PLoS ONE: FBXW7 Mutationer hos patienter med fremskreden kræft: Kliniske og molekylære karakteristika og resultater med mTOR Inhibitors

Abstrakt

Formål

FBXW7

er et tumorsuppressorgen ansvarlig til nedbrydning af flere proto-onkogener. Prækliniske data tyder på, at

FBXW7

mutationer sensibilisere celler til mTOR-hæmmere. Clinicopathologic karakteristika kræftpatienter med

FBXW7

mutationer og deres svar på mTOR-hæmmere fortsat ukendt.

Metoder

Brug multiplex gen paneler vi evaluerede, hvordan

FBXW7

mutation påvirkede kræft fænotype af patienter henvist til et fase i klinik starter januar 2012. Når det er muligt patienter positive for FBXW7 mutation blev behandlet med regimer, der indeholder en mTOR-hæmmere og deres resultater blev gennemgået.

Resultater

FBXW7

mutationer blev påvist i 17 af 418 patienter (4,0%). Blandt tumortyper med testet mere end 10 patienter,

FBXW7

mutationer forekom i kolorektal cancer (7/49; 14,3%), pladecellekræft af hoved og hals (2/18; 11,1%), lever (1 /13, 7,7%), og ovariecancer (1/40; 2,5%). Ingen kliniske, patologiske eller demografiske træk var karakteristisk for

FBXW7

-mutated patientpopulation. Mutationen forekom isoleret på kun 2/17 (12%) patienter, og

KRAS

blev hyppigt fundet som samtidig mutation, især hos patienter med colorektal cancer (6/7; 86%). Ti patienter blev behandlet på en protokol, der indeholder en mTOR-hæmmer, med en median tid til behandlingssvigt på 2,8 måneder (range, 1,3-6,8). En patient med leverkræft (fibrolamellar undertype) har fortsat en langvarig stabil sygdom i 6.8+ måneder.

Konklusion

Hos patienter med fremskredne kræftformer, somatiske mutationer i

FBXW7

normalt opstår med andre samtidige molekylære aberrationer, som kan bidrage til begrænsede terapeutiske effekt af mTOR-hæmmere

Henvisning:. Jardim DL, Wheler JJ, Hess K, Tsimberidou AM, Zinner R, Janku F, et al. (2014)

FBXW7

Mutationer hos patienter med fremskreden kræft: Kliniske og molekylære karakteristika og resultater med mTOR-hæmmere. PLoS ONE 9 (2): e89388. doi: 10,1371 /journal.pone.0089388

Redaktør: Jian Jian Li, University of California Davis, USA

Modtaget: August 28, 2013; Accepteret: 21 januar 2014; Publiceret: 19 feb 2014

Copyright: © 2014 Jardim et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering til at rapportere

konkurrerende interesser:.. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

identifikation af molekylære afvigelser, der er prædiktive for respons til målrettet terapi har været i fokus for intensiv forskning. Prækliniske data fra mange kræft cellelinjer og musemodeller har korreleret specifikke genetiske mutationer med følsomhed over for stoffer som hæmmer vejen formodet aktiveres i det muterede tilstand. [1], [2]. Faktisk har store terapeutiske fremskridt for nylig blevet gjort i onkologi skræddersy behandlingen til molekylære karakteristika nogle tumorer [3] -. [7] Derudover har strategien med at matche druggable genetiske abnormiteter med målrettede midler demonstreret effekt i paraply protokoller. [8], [9] Men meget stadig er ukendt med hensyn til effekten af ​​hidtil ukendte målrettede midler og hvordan genetiske ændringer kan oversættes til klinikken, og aktuelle prækliniske modeller er ufuldstændige. [10].

Omfattende omfattende molekylære profilering er kommercielt tilgængelig for kræftpatienter og nogle resultater tyder potentielle behandlingsmuligheder baseret udelukkende på de mutationer findes i testede tumorer. Etablering af en korrelation mellem den prækliniske aktivitet af målrettede midler med kliniske data er afgørende for at optimere denne tilgang.

