K-Ras-mutationer i icke-småcellig lungcancer: prognostiskt och prediktivt värde

Abstrakt

icke-småcellig lungcancer (NSCLC) är en heterogen sjukdom på grund av närvaron av olika kliniskt relevanta molekylära subtyper. Fram till idag har flera biologiska händelser identifierats i lungadenokarcinom, inklusive epidermal tillväxtfaktorreceptor (EGFR) mutationer och anaplastisk lymfomkinas (ALK) translokationer, vilket ger nya förhoppningar till patienter med metastatisk sjukdom. Tyvärr, hos cirka 50% av adenokarcinom och för de som har K-RAS-mutationer, den vanligaste mutationen i kaukasisk lungadenokarcinom, hittills visade inget specifikt läkemedel effekt. Rat sarcoma (RAS) gener, inklusive H-RAS, K-RAS och N-RAS, kodar för en familj av proteiner som reglerar celltillväxt, differentiering och apoptos. K-RAS-mutationer förekommer i 20-30% av NSCLC och förekommer oftast, men inte uteslutande, i adenokarcinomhistologi och livslånga rökare. Även om k-RAS-mutationer hos kolorektala cancerpatienter representerar en validerad negativ prediktiv biomarkör för behandling med anti-EGFR monoklonala antikroppar, deras roll vid val av specifik behandling för NSCLC-patienter förblir odefinierad. Syftet med detta dokument är att kritiskt analysera det prognostiska och prediktiva värdet av K-RAS-mutationer i NSCLC.

1. Inledning

under 2011 är icke-småcellig lungcancer (NSCLC) fortfarande den främsta orsaken till cancerrelaterad död över hela världen och står för mer än en miljon dödsfall per år . Terapeutiska framsteg har undertecknat det senaste decenniet, men medianöverlevnad för patienter i avancerat stadium är fortfarande en besvikelse . NSCLC står för 80% av lungtumörer, inklusive adenokarcinom i 35-40% av fallen, skivepitelcancer i 25-30% och storcellscancer i 10-15%. Under många år behandlade vi metastatisk NSCLC med samma regimer, oavsett kliniska eller biologiska egenskaper. Idag verkar histologi vara en relevant parameter för att definiera den bästa behandlingen, med nya medel, såsom pemetrexed och bevacizumab, effektiva och säkra endast i icke-skivepitelpopulationer . Under de senaste åren har förbättring av kunskapen om lungcancerbiologi lett till identifiering av molekylära händelser som är avgörande för tumörcellsöverlevnad. Cancercellsöverlevnad kan bero på uttrycket av en enda mutant onkogen enligt en modell som kallas ”onkogenberoende” . I NSCLC har ett antal drivmutationer identifierats, inklusive Epidermal tillväxtfaktorreceptor (EGFR) mutationer, KRAS mutationer, HER2 mutationer och EML4-ALK translokationer. Sedan deras identifiering 2004 har aktiverande EGFR – genmutationer dykt upp som den mest relevanta prediktorn för svar på en klass av föreningar, EGFR tyrosinkinashämmare (EGFR-TKI) gefitinib och erlotinib. Sex randomiserade fas III-studier visade att patienter som har aktiverande EGFR-mutationer har mer nytta av EGFR-TKI än från standard platinabaserad kemoterapi åtminstone när det gäller svarsfrekvens (RR), progressionsfri överlevnad (PFS), toxicitetsprofil och livskvalitet . Randomiserade fas III-studier i underhållsinställningen (SATURN och ATLAS), i andra linjens kontra kemoterapi (intresse och TITAN) och kontra placebo (BR21) bekräftade den höga effekten av EGFR-TKI i närvaro av aktiverande EGFR-mutationer . Idag hos patienter som har en EGFR-mutation representerar gefitinib eller erlotinib det bästa terapeutiska alternativet oavsett behandlingslinje. Ändå visade stora randomiserade kliniska prövningar att erlotinib kunde ge en blygsam fördel även i EGFR-vildtypspopulationen .

därför är en relevant fråga i klinisk praxis identifieringen av EGFR-vildtypspatienter som kan dra nytta av eller som kan uteslutas från en EGFR-TKI-behandling. Tyvärr finns det för närvarande ingen enda biomarkör som kan användas för att utesluta behandlingen till någon patient, inklusive K-RAS-mutationer . Även om k-RAS-mutationer i kolorektal cancer är den mest användbara biomarkören för att välja patienter som är kandidat för behandling med anti-EGFR monoklonala antikroppar, cetuximab eller panitumumab, är dess roll i NSCLC som prognostisk eller prediktiv markör mindre definierad . Syftet med detta dokument är att analysera rollen av K-RAS-mutationer i NSCLC.

