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肺癌黄金突变 ALK 的靶向治疗

肺癌黄金突变 ALK 的靶向治疗 蓝沙Bio
2024-10-14
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ALK 的生理作用

间变性淋巴瘤激酶(ALK)也称为 ALK 酪氨酸激酶受体或 CD246(分化簇 246),在人类中,该酶由 ALK 基因编码[1]

ALK 是一种受体酪氨酸激酶(RTK),由细胞外配体结合结构域、跨膜结构域和细胞内酪氨酸激酶结构域三个部分组成[2]。

与配体结合后,ALK 发生二聚化和自磷酸化。磷酸化的 ALK 激活多个下游信号转导通路,包括 MAPK-ERK、PI3K-AKT、PLCγ、CRKL-C3G 和 JAK-STAT[3,4]。天然 ALK 蛋白对神经系统的发育和功能至关重要[5]。


ALK 融合的致癌机制

在恶性肿瘤中,ALK 点突变或染色体重排导致 ALK 和下游信号转导级联反应异常激活[6]。

在 NSCLC 和包括 ALCL、弥漫性大 B 细胞淋巴瘤、炎性肌纤维母细胞瘤、神经胶质瘤和结肠癌在内的癌症类型中 [7-10] [14,18–20],致癌驱动因素是结构性 ALK 重排,其中 ALK 在 3' 端的激酶结构域编码区与 5' 端的各种伴侣基因融合。迄今为止在 NSCLC 中报道了 90 多个不同的 5' 伴侣基因[11],其中以 EML4 最为常见,在大约 85% 的病例中被发现[11,12]。

ALK 基因融合发生后,会介导不依赖配体的 ALK 二聚体形成和激酶结构域持续激活,进而激活细胞内促有丝分裂和抗凋亡的 MAPK、PI3K-AKT、JAK-STAT 等信号通路或级联,促进癌症的发生发展和新生血管形成、癌细胞迁移等过程[13]。


ALK 的靶向治疗

目前在国内外获批的针对 ALK 的小分子酪氨酸酶抑制剂(TKI)有6种,可分为三代。


ALK-TKI 靶向治疗的耐药问题

对 ALK 靶向治疗的耐药性可大致分为 ALK 依赖性和 ALK 非依赖性两类。

ALK 依赖性或“在靶”耐药性主要由 ALK 基因中出现的单个或复合突变引起,使肿瘤细胞持续依赖 ALK 活性。

ALK 非依赖性或“脱靶”耐药定义为谱系变化或 ALK 非依赖性信号通路的激活,从而消除了 ALK⁺ 肿瘤细胞中的 ALK 依赖性。


ALK 依赖性耐药

在 50-60% 接受第二代 ALK 抑制剂治疗的患者中,耐药性是通过获得继发性 ALK 突变而产生的[14]。这些突变普遍发生在激酶结构域中,并通过 TKI 结合的直接空间位阻、蛋白激酶构象的改变和/或 ATP 结合的变化来产生耐药性[14-16]。

不同于 EGFR 突变型肺癌耐药突变中  T790M 突变占绝大多数的情况,ALK⁺ NSCLC 中导致耐药突变的 ALK 突变类型极为广泛,如 L1196M、G1202R、D1203N 等等[14]。


ALK 非依赖性耐药

约 50% 的第二代 ALK-TKI 耐药可以被归类为 ALK 非依赖性耐药,赋予 ALK TKI 耐药性的不同脱靶机制可能在不同患者之间发生,这使得 ALK 非依赖性耐药难以克服[17,18]。

ALK 非依赖性耐药的一个重要类别是旁路信号的激活,这是由基因改变、蛋白质表达变化和/或自分泌反馈信号的激活或失调引起的。在 ALK TKI 耐药肿瘤中已经描述了多个旁路轨道,包括受体酪氨酸激酶(RTK)MET、EGFR等的激活以及下游信号因子 MAP2K1、STAT3等的改变[19-23]。

此外,肿瘤可转化为不同的组织学亚型,从而导致耐药性[24]。尽管几乎所有新诊断的 ALK⁺ NSCLC 病例都是腺癌,但在接受各代 ALK TKI 治疗后的 ALK⁺ 肺癌患者中已发现小细胞肺癌转化[25-28]。


ALK-TKI 耐药的应对策略


ALK-TKI 序贯治疗


临床实践中不乏先使用一代 TKI,再转换至二代 TKI 的做法,但这种序贯治疗可能增加复合耐药突变的发生率。


以 ALK 为中心的替代方法


针对 ALK 突变的其他方法,例如变构抑制、共价抑制和蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)等,不过相关探索大多还处在临床前阶段,使用价值有待验证。


针对 ALK 非依赖性耐药的联合治疗


虽然 ALK-TKI 耐药相关的很多旁路耐药机制都已有针对性靶向药物可用,但 ALK-TKI 与其它靶向药物联合治疗的临床研究,疗效数据普遍不如人意,一大原因可能是联合用药的副作用较大,限制了用药剂量,另一原因可能是联合治疗会加速其它耐药机制的出现。


基于免疫机制的治疗


ALK 阳性 NSCLC 是著名的冷肿瘤,现有的免疫检查点抑制剂(ICI)也缺乏与 ALK-TKI 的协同增效,不过可以考虑将 ALK 作为个体化肿瘤疫苗的靶标。




参考文献:

[1] Morris SW, Kirstein MN, Valentine MB, Dittmer KG, Shapiro DN, Saltman DL, Look AT. Fusion of a kinase gene, ALK, to a nucleolar protein gene, NPM, in non-Hodgkin's lymphoma. Science. 1994 Mar 4;263(5151):1281-4.

