽然西格西他滨阴性亚组患者对吉西他滨的反应优于西格西他滨组患者,但这一趋势并不显著[HR 1.51(90%CI 0.72-3.18)],补充图图。2。我们还评估了数据集中核苷酸切除修复(Nner)的改变,发现没有发生这种改变的肿瘤。15,21.

复制应激(RS)改变

我们使用OncoPanel目标NGS来检查与RS相关的事件。57名(96%)病人除2名外,其余均有TP 53-变异肿瘤,这与TP 53TCGA数据集中报告的HGSOC突变(也有96%)18。P53野生型肿瘤均为高级别浆液性肿瘤,均有较高的体细胞拷贝数改变,与HGSOC一致。

在我们的临床试验数据中,RS改变的发生率(也请参考方法)如图所示。3A(1)Rb通路调控缺失和G1->S期过早进入;(2)癌基因诱导复制应激相关的改变。最常见的RS改变包括CCNE 18例(14%)患者扩增,MYCL 16例(11%)患者扩增,克拉斯扩增5例(9%),MYC扩增5例(9%)。8人中有6人(75%)CCNE 1-扩增的肿瘤也表现出CCNE 1的过度表达(中或高表达CCNE 1,补充图1)。3);其余两项(25%)CCNE 1-扩增肿瘤,CCNE 1低表达(补充图)。3).

图3:复制应激生物标记物与吉西他滨中添加贝罗唑替布的益处的相关性。

a复制应激(RS)的发生率由RS升高的机制构成:(1)Rb通路的改变导致Rb通路的丢失和G1->S期的过早进入;(2)与癌基因诱导的复制应激相关的改变。这些改变中至少有一项的肿瘤被归类为RS-高;没有这些改变的肿瘤被归类为RS-low。bRS低肿瘤患者无进展生存率。cRS高阴性肿瘤患者无进展生存率。与RS-低肿瘤患者不同的是,在高RS肿瘤患者中,在吉西他滨中加入贝佐西他滨没有任何益处。

如图所示。3A在无优势因素的情况下,RS改变分布在肿瘤中,排除了个体RS改变与berzosertib利益相关性的选择性统计分析。因此,RS改变被分组在一起,根据至少一个基因组RS改变的存在与否,将肿瘤分为两个不同的组。具体来说,第一组包括至少有一种RS改变的肿瘤患者(定义为高RS肿瘤):CCNE 1放大,Rb1两份副本丢失,CDKN2A两份副本丢失,克拉斯放大,NF1突变,ERBB 2放大,MYC放大,和MYCL 1放大(图1.3A)。第二组包括无任何RS改变的肿瘤患者(定义为RS-低肿瘤)。总体而言,30例(53%)肿瘤为RS低,27例(47%)为RS高,5例(19%)RS相关事件多于一次。补充表1在RS-高和RS-低肿瘤患者的背景下呈现基因组的变化.PFI≤3个月与PFI 3~6个月(54%的PFI≤3个月和51%的PFI 3-6个月)的肿瘤患病率无显着性差异(P>0.05)。

仅在RS-低肿瘤中观察到在吉西他滨中加入博乐替比的PFS益处(HR=0.34,90%CI,0.13~0.86,中位PFS 27.7周对9.9周;图1)。3B,c)。此外,在RS-低肿瘤中,PFI≤3个月和PFI 3~6个月之间添加berzosertib的效益无差异(在PFI 3~6个月中,添加berzosertib的PFS效益分别为0.47(0.13~1.68)和0.25(0.04~1.43))。有趣的是,吉西他滨添加到吉西他滨中没有任何益处(PFS HR=1.11,90%CI,0.47~2.62),表明该基因组生物标志物可能是ATR抑制吉西他滨的重要生物学鉴别指标,值得进一步的统计评价。该生物标志物与6个月的客观有效率、临床效益有效率和PFS的相关性见补充表。2.

虽然受到较小数目的限制,但我们也分别对RS增加的两种机制进行了分析,即Rb通路调控缺失相关的改变和与癌基因诱导的复制应激相关的改变。具体来说,当只关注与癌基因诱导的复制应激相关的RS改变时,仅在HR 0.49(90%CI 0.23-1.02)的肿瘤中再次观察到添加berzosertib的益处,类似于RS-低肿瘤的发现,补充图。4。相反,癌基因改变组(HR 1.25,90%CI 0.41~3.81)对berzosertib无益处。4.

当仅关注Rb通路改变时,再一次,仅在HR为0.48(90%CI 0.23~1.02)的肿瘤中观察到添加berzosertib的益处,类似于RS-低肿瘤,补充图。5。相反,在Rb通路改变的肿瘤组,HR为0.8(90%CI0.25~2.57),则无明显疗效。5.