2. Ras-mutationer i NSCLC

RAS-genfamiljen inkluderar H-RAS, K-RAS och N-RAS och kodar för membranbundna 21-kd guanosin-trifosfat – (GTP -) bindande proteiner som reglerar celltillväxt, differentiering och apoptos genom att interagera med flera effektorer inklusive mitogenaktiverat proteinkinas (MAPK), fosfoinositid 3-Kinas (PI3K) och signalomvandlare och aktivator för transkription (STAT) kaskader (figur 1). RAS-proteiner förvärvar transformerande potential när en punktmutation i genen ersätter en aminosyra vid position 12, 13 eller 61 . Dessa mutationer leder till former av RAS med nedsatt gtpas-aktivitet, vilket orsakar en konstitutiv aktivering av RAS-signalvägen. Mutationer i k-RAS-genen förekommer ofta i NSCLC, oftare (20-30%) i adenokarcinom och mindre ofta (cirka 7%) i skivepitelcancer . I NSCLC involverar de allra flesta k-RAS-mutationer kodoner 12 eller 13 och är vanligtvis förknippade med en historia av tobaksbruk . K-RAS-mutationsfrekvensen varierar mellan olika etniska grupper, med lägre frekvens observerad bland asiater och högre frekvens bland afroamerikaner jämfört med vita Kaukasier . Nyligen har k-RAS-mutationer upptäckts hos en betydande andel av never smoker NSCLC-patienter, med en förekomst upp till 15% . Till skillnad från EGFR-mutationer, som förekommer oftare hos aldrig rökare, kan närvaron av en K-RAS-mutation inte förutsägas på grundval av enbart rökhistoria.

Figur 1

Ras-aktiverings – / deaktiveringscykel med GEF (guaninbytesfaktorer) och GAP (gtpas-aktiverande proteiner).

