Abstract

Hinder: TRK-hämning är standardbehandling för patienter med TRK-fusions-positiva solida tumörer. Mutationer i TRK-kinasdomänen som försämrar läkemedelsbindningen är vanliga mekanismer för resistens mot första generationens TRK-hämmare. Medan andra generationens TRK-hämmare utformades för att bibehålla kinashämning i denna miljö är resistensen mot dessa medel fortfarande dåligt karakteriserad.

Metoder och resultat: Vi sekvenserade parade tumörbiopsier och seriellt cellfritt DNA (cfDNA) som samlats in före behandling och vid progression från patienter som behandlats med andra generationens TRK-hämmare (selitrectinib eller repotrectinib). Vi identifierade 5 fall där förvärvet av xDFG (G667) TRKA-mutationer var associerat med resistens. Två patienter vars tumörer bar dessa substitutioner före selitrectinib svarade aldrig på behandlingen, medan ytterligare tre fall förvärvade dessa mutationer vid progression till antingen selitrectinib eller repotrectinib.

Insilico-molekylär modellering i kombination med molekyldynamiska simuleringar förutspådde att TRKA xDFG-substitutioner kan ge resistens mot TRK-hämmare av 2:a generationens TRK-hämmare genom att generera sterisk hindring som äventyrar läkemedelsbindningen. Följaktligen visade in vitro kinaseanalyser att IC50 för selitrectinib hos TRKA xDFG-mutanter var >12 till >8000 gånger högre jämfört med IC50 för antingen TRKA vildtyp eller den selitrectinib-känsliga TRKA G595R-lösningsfronten-mutanten.

Interessant nog tyder våra data också på att TRKA xDFG-substitutioner inducerar konformationsförändringar som stabiliserar kinasets inaktiva (xDFG-out) konformation och därmed gör det känsligt för typ II-hämning. In vitro mikroskalig termofores visade att bindningsaffiniteten hos typ II TRK-hämmare (cabozantinib eller foretinib) till det TRKA G667C-muterade kinaset var 8-10 gånger högre jämfört med typ I-hämmaren selitrectinib. Vi testade sedan effekten av typ II TRK-hämmare mot TRKA xDFG-mutanter i olika cellmodeller. En Bcan-Ntrk1-driven musmodell som knockats in med CRISPR Cas9 för att uttrycka xDFG-mutationerna var känslig för typ II- men inte för typ I TRK-hämmare. Liknande resultat erhölls med hjälp av en LMNA-NTRK1-positiv kolorektal cellinje som förvärvade G667C-substitutionen vid kronisk selitrectinib-behandling.

Typ II TRK-hämmarbehandling uppnådde kompletta och varaktiga svar även i patientavledda modeller med TRKA xDFG-medierad resistens mot typ I-medel av andra generationen.

Slutsatser: Vår studie avslöjar en molekylär switch inducerad av xDFG-mutationer som begränsar känsligheten för typ I kinashämmare genom konformationsförändringar som gynnar det inaktiva xDFG-out kinastillståndet. Samma switch gör i sin tur dessa muterade kinaser känsliga för typ II-hämmare som effektivt engagerar denna inaktiva konformation. Dessa resultat utgör ett paradigm för en rationell utveckling av tredje generationens TKI som tar itu med problemet med konformationsresistens i tumörer som drivs av onkogena kinaser.

Citatformat: Emiliano Cocco, Ji Eun Lee, Srinivasaraghavan Kannan, Alison M. Schram, Helen H. Won, Sophie Shifman, Amanda Kulick, Laura Baldino, Eneda Toska, Sabrina Arena, Benedetta Mussolin, Ram Kannan, Neil Vasan, Alexander N. Gorelick, Michael F. Berger, Yi Liao, Uwe Rix, Alberto Bardelli, Jacklyn Hechtman, Elisa de Stanchina, David M. Hyman, Chandra Verma, Andrea Ventura, Alexander Drilon, Maurizio Scaltriti. TRK xDFG-mutationer utlöser en känslighetsomvandling från typ I- till II-kinashämmare . I: Proceedings of the Annual Meeting of the American Association for Cancer Research 2020; 2020 Apr 27-28 och Jun 22-24. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2020;80(16 Suppl):Abstract nr 5680.