FBXW7

er et tumorsuppressorgen, der er muteret i forskellige humane tumorer. [11] Dette gen koder for et F-box-protein er ansvarlig for ubiquitinering og omsætning af flere oncoproteiner og dets tab af funktion er blevet forbundet med genetisk ustabilitet og tumorvækst. [12], [13] mTOR er et af de substrater for

FBXW7

medieret proteinnedbrydning, og tab af funktion af

FBXW7

øger niveauerne af total og aktiveret mTOR. [14] Prækliniske data har antydet, at inaktivere mutationer af

FBXW7

kunne forudsige følsomhed over for mTOR-hæmmer rapamycin ,. [14], [15]; men deres kliniske anvendelighed fortsat ukendt.

Derfor undersøgte vi

FBXW7

mutationsstatus og kliniske og demografiske karakteristika for patienter med fremskreden kræft nævnt vores fase I kliniske forsøg Program og resultaterne af sådanne patienter behandlet med midler, rettet mod mTOR pathway.

patienter og metoder

patienter

Vi gennemgik de elektroniske patientjournaler på alle patienter med avancerede testet for solide tumorer

FBXW7

mutationer henvist til afdelingen for Investigational Cancer Therapeutics (fase i kliniske forsøg Program) på The University of Texas MD Anderson Cancer center starter i januar 2012. Patienter, der testes positive for

FBXW7

mutationer blev inkluderet i yderligere analyser. Patienter med kolorektal cancer, som er testet negative for

FBXW7

mutationer blev inkluderet som kontroller for kolorektal cancer undergruppe. Denne undersøgelse og alle tilhørende behandlinger blev gennemført i overensstemmelse med retningslinjerne i MD Anderson Institutional Review Board (IRB). Denne undersøgelse var en del af en paraply-protokol godkendt af MD Anderson IRB. Behovet for skriftligt informeret samtykke blev givet afkald på grund af den tilbagevirkende kraft af undersøgelsen.

vævsprøver og Mutation Analyse

FBXW7

mutationer blev undersøgt i arkivering formalin-fikseret, paraffinindlejrede vævsblokke eller materiale fra finnålsaspiration biopsier opnået fra diagnostiske og /eller terapeutiske procedurer. Alle histologier blev centralt revideret ved MD Anderson.

FBXW7

mutation analyse blev udført i forskellige kliniske Laboratory Improvement Ændring-certificerede laboratorier som en del af et gen panel analyse. Disse omfattede 182 gener i målrettet næste generation sekventering Foundation En platform (Foundation medicin, Cambridge, MA), 46 gener i Ion Torrent næste generation sekventering (Baylor s Cancer Genetics Laboratory, Houston, TX) og 53 gener i Sequenom Mass ARRAY platform ( Knight Diagnostics, Portland, OR). Oplysninger om mutationer i andre end gener

FBXW7

opdaget i disse multipleks paneler blev også registreret.

Behandling og evaluering

patienter med

FBXW7

mutationer var tilmeldt, når det er muligt, i kliniske forsøg, der indeholder hæmmere af mTOR pathway, især testprotokoller rapalogs, menes at være primært anti-mTORC1 agenter. Behandlingen fortsatte indtil sygdomsprogression, tilbagetrækning af samtykke fra patienten, kliniske vurdering skønner nødvendigheden af ​​at fjerne en patient fra et klinisk forsøg, eller udvikling af uacceptabel toksicitet eller død.

blev udført kliniske vurderinger, som angivet i hver protokol , typisk før påbegyndelse af behandlingen og derefter, på et minimum, ved begyndelsen af ​​hver ny behandlingscyklus. Behandling respons blev vurderet ved hjælp af computertomografi scanninger, magnetisk resonans og /eller positronemissionstomografi scanninger ved baseline før behandlingsstart og derefter hver 2 cykler (6-8 uger). Alle røntgenbilleder blev læst på Institut for radiologi på MD Anderson og revideret på Institut for Investigational Cancer Therapeutics tumor måling klinik. Svarene blev kategoriseret hjælp RECIST på grundlag af specifikke protokol krav [16], [17], og blev rapporteret som bedste svar, der defineres som den maksimale krympning af tumor eller stabilisering af sygdommen i løbet af alle de vurderinger opnåede.