吉西他滨的RS改变及反应

在吉西他滨中加入伯唑昔他滨的益处仅在RS-低肿瘤中才能得到明显的解释,这可能是因为单独接受吉西他滨治疗的RS-低肿瘤患者比高RS-肿瘤患者(即RS-高可能是吉西他滨单药疗效的生物标志物)要差得多。具体来说,如图所示。4A与单纯使用吉西他滨相比,RS-高肿瘤患者疗效显著改善(HR=0.38,90%CI,0.17~0.86,中位数PFS 45.1 vs 9.9周)。相反,对吉西他滨/贝佐舍蒂的反应在RS-低和RS-高肿瘤之间无显着性差异(HR=1.34,90%CI,0.52~3.48,中位PFS 18.6vs27.7周)。4B.

图4:复制应激生物标志物与单用吉西他滨的反应和对吉西他滨/贝佐西替布的反应的相关性。
figure4

a复制应激(RS)-高肿瘤患者对吉西他滨的疗效优于单纯应用吉西他滨(HR=0.38,90%CI,0.17~0.86,中位PFS 45.1比9.9周)。b相反,对吉西他滨/贝佐舍蒂的反应在RS-低和RS-高肿瘤患者之间没有差异。cRS-低、RS-高肿瘤与吉西他滨、吉西他滨/贝佐西替布预后相关性的工作模型。在此模型的基础上,吉西他滨,一种增加复制应激的药物,对RS高的肿瘤(左面板)有较好的单药治疗活性,优于低RS的肿瘤(右面板)。不像RS-高肿瘤,RS-低肿瘤需要添加ATR抑制剂(ATRI)berzosertib,这就解释了为什么在吉西他滨中添加博尔唑昔布的好处只在低RS肿瘤中观察到。

综合来看,这些结果表明使用吉西他滨治疗高RS肿瘤的患者效果更好(如图所示)。4A)而对于这些病人来说,添加贝佐舍蒂似乎并没有带来好处(如图所示)。3C)。相反,只有吉西他滨才能使RS-低肿瘤患者的病情恶化(图一)。4A)而对于这些病人,添加berzosertib提供了PFS的好处(如图所示)。3B)。所有四条PFS曲线也以相同的图形表示作为参考(补充图图)。6)。图形4C显示了一个工作模型,强调:(一)吉西他滨单独应用于RS-高肿瘤患者(与RS-低肿瘤相比)更好的结果;(二)在RS-低肿瘤患者中,在吉西他滨中加入贝佐西他布的好处。根据这一模型,吉西他滨,一种增加复制压力的药物,对RS高的肿瘤(左面板)有更好的单一治疗活性,而对低RS低肿瘤(右面板)有更好的单药治疗作用。在高RS肿瘤中,吉西他滨单药治疗对复制应激的加重是足够的。然而,在RS-低肿瘤中,在吉西他滨中加入贝佐西替布介导的ATR抑制是致命性发生所必需的,这就解释了为什么仅在低RS-低肿瘤中才能观察到在吉西他滨中添加伯唑西丁的好处。

讨论

我们报告了一种在HGSOC中对吉西他滨单药治疗有潜在预测作用的候选的、以前未被确认的生物标志物。RS-高肿瘤患者,定义为至少有一种基因组RS改变与(I)Rb通路调节丧失有关。CCNE 1放大,Rb1两份副本丢失,CDKN2A两拷贝丢失),和/或(Ii)癌基因引起的复制应激(克拉斯放大,NF1突变,ERBB 2放大,MYC放大和MYCL 1吉西他滨单药治疗的PFS明显延长(HR=0.38),与无这种改变的肿瘤患者比较,差异有显着性(P<0.01)。虽然对吉西他滨的敏感性以前曾与临床前模型中特定的基因组改变(如ARID1A缺陷)有关,但基因组生物标志物以前并没有与吉西他滨在卵巢癌或任何其他恶性肿瘤中的临床反应有关。35。这种反应的改善与吉西他滨的作用机制是一致的,其机制是通过将吉西他滨核苷酸掺入dna和抑制核糖核酸还原酶来诱导RS的发生。9,10,11,12,13。从概念上讲,与低RS肿瘤相比,高RS肿瘤不太可能耐受吉西他滨引起的RS增加,因此更有可能产生反应(图一)。4C).

对吉西他滨的反应与HRR缺乏标志物的相关性的评估显示,在Sig3阴性亚组(反映HRR熟练的肿瘤)中,患者对吉西他滨的反应优于西格西他滨(反映HRR缺乏的肿瘤),补充图。2...这一观察结果与卵巢癌的现有文献相一致,表明吉西他滨对铂耐药患者的反应至少相等(甚至更好),与铂敏感疾病(HRR缺乏的肿瘤)相比,吉西他滨对铂耐药病(HRR熟练的肿瘤)的反应至少是相同的(甚至更好)。36,37.

