Abstract

Achtergrond: TRK-inhibitie is de standaardbehandeling voor patiënten met TRK-fusie-positieve solide tumoren. TRK kinase domein mutaties die de binding van het geneesmiddel belemmeren zijn veel voorkomende mechanismen van resistentie tegen 1ste generatie TRK remmers. Hoewel 2e generatie TRK remmers werden ontworpen om kinase inhibitie te behouden in deze setting, is de resistentie tegen deze middelen nog steeds slecht gekarakteriseerd.

Methoden en resultaten: Wij sequenceerden gepaarde tumorbiopten en serieel celvrij DNA (cfDNA) verzameld vóór de therapie en bij progressie van patiënten behandeld met 2e generatie TRK-remmers (selitrectinib of repotrectinib). Wij identificeerden 5 gevallen waarin de verwerving van xDFG (G667) TRKA-mutaties geassocieerd was met resistentie. Twee patiënten met tumoren die deze mutaties vertoonden vóór selitrectinib reageerden niet op de therapie, terwijl in drie andere gevallen deze mutaties ontstonden bij progressie naar selitrectinib of repotrectinib.

In-silico moleculaire modellering gecombineerd met moleculaire dynamische simulaties voorspelde dat TRKA xDFG substituties resistentie kunnen verlenen aan 2e generatie TRK remmers door het genereren van sterische hinder die de binding van het geneesmiddel in gevaar brengt. Dienovereenkomstig toonden in vitro kinase-assays aan dat de IC50 voor selitrectinib van TRKA xDFG-mutanten >12 tot >8000 maal hoger was dan de IC50 van ofwel TRKA wild type of de selitrectinib-gevoelige TRKA G595R solvent front mutant.

Interessant is dat onze gegevens ook suggereren dat TRKA xDFG-substituties conformatieveranderingen induceren die de inactieve (xDFG-out) conformatie van het kinase stabiliseren, waardoor het gevoelig wordt voor type II remming. In vitro microscopische thermoforese toonde aan dat de bindingsaffiniteit van type II TRK remmers (cabozantinib of foretinib) aan het TRKA G667C-mutant kinase 8-10 maal hoger was in vergelijking met de type I remmer selitrectinib. Vervolgens testten we de werkzaamheid van type II TRK-remmers tegen TRKA xDFG-mutanten in verschillende celmodellen. Een Bcan-Ntrk1-gedreven muismodel dat met CRISPR Cas9 de xDFG-mutaties tot expressie bracht, was gevoelig voor type II maar niet voor type I TRK-remmers. Vergelijkbare resultaten werden verkregen met behulp van een LMNA-NTRK1-positieve colorectale cellijn die de G667C-substitutie verkreeg na chronische behandeling met selitrectinib.

Type II TRK-inhibitor therapie bereikte complete en duurzame responsen ook in patiënt-afgeleide modellen met TRKA xDFG-gemedieerde resistentie tegen type I 2e-generatie middelen.

Conclusies: Onze studie legt een moleculaire schakelaar bloot die geïnduceerd wordt door xDFG-mutaties en die de gevoeligheid voor type I kinaseremmers beperkt door conformationele veranderingen die de inactieve xDFG-out kinasetoestand begunstigen. Deze schakelaar maakt de gemuteerde kinasen ook gevoelig voor type II remmers die deze inactieve conformatie effectief inhiberen. Deze resultaten bieden een paradigma voor de rationele ontwikkeling van 3e generatie TKIs die het probleem van conformationele resistentie aanpakken in tumoren die worden aangedreven door oncogene kinases.

Citation Format: 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 mutaties veroorzaken een gevoeligheidsverschuiving van type I naar II kinaseremmers . In: Proceedings of the Annual Meeting of the American Association for Cancer Research 2020; 2020 27-28 apr en 22-24 jun. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2020;80(16 Suppl):Abstract nr 5680.