Statistisk analyse

Patient karakteristika, herunder demografi, tumortype,

FBXW7

mutation status og tilhørende genetiske abnormiteter blev sammenfattet ved hjælp frekvensfordelinger og procenter. Fishers eksakte test blev anvendt til at vurdere sammenhængen mellem kategoriske variable og

FBXW7

mutation status. Tid til behandlingssvigt (TTF) blev defineret som intervallet fra starten af ​​behandlingen til behandlingsophør eller anden grund, herunder sygdomsprogression, behandling toksicitet, patient præference, læge dom eller død. The Wilcoxon signed rank test vurderes TTF forskelle inden patienter. Alle tests var to-sidet, og P 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af S + downloads, ver 8.2 (TIBCO Software Inc, Houston, TX).

Resultater

Patient Kendetegn

De tumorer fra 418 patienter med fremskreden cancer blev vurderet til

FBXW7

mutationer ved hjælp af forskellige multigenfamilier paneler, og i 17 (4,0%) en mutation i

FBXW7

blev identificeret. Af disse 17 patienter, 9 (52%) var mænd og 7 (41%) havde colorectal cancer. Det mediane antal tidligere behandlinger, før indledende vurdering i fase I klinikken var 2 (0-9). Patient karakteristika er sammenfattet i tabel 1 og 2. Følgende tumortyper havde mere end 10 patienter testet og ingen

FBXW7

mutation opdaget: adenoide cystisk (n = 14), brystkræft (n = 37), gastroøsofageal ( n = 29), lunge (n = 15), nyre (n = 10) og bløddelssarkom (n = 61). Vi testede en blandet af primære og metastatiske tumorer og af de 17 positive prøver 12 (71%) blev afledt fra primær og 5 (29%) ud fra metastatiske læsioner. Forekomsten af ​​

FBXW7

mutation var ens i prøver fra primære og metastatiske tumorer.

Samtidige Mutationer

Genetiske abnormiteter analyseres ved hjælp af forskellige multiplex gen analyser afsløret isoleret

FBXW7

mutationer i 2 af 17 (12%) patienter. Den hyppigste samtidig genetisk abnormitet var

TP53

mutation i 10 (59%) patienter. Andre hyppigt forekommende abnormiteter var

KRAS

,

PIK3CA

APC

mutationer (tabel 1 og 2).

Sammenligning af Kliniske og mutations Egenskaber

Da 7 ud af 17 (41%) patienter med

FBXW7

mutationer havde kolorektal cancer, vi sammenlignet de kliniske, patologiske og mutationsmønstre egenskaber mellem den kolorektal cancer befolkning og de ikke-kolorektal cancer patienter med mutation (tabel 3). Derudover 41 patienter med kolorektal cancer uden

FBXW7

mutation blev anvendt som en kontrolgruppe. Af de 10 patienter med andre end kolorektal kræft og

FBXW7

mutationer, ingen (0%) havde samtidige

KRAS

mutationer eller APC-mutationer sammenlignet med 6/7 (86%) patienter med KRAS-mutationer og 3/7 (43%) med APC mutationer i colorektal cancer gruppen (p = 0,0006 og p = 0,022 henholdsvis tabel 3). Der blev ikke observeret nogen statistiske forskelle i køn, etnicitet, alder og typen af ​​metastaser mellem disse grupper.

Behandling af patienter med mTOR-hæmmere

Af de 17 patienter med

FBXW7

mutationer, 10 (59%) blev inkluderet i fase i protokoller, herunder mTOR-hæmmere kombineret med andre midler (tabel 2). Alle disse patienter var evaluerbare for reaktion. De doser af mTOR-hæmmere varierede fra 50 til 100% af den maksimalt tolererede dosis eller den højeste forventede dosis, når den dosisøgning var i gang på tidspunktet for analysen. Alle doser blev anset for at være aktiv på grundlag af tidligere erfaringer med lægemidlerne. Der var ingen delvis eller komplet respons og 7 (70%) havde stabil sygdom (SD) som deres bedste respons, herunder 2 (20%) patienter med længerevarende SD varer mere end 16 uger (figur 1).

