Abstract

Hintergrund: Die TRK-Inhibition ist die Standardtherapie für Patienten mit TRK-Fusions-positiven soliden Tumoren. TRK-Kinase-Domänenmutationen, die die Medikamentenbindung beeinträchtigen, sind häufige Resistenzmechanismen gegen TRK-Inhibitoren der ersten Generation. TRK-Inhibitoren der 2. Generation wurden entwickelt, um die Kinasehemmung in dieser Situation aufrechtzuerhalten, aber die Resistenz gegen diese Wirkstoffe ist immer noch schlecht charakterisiert.

Methoden und Ergebnisse: Wir sequenzierten gepaarte Tumorbiopsien und serielle zellfreie DNA (cfDNA), die vor der Therapie und bei Fortschreiten der Erkrankung von Patienten gesammelt wurden, die mit TRK-Inhibitoren der zweiten Generation (Selitrectinib oder Repotrectinib) behandelt wurden. Wir identifizierten 5 Fälle, in denen der Erwerb von xDFG (G667) TRKA-Mutationen mit Resistenz verbunden war. Zwei Patienten, deren Tumoren diese Substitutionen vor der Behandlung mit Selitrectinib trugen, sprachen nie auf die Therapie an, während drei weitere Fälle diese Mutationen nach der Behandlung mit Selitrectinib oder Repotrectinib erwarben.

In-silico-Molekularmodellierung in Verbindung mit molekulardynamischen Simulationen sagte voraus, dass TRKA-xDFG-Substitutionen eine Resistenz gegen TRK-Inhibitoren der zweiten Generation bewirken können, indem sie eine sterische Hinderung erzeugen, die die Medikamentenbindung beeinträchtigt. Dementsprechend zeigten In-vitro-Kinase-Assays, dass die IC50 für Selitrectinib von TRKA-xDFG-Mutanten >12 bis >8000-fach höher war als die IC50 entweder des TRKA-Wildtyps oder der Selitrectinib-sensitiven TRKA-G595R-Lösungsmittelfrontmutante.

Interessanterweise deuten unsere Daten auch darauf hin, dass die xDFG-Substitutionen von TRKA Konformationsänderungen hervorrufen, die die inaktive (xDFG-out) Konformation der Kinase stabilisieren und sie somit für eine Typ-II-Hemmung sensibilisieren. Die In-vitro-Thermophorese im Mikro-Maßstab ergab, dass die Bindungsaffinität von TRK-Inhibitoren vom Typ II (Cabozantinib oder Foretinib) an die TRKA G667C-mutierte Kinase 8-10-fach höher war als die des Typ-I-Inhibitors Selitrectinib. Anschließend testeten wir die Wirksamkeit von Typ-II-TRK-Inhibitoren gegen TRKA-xDFG-Mutanten in verschiedenen Zellmodellen. Ein Bcan-Ntrk1-gesteuertes Mausmodell, das mittels CRISPR Cas9 zur Expression der xDFG-Mutationen geknockt wurde, war empfindlich gegenüber TRK-Inhibitoren vom Typ II, nicht aber vom Typ I. Ähnliche Ergebnisse wurden mit einer LMNA-NTRK1-positiven kolorektalen Zelllinie erzielt, die die G667C-Substitution bei chronischer Selitrectinib-Behandlung erworben hatte.

Typ-II-TRK-Inhibitor-Therapie erzielte vollständige und dauerhafte Reaktionen auch in Patientenmodellen mit TRKA-xDFG-vermittelter Resistenz gegen Typ-I-Wirkstoffe der zweiten Generation.

Schlussfolgerungen: Unsere Studie deckt einen durch xDFG-Mutationen induzierten molekularen Schalter auf, der die Empfindlichkeit gegenüber Typ-I-Kinaseinhibitoren durch Konformationsänderungen einschränkt, die den inaktiven xDFG-out-Kinasezustand begünstigen. Derselbe Schalter wiederum sensibilisiert diese mutierten Kinasen für Typ-II-Inhibitoren, die diese inaktive Konformation wirksam angreifen. Diese Ergebnisse liefern ein Paradigma für die rationale Entwicklung von TKI der dritten Generation, die das Problem der Konformationsresistenz in Tumoren angehen, die von onkogenen Kinasen angetrieben werden.

Zitierformat: 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-Mutationen lösen einen Empfindlichkeitswechsel von Typ-I- zu Typ-II-Kinaseinhibitoren aus. In: Proceedings of the Annual Meeting of the American Association for Cancer Research 2020; 2020 Apr 27-28 and Jun 22-24. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2020;80(16 Suppl):Abstract nr 5680.