[2] Iwahara T, Fujimoto J, Wen D, Cupples R, Bucay N, Arakawa T, Mori S, Ratzkin B, Yamamoto T. Molecular characterization of ALK, a receptor tyrosine kinase expressed specifically in the nervous system. Oncogene. 1997 Jan 30;14(4):439-49.

[3] Palmer RH, Vernersson E, Grabbe C, Hallberg B. Anaplastic lymphoma kinase: signalling in development and disease. Biochem J. 2009 May 27;420(3):345-61.

[4] Hallberg B, Palmer RH. Mechanistic insight into ALK receptor tyrosine kinase in human cancer biology. Nat Rev Cancer. 2013 Oct;13(10):685-700.

[5] Yao S et al. Anaplastic lymphoma kinase is required for neurogenesis in the developing central nervous system of zebrafish. PLoS ONE 8, e63757 (2013).

[6] Hallberg B & Palmer RH Mechanistic insight into ALK receptor tyrosine kinase in human cancer biology. Nat. Rev. Cancer 13, 685–700 (2013).

[7] Du Z & Lovly CM Mechanisms of receptor tyrosine kinase activation in cancer. Mol. Cancer 17, 58 (2018).

[8] Ducray SP, Natarajan K, Garland GD, Turner SD & Egger G The transcriptional roles of ALK fusion proteins in tumorigenesis. Cancers 11, 1074 (2019).

[9] Gu TL et al. NPM–ALK fusion kinase of anaplastic large-cell lymphoma regulates survival and proliferative signaling through modulation of FOXO3a. Blood 103, 4622–4629 (2004).

[10] Butrynski JE et al. Crizotinib in ALK-rearranged inflammatory myofibroblastic tumor. N. Engl. J. Med. 363, 1727–1733 (2010).

[11] Ou SI, Zhu VW & Nagasaka M Catalog of 5′ fusion partners in ALK-positive NSCLC circa 2020. JTO Clin. Res. Rep. 1, 100015 (2020).

[12] Soda M et al. Identification of the transforming EML4-ALK fusion gene in non-small-cell lung cancer. Nature 448, 561–566 (2007).

[13] Hrustanovic G et al. RAS–MAPK dependence underlies a rational polytherapy strategy in EML4-ALK-positive lung cancer. Nat. Med. 21, 1038–1047 (2015).

[14] Gainor JF et al. Molecular mechanisms of resistance to first- and second-generation ALK inhibitors in ALK-rearranged lung cancer. Cancer Discov. 6, 1118–1133 (2016).

[15] Toyokawa G et al. Secondary mutations at I1171 in the ALK gene confer resistance to both crizotinib and alectinib. J. Thorac. Oncol. 9, e86–e87 (2014).

[16] Shaw AT et al. Resensitization to crizotinib by the lorlatinib ALK resistance mutation L1198F. N. Engl. J. Med. 374, 54–61 (2016).

[17] Shiba-Ishii A et al. Analysis of lorlatinib analogs reveals a roadmap for targeting diverse compound resistance mutations in ALK-positive lung cancer. Nat. Cancer 3, 710–722 (2022).

[18] Shaw AT et al. ALK resistance mutations and efficacy of lorlatinib in advanced anaplastic lymphoma kinase-positive non-small-cell lung cancer. J. Clin. Oncol. 37, 1370–1379 (2019).

[19] Dagogo-Jack I et al. MET alterations are a recurring and actionable resistance mechanism in ALK-positive lung cancer. Clin. Cancer Res. 26, 2535–2545 (2020).

[20] Katayama R et al. Mechanisms of acquired crizotinib resistance in ALK-rearranged lung cancers. Sci. Transl. Med. 4, 120ra117 (2012).

[21] Hrustanovic G et al. RAS–MAPK dependence underlies a rational polytherapy strategy in EML4-ALK-positive lung cancer. Nat. Med. 21, 1038–1047 (2015).

[22] Crystal AS et al. Patient-derived models of acquired resistance can identify effective drug combinations for cancer. Science 346, 1480–1486 (2014).

[23] Lee HJ et al. Drug resistance via feedback activation of Stat3 in oncogene-addicted cancer cells. Cancer Cell 26, 207–221 (2014).

[24] Quintanal-Villalonga A et al. Lineage plasticity in cancer: a shared pathway of therapeutic resistance. Nat. Rev. Clin. Oncol. 17, 360–371 (2020).

[25] Fujita S, Masago K, Katakami N & Yatabe Y Transformation to SCLC after treatment with the ALK inhibitor alectinib. J. Thorac. Oncol. 11, e67–e72 (2016).

[26] Takegawa N et al. Transformation of ALK rearrangement-positive adenocarcinoma to small-cell lung cancer in association with acquired resistance to alectinib. Ann. Oncol. 27, 953–955 (2016).

[27] Cha YJ, Cho BC, Kim HR, Lee HJ & Shim HS A case of ALK-rearranged adenocarcinoma with small cell carcinoma-like transformation and resistance to crizotinib. J. Thorac. Oncol. 11, e55–e58 (2016).

[28] Levacq D, D’Haene N, de Wind R, Remmelink M & Berghmans T Histological transformation of ALK rearranged adenocarcinoma into small cell lung cancer: a new mechanism of resistance to ALK inhibitors. Lung Cancer 102, 38–41 (2016).



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