(A) svarene fra patienter, der var positive for

FBXW7

mutationer. (B) Svar af kolorektal cancer patienter negative for

FBXW7

mutationer. Samtidig

KRAS

PIK3CA

mutationer er angivet.

Den mediane TTF for kohorte af 10 patienter med

FBXW7

mutationer behandlet med mTOR hæmmere var 2,8 måneder (1.3-6.8), herunder en patient stadig bliver behandlet på tidspunktet for denne analyse. Alle disse patienter havde modtaget tidligere behandlinger og en tendens til en værre TTF på mTOR-hæmmer protokoller blev opdaget i forhold til behandlingen umiddelbart før forelæggelse for fase I Clinic (TTF = 5,7 måneder [1,3-18] fra deres tidligere behandling versus 2,8 måneder [1,3-6,8] fra en mTOR-baseret behandling, p = 0,055). Notatet patienten med den højeste TTF mens en mTOR-baserede regime havde en svulst, der ikke huser

KRAS

mutationer. På grund af den lille prøvestørrelse, kunne vi ikke finde en forskel i median TTF på mTOR terapi mellem patienter med

FBXW7

mutation, med eller uden samtidig

KRAS

mutationer (median TTF = 3,0 og 2,7 måneder, henholdsvis p = 0,99).

Sammenligning af Outcomes for kolorektal patienter behandlet med mTOR-hæmmere

i alt 4 patienter med kolorektal cancer og en

FBXW7

mutation blev behandlet med en mTOR-hæmmer og 3 patienter (75%) havde SD som deres bedste svar. Af de 41 patienter med colorectal cancer uden

FBXW7

mutation, 12 (29%) blev inkluderet på en protokol med en mTOR-hæmmer og 4 (33%) havde SD (figur 1). Medianen TTF af

FBXW7

-positive kolorektal cancer patienter var 3,3 måneder (1.4-4.4) på ​​mTOR-hæmmere versus 1,8 måneder (0.6-4.9) for

FBXW7

-negative patienter med kolorektal cancer ( p = 0,27).

diskussion

FBXW7

mutationer blev fundet i 17 ud af 418 (4,0%) patienter henvist til vores fase i enhed med forskellige avancerede tumortyper. Selvom tarmkræft ikke var den mest udbredte kræftform blandt patienterne, det bestod det største antal patienter testet positive for

FBXW7

mutationer. Ingen særlige demografiske eller patologisk funktion var karakteristisk for

FBXW7

-mutated befolkning i vores stikprøve, men vi fandt, at mutationen sjældent forekommer i isolation, især i kolorektal cancer. Vores serie afslørede en samlet lav aktivitet af mTOR-hæmmere hos patienter med

FBXW7

mutationer, kontrasterende med tidligere prækliniske data.

Tidligere undersøgelser afsløret

FBXW7

mutationer i ca. 6 % af kræftpatienter. En væsentlig variation i frekvensen af ​​mutation blandt tumortyper blev også beskrevet, med den højeste mutationsfrekvens i cholangiocarcinom (30%), efterfulgt af gastrointestinale tumorer (herunder kolorektal kræft), og endometriske og prostatacancer, i området fra 4-15 .% [18] – [21]

i maj 2013 Katalog over somatiske mutationer i Cancer (COSMIC) database rapporterede en samlet frekvens af

FBXW7

mutation i 4% af. cancerpatienter, der er identiske med vores data. [22] De højeste frekvenser var i galde tumorer (22%), endometrie (11%), urin (8%), og tarmkræft (7%). Vores undersøgelse viste den højeste frekvens af

FBXW7

mutation i kolorektal cancer (14,3%). Vi har detekteret også denne mutation i endometrie (1/7 patienter) og blærekræft (1/8 patienter), men ingen af ​​de 3 patienter testet med cholangiocarcinoma nærede en

FBXW7

mutation. Notatet vores data beskrive en

FBXW7

mutation i leverkræft, specifikt en fibrolamellar variant, og også i sjældne tumorer, såsom lungehindekræft og teratom. I COSMIC testet database prøver afledt af primære tumorer, mens der i vores undersøgelse prøver fra metastatiske tumorer også blev testet.