3. K-RAS-Mutation som prognostisk biomarkör

rollen för K-RAS-mutationer som en prognostisk faktor i NSCLC förblir kontroversiell. Även om vissa studier antydde en potentiell negativ prognostisk effekt, bekräftade andra studier inte någon negativ inverkan på överlevnad för individer som hade en K-RAS-mutation. Mer än 50 studier har publicerats med olika metoder för K-RAS-testning och med motstridiga resultat (tabell 1). I en tillhörande studie av JBR.10-studien, en fas III-studie av adjuvant kemoterapi kontra observation i resekterad NSCLC, bland de 450 analyserade fallen, hade 26% En K-RAS-mutation . I gruppen av patienter som inte behandlades med kemoterapi var K-RAS-mutationer inte prognostiska för överlevnad (XXL=0,4). I e4592-studien, en annan fas III-studie av adjuvant kemoterapi kontra observation i resekterade NSCLC, var 24% av 184 bedömbara tumörer positiva för K-RAS-mutationer . Medianöverlevnaden för muterade och vilda patienter var inte statistiskt annorlunda (30 och 42 månader, resp. 𝑃=0.38). Graziano et al. undersökte den prognostiska effekten av K-RAS-mutationer i steg i och II resekterade NSCLC . I hela populationen hittades ingen statistisk skillnad i OS för K-RAS-mutationer-positiva och negativa patienter (0,33=0,33). Keohavong et al. fann ingen förening av K-RAS-mutation och överlevnad hos 173 adenokarcinom-och adenosquamous NSCLC-patienter . I en annan studie, Lu et al. utvärderade den prognostiska rollen för en panel med sex biomarkörer inklusive K-RAS-mutationer, i fullständigt resekterat Stadium i NSCLC . Patienterna följdes upp i minst 5 år; K-RAS-mutationer detekterades i 34% av proverna och var inte associerade med total överlevnad (Xiaomi=0,517). Omvänt rapporterade Slebos en serie av 69 kirurgiskt behandlade adenokarcinom i lungan där K-RAS kodon – 12-punktmutationer resulterade i en negativ prognostisk faktor för sjukdomsfri överlevnad (0,038) och total överlevnad (0,002) . Denna skillnad var konsekvent även efter justering för faktorer som stadium, tumörstorlek och differentiering. I en prospektiv serie av 365 patienter med resekterad tidigt stadium NSCLC behandlad vid Massachusetts General Hospital hittades K-RAS-mutationer endast hos rökare och var associerade med sämre överlevnad (0,009, log-rank test) endast i stadium i-sjukdom, men inte i hela befolkningen . I en japansk studie, Fukuyama et al. undersökte 159 fall av NSCLC för mutation vid kodon 12 av K-RAS-genen och fann 6,9% av muterade patienter . Den K-RAS-mutationspositiva gruppen hade en sämre överlevnad än den K-RAS-negativa gruppen (GHz<0,05). I en annan japansk studie upptäcktes k-RAS-mutationer i 8.3% av 144 patienter . OS-frekvensen för NSCLC-patienter med vildtyp K-RAS var bättre än hos patienter vars tumörer innehöll mutationer av K-RAS (0,033). Miyake et al. analyserad tumörvävnad från 187 NSCLC-patienter, bland vilka 8% hade en K-RAS-mutation . I denna studie hade patienter med vildtyp K-RAS en signifikant bättre överlevnadsgrad än de med mutant K-RAS (0,0369). I en annan studie Marks et al. utvärderade den prognostiska rollen för EGFR och K-RAS i 296 resekterade lungadenokarcinom . Patienterna stratifierades på EGFR-och K-RAS-mutation, K-RAS-mutation eller frånvaro av EGFR-och K-RAS-mutation. I avsaknad av riktade terapier var 3-års OS 90%, 76% och 66% för patienter med EGFR-mutationer, EGFR/K-RAS vildtyp respektive K-RAS-mutationer. Skillnaden i överlevnad mellan EGFR-muterad grupp och K-RAS-muterad grupp var statistiskt signifikant (0,009). 2005 visade en systematisk granskning och metaanalys av 28 studier inklusive totalt 3620 patienter att närvaron av K-RAS-mutationer ger en signifikant sämre prognos, med en kombinerad HR på 1.35 för OS i slumpmässig effektmodell . I en subgruppsanalys enligt histologi resulterade K-RAS-mutation i en statistiskt signifikant prognostisk faktor för överlevnad endast för adenokarcinom (HR 1, 59).

tillgängliga data tyder på att k-RAS-mutationer representerar en negativ prognostisk faktor, särskilt hos patientpopulationer med hög förekomst av EGFR-mutationer, såsom i adenokarcinom och hos asiatiska patienter. En möjlig förklaring är att i adenokarcinom och hos asiatiska patienter finns en hög förekomst av EGFR-mutationer som anses vara en positiv prognostisk faktor. Faktiskt, i studien utförd av Marks et al., OS var signifikant sämre i lungadenokarcinom med K-RAS-mutationer jämfört med patienter som hade EGFR-mutationer .

4. K-RAS-Mutation som prediktiv biomarkör

4.1. Kemoterapi

nya data tyder på att k-RAS-mutationer kan påverka resultatet av NSCLC-patienter som får kemoterapi (Tabell 2). I adjuvansinställningen föreslog data från jbr10-studien ingen nytta av adjuvant kemoterapi hos K-RAS-muterade patienter (HR 0,95, 0,87, 0,87) . I LACE-BIO-poolad analys undersöktes den prognostiska och prediktiva rollen för K-RAS-mutationer hos 1751 patienter behandlade med adjuvant kemoterapi . Bland utvärderbara patienter, 304 (19.7%) hyste k-RAS-mutationer utan effekt på överlevnad (HR 1,18, 2,09=0,09).