而单纯使用吉西他滨(与RS-低)相比,RS-高肿瘤患者的疗效更好,只有RS-低肿瘤患者才能受益于ATR抑制剂berzosertib对吉西他滨的治疗效果(吉西他滨/贝佐沙蒂HR与吉西他滨相比为0.34,低与1.11)。这一发现似乎违反直觉,因为高RS肿瘤患者应该从ATR抑制剂治疗中获得更多的好处(考虑到ATR激酶在调节RS反应中的意义)。然而,我们的研究并没有探讨哪些患者能从单药治疗中获益最多(在临床试验中没有贝佐西蒂单药治疗臂);相反,我们的研究探索了哪些患者从吉西他滨中获益最大。鉴于吉西他滨单药治疗抗RS低肿瘤活性差,且已知吉西他滨与ATR抑制剂治疗之间存在协同作用,因此使用博尔唑西布对低RS肿瘤患者的疗效最大,这并不奇怪。相反,对于单用吉西他滨治疗的RS高肿瘤患者来说,单独使用吉西他滨似乎没有任何益处。重要的是,增加berzosertib在RS-低肿瘤患者中的好处出现在pfi(pfi≤3个月和3-6个月)两层,包括pfi 3-6个月的层,在所有患者的总体分析中,没有出现增加berzosertib的好处。22.

值得注意的是,在其他肿瘤类型的文献中也报道了可替代的RS生物标志物。38,39,40。在肝细胞癌(HCC)中,Cyclin A2或E1激活改变的独特特征与侵袭性HCC亚型相关,其特点是结构重排和数百个串联重复以及频繁激活TERT启动子的模板插入。38。卵巢癌也有类似的特征,但仅见于BRCA 1-突变肿瘤38。在胰腺癌中,复制应激的转录信号可以预测对ATR和WEE 1抑制剂的反应,这与我们的发现类似,与同源重组缺陷无关。40。然而,这种转录信号的发展仅仅是建立在患者衍生细胞系和细胞器模型的临床前模型之上,没有任何人类反应数据。

没有包括ATM像差在内的其他生物标志物(ATM蛋白表达丧失和/或)自动取款机有害突变)与HRR缺乏症(BRCA 1/2突变、HRR改变和Sig3的存在可以预测吉西他滨中添加贝佐西替布的益处。这些生物标记物与ATRI单药治疗的反应有关。24,25,26,29,30但我们的研究不能评估这一关联,因为没有贝佐舍蒂单一治疗手臂。此外,这些生物标志物不能预测吉西他滨单药治疗的疗效。我们的研究证实自动取款机突变在HGSOC中是罕见的(<2%),但ATM表达的缺失并不少见,其中25%和15%的肿瘤的ATM蛋白表达为阴性和低表达。与以前的研究一致32,Sig3阳性率在肿瘤中的检出率(40%)高于BRCA1/2突变和HRR改变,提示Sig3可鉴别BRCA/HRR改变以外的HRR缺陷(HRD)肿瘤。然而,必须强调的是,HRD检测在铂和PARPI耐药卵巢癌背景下预测缺乏同源重组的能力受到以下事实的限制,即被预测为HRD的肿瘤可能已经恢复HRR作为一种由先前铂和/或PARPI治疗的选择压力驱动的耐药机制。41,42.

我们承认这项研究的某些局限性。样本规模很小,因为这项试验是一项假设生成的研究,旨在检测中位无进展生存期在单侧显着性水平0.1的改善。我们确定的候选预测生物标记物是探索性和假设生成性的,可作为未来研究的基础,并将需要在随后的吉西他滨研究中独立验证是否使用ATRI治疗。在这方面,正在计划对吉西他滨进行随机阶段2/3的研究,并对该生物标记物进行前瞻性验证。样本来自美国11个不同研究地点的患者,尽管我们尽了最大的努力,但没有足够的肿瘤材料供所有患者完成所有相关研究。尽管有这些限制,我们产生假说的发现还是很有趣的,因为它们挑战了ATR抑制剂治疗只应考虑对高复制压力的肿瘤的观点。事实上,对于低复制应激的肿瘤,联合ATR抑制剂和诱导复制应激的药物(如吉西他滨)并因此对ATR抑制敏感的策略可能特别有吸引力,并且与单独吉西他滨相比,在RS低肿瘤(单剂吉西他滨具有低活性的情况下)可能提供更大的益处。此外,所提议的基因组生物标记物是机械相关的,使用我们的CLIA认证的靶向NGS试验开发,并假设它是独立验证的,可以很容易地应用于临床实践。我们的研究强调,仔细分析临床样本的基因组信息可以提供关于治疗反应决定因素的有价值的信息,并可能加速预测生物标记物的开发,以帮助患者分层。


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