FBXW7

mutationer som enkelte molekylære abnormiteter var sjældne i vores undersøgelse, som kunne afspejle vanskeligheden ved målretning denne mutation med midler blokerer single pathways. Faktisk forekomst af samtidige mutationer i

TP53 Hotel (59%),

KRAS Hotel (35%) og

PIK3CA Hotel (18%) i vores patienter med

FBXW7

mutationer var højere end tidligere rapporteret med teknologier forud multiplex genomiske teknologier, som havde begrænset sporingskapaciteten. En tidligere undersøgelse beskrev følgende forekomst af mutationer på de samme gener:

TP53

, 37%,

KRAS

, 18% og

PIK3CA

10%, hhv. [8].

Forekomst af samtidige

KRAS

mutationer blev oftere ses i kolorektal cancer patienter med

FBXW7

mutationer i forhold til ikke-kolorektal gruppe. Analysen af ​​en kontrolgruppe af kolorektal patienter, der testede negativ for en

FBXW7

mutation viste, at denne forening var faktisk på grund af den høje forekomst af

KRAS

mutationer i vores kolorektal cancer befolkning og derfor kan vi ikke konkludere om nogen mulig sammenhæng mellem disse mutationer.

vi beskrev en lignende tidligere rapporteret [18] mønster af

FBXW7

mutation findes i COSMIC database. Langt størstedelen af ​​de detekterede i vores undersøgelse mutationer var enlige nucleotidændringer, hovedsagelig missense-substitutioner. Af disse var de mest almindelige mutationer findes i to mutationsmønstre hotspots i Arg

465 og Arg

479 codoner. Interessant nok vores serie af patienter med mere avancerede og resistente solide tumorer havde en højere frekvens af nonsens substitutioner end tidligere beskrevet. [18] Da de funktionelle konsekvenser af begge typer af udskiftninger ikke er godt sammenlignes i litteraturen er det svært at spekulere over de mulige konsekvenser af dette fund.

I betragtning af at de fleste af disse mutationer er inden for WD40 domænet ansvarlig for anerkendelse af substrater af

FBXW7

eller resultere i et stop af oversættelsesprocessen før optagelse i dette domæne,

FBXW7

mutationer forventes at inaktivere den oversatte protein. [11] De fleste

FBXW7

mutationer er heterozygote, men fordi protein dimeriserer, hvordan de påvirker protein funktionalitet varierer. [23] Mutationer, der resulterer i tilbageholdelse af dimeriseringsdomænet kan have en dominant negativ effekt, der er mere skadelig end mutationer, der resulterer i allel deletioner eller præmature stopkodoner. [11] Derfor ligner andre druggable onkogenisk aberration, forventes det, at de funktionelle konsekvenser af

FBXW7

mutationer upon substrater er meget varierende, og reaktioner på målrettede behandlinger kan også være heterogen. [24], [25].

Når vi evaluerede respons på mTOR-hæmmere i en undergruppe af patienter med tumorer huser

FBXW7

mutationer, variable responser blev påvist. Tidligere undersøgelser har vist, at tumorcellelinier med

FBXW7

genmutationer er følsomme over for rapamycin [14], hvilket antyder en potentiel rationale til behandling af sådanne tumorer med mTOR-hæmmere. Samlet, men vi fandt kun begrænset aktivitet i fase I forsøg med mTOR-hæmmere i denne population. Den TTF for den samlede befolkning var 2,8 måneder, hvilket var værre end TTF på behandlingsformer bruges umiddelbart forud for optagelse i fase I-protokoller med mTOR-hæmmere. Fraværet af tumor respons med mTOR-hæmmere indikerer også en mangel på aktivitet af mTOR-hæmmere for

FBXW7

positive patienter. Det er vigtigt at bemærke, at vores data er begrænset til mTORC1 hæmmere, som har nogle betænkeligheder med at re-aktivering af mTOR pathway ved tilbageførsel af en feed-back loop. [26].