flera studier undersökte påverkan av K-RAS-mutationer på känslighet för kemoterapi i avancerad NSCLC. Camps et al. analyserade k-RAS-status i plasmaprover från 308 avancerade NSCLC-patienter behandlade med cisplatin och docetaxel. Ingen skillnad i PFS (5,4 mot 5,7 månader, 0,2=0,2) eller OS (10,0 mot 9,0 månader, 0,5=0,5) detekterades mellan k-RAS vildtyp och k-RAS mutanta patienter . En annan studie analyserade retroaktivt 162 cytostatika-na-patienter med lokalt avancerad/metastatisk NSCLC som fick första linjens kemoterapi . Förekomst av k-RAS-mutationer påverkade inte svaret på kemoterapi (RR, 26,5% för K-RAS vildtyp kontra 25% för K-RAS-mutant; 0.87) inte heller tid till progression (TTP, 4,2 månader för K-RAS mutant kontra 4,7 månader för K-RAS vildtyp; https: / / =0,42). Vidare detekterades ingen signifikant skillnad i överlevnad mellan k-RAS vildtyp och K-RAS-muterade patienter (14, 5 mot 18, 5 månader för mutationspositiva respektive vildtyp K-RAS-patienter; 0, 52).

sammantaget indikerar dessa data att K-RAS-mutationer inte har någon roll som svarsprognos för standardkemoterapi i NSCLC och därför bör sådant test inte användas i klinisk praxis.

4.2. EGFR-TKIs

K-RAS är en kritisk nedströmseffektor av EGFR-vägen (Figur 2). Därför finns det en biologisk motivering som stöder hypotesen att NSCLC-tumörer med K-RAS-mutationer är inneboende resistenta mot EGFR-riktade terapier. Faktum är att mutationer i denna gen kan producera konstitutiv aktivering av Kinas som kan åsidosätta inhiberingen av EGFR-signalering. Initiala studier i små kohorter av NSCLC visade brist på svar på EGFR-TKI hos patienter som hade K-RAS-mutationer . Giaccone et al. analyserade k-RAS-status hos patienter behandlade med frontline erlotinib och fann att ingen av 10 muterade patienter svarade på anti-EGFR-behandling . Frånvaro av svar på erlotinib rapporterades i en annan fas II-studie på äldre patienter. I denna studie analyserades vävnadsprover från 41 patienter för K-RAS-mutationer och alla 6 identifierade muterade patienter var eldfasta mot erlotinib . Pao et al. undersökte rollen av K-RAS-mutationer i 60 lungadenokarcinom behandlade med gefitinib eller erlotinib; K-RAS-mutationer identifierades hos 9 (24%) av 38 patienter som var eldfasta mot något läkemedel, medan ingen mutation detekterades hos 21 känsliga patienter . En retrospektiv analys av K-RAS-mutationer hos patienter behandlade med EGFR-TKI utfördes av Massarelli et al. I denna studie hade 16 (22, 8%) av 70 patienter en k-RAS-mutation och alla (100%) hade progressiv sjukdom under behandlingen . Dessa studier föreslog en koppling mellan K-RAS-mutationer och en frånvaro av svar på EGFR-TKI. På senare tid visade två metaanalyser att närvaron av K-RAS-mutationer var associerad med brist på svar på EGFR-TKI hos NSCLC-patienter . Ändå var båda metaanalyserna otillräckliga för att bestämma sambandet mellan K-RAS-status och PFS och OS.

Figur 2

EGFR signalering väg.

tabell 3 rapporterar data om k-RAS mutationsstatus och dess samband med överlevnad i fas III-studier med anti-EGFR-terapi. I TRIBUTE-studien, som jämförde kemoterapi och kemoterapi plus erlotinib, hade patienter med K-RAS-mutationer signifikant kortare överlevnad vid behandling med kemoterapi plus erlotinib, vilket tyder på en möjlig skadlig effekt av TKI hos patienter som hade sådana mutationer . BR.21-studien, som utvärderade erlotinib jämfört med placebo i andra och tredje linjens inställning, visade en överlevnadsfördel för erlotinib i den totala populationen (6, 7 mot 4, 7 månader, HR 0, 70; P < 0, 001) . Tvåhundra och sex prover var tillgängliga för K-RAS-analys och i 16% av fallen upptäcktes en k-RAS-mutation. I Cox-modellen antydde interaktionen mellan k-RAS-mutationsstatus och behandling en brist på nytta av erlotinib hos patienter med mutationer (0,09<0,09). Det är viktigt att vid multivariat analys var närvaron av K-RAS-mutation inte prediktiv för en differentiell behandlingseffekt (0,13) .

en potentiell fördel i överlevnad producerad av erlotinib i K-RAS-muterad NSCLC har rapporterats i SATURN-studien, en stor fas III-studie som randomiserar 889 patienter som inte utvecklades efter första linjens kemoterapi, för att få erlotinib eller placebo som underhållsbehandling . Fyra hundra nittiotre (55,4%) tumörprover analyserades för K-RAS-mutationer. Patienter som behandlades med erlotinib upplevde längre PFS oavsett k-RAS-mutationsstatus, med en marginell även om inte signifikant överlevnadsförbättring i k-RAS-mutantpopulationen (HR 0, 79). En annan underhållsstudie, ATLAS-studien, utvärderade underhållsbehandling med bevacizumab plus placebo eller erlotinib hos metastatiska NSCLC-patienter som inte utvecklades efter 4 cykler av platinabaserad kemoterapi. Tillägget av erlotinib minskade signifikant risken för progression (HR 0, 72), med den högsta fördelen som observerades hos EGFR-muterade patienter . Analys av k-RAS-mutationer markerade längre PFS för K-RAS-vildtypspatienter behandlade med bevacizumab/erlotinib (HR 0,66, log-rank 2,0105) men ingen skillnad för K-RAS-mutanta patienter (HR 0,92, log-rank 2,0.76) mellan de två armarna. Slutligen, i INTEREST-studien, en stor fas III-studie som jämförde gefitinib och docetaxel som andrahandsbehandling vid metastaserad NSCLC, hade 18% av patienterna k-RAS-mutationer . Inga skillnader i PFS och svarsfrekvenser detekterades i båda behandlingsarmarna enligt K-RAS-status, utan tecken på någon differentiell överlevnadseffekt (0,51).

därför, även om patienter som har en k-RAS-mutation inte svarar på EGFR-TKI, kan en minimal överlevnadseffekt inte uteslutas. Av sådan anledning rekommenderas för närvarande inte K-RAS-testning för att utesluta en EGFR-TKI-behandling till någon NSCLC-patient.

4.3. Anti-EGFR monoklonal antikropp

en andra strategi som syftar till att hämma EGFR-signalering är användningen av monoklonala antikroppar som binder receptorns extracellulära domän. Två stora fas III-studier undersökte kombinationen av cetuximab, en humant Murin chimär Anti-EGFR IGG monoklonal antikropp, med kemoterapi kontra kemoterapi ensam . I FLEX-studien randomiserades 1125 patienter med EGFR som uttryckte avancerad NSCLC för att få första linjens cisplatin / vinorelbin med eller utan cetuximab . Tillsatsen av cetuximab till kemoterapi ledde till en signifikant men kliniskt marginell överlevnadsförbättring (11, 3 mot 10 månader, HR 0, 87, GHz=0, 044) med en ökad risk för toxicitet, särskilt febril neutropeni. Liknande resultat observerades i bms099-studien, en fas III-studie som slumpmässigt tilldelade 676 chemona pankreas NSCLC-patienter till karboplatin plus en taxan jämfört med samma kemoterapiregim plus cetuximab . I synnerhet inkluderades patienter i studien oavsett EGFR-uttryck. Även om en icke-signifikant trend mot längre överlevnad (9,6 mot 8,3 månader HR 0,89, 2=0,17) rapporterades, var den primära slutpunkten för förbättrad PFS i cetuximab-armen inte uppfylld (4,4 mot 4,2 månader, 0,2=0,2). Baserat på dessa studieresultat avvisade Europeiska läkemedelsmyndigheten (EMA) nyligen cetuximab-godkännande för avancerad NSCLC. Detta beslut belyser tydligt behovet av biomarkörer som är användbara vid val av patienter som potentiellt kan kandidat till cetuximab-terapi. En ny biomarköranalys av FLEX-studien har belyst en överlevnadsfördel hos NSCLC-patienter som överuttrycker EGFR även i frånvaro av en PFS-fördel . Detta ledde till en ny inlämning till EMA i mars 2011.