Af interesse, en patient med en ildfast fibrolamellar hepatocellulært carcinom demonstrerede længerevarende SD til 6,8 måneder på sirolimus baseret kombination og er stadig på behandling på tidspunktet for denne rapport. Denne patient var den eneste blandt dem behandlet med mTOR-hæmmere, som havde

FBXW7

mutation uden andre samtidige molekylære abnormiteter. Det er plausibelt, at i lighed med andre maligniteter samtidige molekylære aberrationer kan føre til aktivering af andre molekylære veje, som kan føre til terapeutisk modstand. [24], [27] Specifikt for mTOR-hæmmere, er det blevet vist, at

KRAS

mutation er en mekanisme af resistens selv i nærvær af sensibiliserende mutationer, såsom

PIK3CA

mutationer. [24], [28], [29] Derfor fravær af samtidige mutationer sammen med en bedre forståelse af funktionelle konsekvenser af bestemte mutation typer kan være afgørende for patient selektion for mTOR-hæmmere.

En undersøgelse antydede, at rapalogs kan forsinkelse

FBXW7

induceret tumorigenese [30], men det er ikke klart, om disse stoffer producere en cytoreduktive effekt. Indhentning stabilisering sygdom som bedste svar i vores undersøgelse peger på en retning, hvor mTOR-hæmmere ikke er i stand til at producere tumorale reduktioner af

FBXW7

positive tumorer. Desuden ingen reagerede i vores befolkning kombineret med en kort periode sygdomskontrol antyder igen at andre end PI3K /AKT /mTOR pathways give resistens mod mTOR-baserede terapier. I modsætning til prækliniske modeller var

FBXW7

studeres som en isoleret hændelse, viste vi, at den prædiktive oplysninger, der genereres med disse modeller ikke oversætte nødvendigvis til

in vivo

sammenhæng. Der er mange mulige årsager (herunder sammenslutning af samtidige mutationer, stromale effekter blandt andre), som udelukker gyldigheden af ​​de prækliniske data for behandling-baserede beslutninger. Disse modeller er hovedsagelig hypotese generering og bør fremme udviklingen af ​​kliniske protokoller til at teste de potentielle resultater, som de genererer.

Begrænsningerne af denne undersøgelse er dens tilbagevirkende kraft, lille stikprøvestørrelse, og inddragelse af protokol behandlinger, der var ikke udelukkende mTOR inhibitorer. Derudover en mulig selektionsbias og fravær af randomisering at studere narkotika karakteriserer denne undersøgelse som eksplorativ karakter. Men for at vi ved, er dette den første serie rapportering af kliniske karakteristika og behandlingsresultater af en

FBXW7

-mutated kræftpatient befolkning. Yderligere serien er nødvendige for bedre at forstå terapeutiske alternativer, der kan bruges til at målrette denne mutation, ved at udforske brugen af ​​alternativer til mTOR-1 hæmning og korrelere

FBXW7

mutationer med mTOR-aktivering

in vivo

. Det er en stærk mulighed, at flere onkogener er reguleret af

FBXW7

, herunder MYC, Notch, Jun og cyclin E. Således målretning forskellige veje ud over den mTOR pathway kan være nødvendigt for effektivt at dræbe kræftceller i tumorer drevet af

FBXW7

ændringer. [11].

Som konklusion, vi viste, at

FBXW7

mutationer findes i flere typer af solide tumorer. Hertil kommer, at forskellige typer af

FBXW7

mutationer sandsynligvis relateret til forskellige funktionelle virkninger, som

FBXW7

mutation har på protein funktionalitet. Også den hyppige samtidigheden af ​​andre onkogen mutationer giver udfordringer til at målrette tumorer huser

FBXW7

abnormiteter. De fleste patienter med

FBXW7

mutationer havde begrænset gavn af mTOR baserede behandlingsformer; Men studerer mTOR-hæmmere i kræft mangler samtidige molekylære abnormiteter samt beskriver funktionelle konsekvenser af specifikke

FBXW7

mutation undertyper berettiger yderligere undersøgelser.

anerkendelser

Forfatterne anerkender Joann Aaron , MA, på Institut for Investigational Cancer Therapeutics til redaktionel støtte.