bristen på nytta av anti-EGFR monoklonala antikroppar hos kolorektala cancerpatienter med K-RAS-mutationer har visats . K-RAS-genens status har undersökts även i FLEX-och BMS099-studier. I BMS099-studien hade k-RAS-mutanta patienter som behandlades med cetuximab Plus kemoterapi en trend mot förbättrad PFS och OS än de som endast behandlades med kemoterapi . På samma sätt kunde K-RAS-gentestning i FLEX-studien inte identifiera patienter som inte gynnades av cetuximab och visade liknande överlevnad mellan patienter med K-RAS-mutant och vildtyp oavsett behandling .

dessa resultat visar att, till skillnad från kolorektal cancerfall, är det negativa prediktiva värdet av K-RAS-mutationer i NSCLC fortfarande oklart. En möjlig förklaring av K-RAS-mutationens olika roll i lung-och kolorektal cancer har nyligen föreslagits. Danenberg et al. analyserade k-RAS-mutationsstatus i 2693 kolorektala och lungprover . Överraskande detekterades olika typer av k-RAS-mutationer i lung-och kolorektal cancer, med en signifikant övervägande av DNA K-RAS-transversioner i NSCLC, sannolikt kopplade till tobaksexponering. Förhållandet mellan bastransversioner och övergångar var 3, 27 mot 0, 77 (0297>001) i NSCLC respektive kolorektal cancer. Tobak-karcinogenesassocierad g>t-transversioner (kodon 12 GGT>TGT plus GGT>GGT) representerade 61% av k-RAS-mutationerna i NSCLC och 39% i kolorektal cancer (GHz<0,001). Det är möjligt att det distinkta mutationsmönstret och den biologiska funktionen kan bidra till skillnader i prediktivt värde för cetuximab-terapi mellan NSCLC och kolorektal cancer.

5. Slutsats

k-RAS-mutationstestning är en validerad biomarkör i klinisk praxis för att förutsäga Anti-EGFR-behandlingsresultat vid kolorektal cancer. I en betydande del av NSCLC, särskilt adenokarcinom och rökare, är en K-RAS-mutation detekterbar, men dess prognostiska och prediktiva Roll förblir oklar. Även om denna händelse i allmänhet anses vara förknippad med en sämre prognos och resistens mot flera läkemedel, inklusive EGFR-TKI, är tillgängliga data motstridiga, vilket inte stöder användningen av K-RAS-testning i klinisk praxis för val av NSCLC.

tyvärr, även om K-RAS-mutationer är en av de vanligaste onkogenavvikelserna i humancancer, finns ingen specifik behandling för närvarande tillgänglig. Ett nytt hopp för K-RAS-mutanta patienter representeras av nya läkemedel som för närvarande undersöks i fas II-och III-studier . På senare tid upptäckte forskare en spricka i RAS: s molekylära Rustning, en bindande ficka av funktionell betydelse som kan ge den eftertraktade attackpunkten för ett terapeutiskt medel . Tjugofem föreningar med affinitet för bindning till RAS-onkoproteiner identifierades genom kärnmagnetisk resonansspektroskopi. Även om alla dessa föreningar visade svag affinitet för RAS-protein och oförmåga att helt slå ut onkoproteinet, representerar de den första generationen RAS-hämmare, vilket öppnar ett nytt anmärkningsvärt sätt för forskning av andra föreningar som kan förhindra RAS-aktivering. I väntan på nya läkemedel är det kontinuerliga samarbetet mellan grundforskare och kliniska forskare det mest relevanta sättet att ge hopp till våra cancerpatienter.

förkortningar

bekräftelse

delvis stödd av den italienska föreningen för cancerforskning (AIRC).