Impact factor: 5.7（2022）

Published online：2024-4-23 

研究背景      

合成致死是近几年抗肿瘤药物开发热门领域，ATM和Rad3相关激酶（ATM and Rad3 related，ATR）被业界认为是继PARP后最有希望的合成致死靶点之一。ATR是DNA损伤修复通路的核心成员，与多种临床抗肿瘤药物耐药有关，如铂类、吉西他滨及 PARP 抑制剂等重磅品种。

目前很多高风险的儿童实体肿瘤治愈率很低，这类肿瘤的治疗方法包括根据肿瘤的病理类型和风险分层，结合手术、放疗和化疗的综合治疗，但这种积极的多模式治疗方法常常会导致长期严重的并发症，因此迫切需要确定新的治疗方法。Elimusertib(原名 BAY-1895344)是一种高选择性 ATR抑制剂,具有潜在的抗癌活性，但儿童实体肿瘤相关研究少有报道。研究者通过38个细胞系和32个来自常见儿童实体瘤的患者源性异种移植（Patient-derived xenografts ，PDX）模型评估Elimusertib的临床前药效。 

研究结果

1、Elimusertib抑制儿童实体肿瘤细胞系增殖

为研究Elimusertib在儿童实体肿瘤中的治疗潜力，研究者用Elimusertib处理了36个源自多种儿童肿瘤的细胞系，并绘制了量效曲线。半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration，IC50)值在2.687到395.7 nmol/L之间，这些浓度远低于人类患者的血浆浓度，表明Elimusertib可能在体内发挥类似的抗肿瘤作用（图A-C）。 

在大多数癌细胞系中，Elimusertib在较低浓度下就能抑制细胞活力（图D）。 

研究者对显示在Elimusertib处理组中表现敏感的肿瘤细胞系进行了平板克隆形成实验（图E和F），Elimusertib处理的细胞与DMSO对照组相比，形成克隆的能力明显降低。 

2、Elimusertib抑制儿童实体肿瘤细胞系DNA损伤的修复 

为研究Elimusertib对儿童癌细胞系的影响，研究者在一组细胞系中测量了Elimusertib处理（20nmol /L，72h)后细胞的DNA损伤。微核是基因组不稳定性的一个指标。在用Elimusertib处理细胞后，细胞系显示出更高的微核率(图G和H)，表明存在DNA损伤。 

TUNEL和PI共染色表明，在用Elimusertib孵育的细胞中，DNA片段化的细胞比例增加，表明受损DNA和凋亡DNA片段的积累(图I和J)。 

研究人员研究了Elimusertib对细胞周期的影响，结果显示Elimusertib导致S期细胞比例的减少；除了IMR-5/75细胞系，其余细胞系G2-M期细胞比例增加(图K和L) 

综上所述，在这些儿童实体肿瘤细胞系模型中，Elimusertib阻止了复制应激相关DNA损伤的修复，导致基因组不稳定，最终导致细胞凋亡。 

3、融合蛋白表达和高MYCN水平与Elimusertib敏感性相关    

由于ATR是修复复制应激诱导的DNA损伤的关键，研究者测试了不同水平ATR介导的复制应激反应信号的细胞系对Elimusertib的敏感性。对ATR抑制剂的敏感性可能受到癌症中常见的遗传畸变的影响，如TP53或ATM丢失、PGBD5、MYC(N)表达或融合癌蛋白如EWS - FLI1和PAX3-FOXO1。在NB细胞系中，无论是在ecDNA上还是在均匀染色区域，MYCN扩增、融合蛋白(如EWS-FLI1或PAX3-FOXO1)的表达和TP53缺陷与Elimusertib敏感性相关(图M)。因此，ATR抑制剂敏感性生物标志物的存在也与儿童肿瘤细胞系的Elimusertib敏感性相关。 

4、Elimusertib对大多数儿童实体肿瘤PDX荷瘤小鼠的肿瘤生长具有抑制作用 

研究者使用PDX模型测试Elimusertib的临床前抗肿瘤活性(图A)，7例腺泡性横纹肌肉瘤 (alveolar rhabdomyosarcoma，ARMS)、5例NMNA-NB、4例MNANB、4例胚胎性横纹肌肉瘤 (embryonic rhabdomyosarcoma，ERMS)、3例骨肉瘤（osteosarcomas，OS）、1例表达DUX基因的CIC重排肉瘤（CIC-DUX）、8例尤文肉瘤（Ewing sarcoma ，EWS) 。 

一些PDX模型来自同一肿瘤，但在治疗前后收集(EWS_3a和EWS_3b)或顺序复发(ERMS_2a, ERMS_2b和ERMS_2c)。研究者使用在临床试验中使用的方案治疗小鼠（Elimusertib 40 mg/kg，每天两次，灌胃，治疗3天停4天，持续28天）。根据实体肿瘤疗效评价标准（Response Evaluation Criteria in Solid Tumors，RECIST），两种PDX模型达到完全缓解(CR)，两种PDX有部分缓解(PR)，14种PDX 为稳定型疾病(SD)，16例PDX为进行性疾病(PD）（图B-D)。 

在所有病例中，与对照小鼠相比，单药Elimusertib治疗足以显著延缓肿瘤生长。综上所述，Elimusertib单药治疗在儿童实体瘤PDX模型中具有抗肿瘤活性。 

 5、Elimusertib治疗延长了儿童实体瘤PDX荷瘤小鼠的无进展生存期 

研究者评估了Elimusertib治疗后PDX荷瘤小鼠的无进展生存期(progression-free survival，PFS)。Elimusertib将不同肿瘤PDX荷瘤小鼠的中位PFS从7天延长至20天(图A)。 

Elimusertib延长了所有肿瘤实体PDX荷瘤小鼠的总生存期，未治疗组和Elimusertib治疗组的中位总生存期分别为19天和31天。对于某些肿瘤实体，如ARMS、ERMS、NMNA NB和OS，治疗组在30天的总生存率显著高于对照组，超过75%的总生存率（Overall survival，OS）。因此，Elimusertib单药治疗可延缓肿瘤生长，从而显著提高各种儿童实体瘤模型的PFS和OS。 

6、Elimusertib可降低儿童实体瘤PDX荷瘤小鼠肿瘤细胞的增殖 

为了评估Elimusertib治疗对PDX荷瘤小鼠的影响，研究者对32例PDX荷瘤小鼠中的21例在Elimusertib治疗结束时进行了肿瘤组织免疫组化染色。Elimusertib治疗组PDX荷瘤小鼠肿瘤组织中Ki-67阳性细胞(增殖细胞的指标)比例明显低于对照组(图A和B)，这与体外处理Elimusertib后观察到的细胞增殖减少一致。 

根据RECIST标准定义，对Elimusertib治疗敏感的PDX荷瘤小鼠肿瘤组织ki-67阳性细胞比例更低(图C)。对Elimusertib敏感较差的PDX中，Elimusertib治疗后Ki-67染色与对照组差异不显著(图D)。 

对Elimusertib治疗越敏感的PDX荷瘤小鼠，细胞增殖降低的得更明显。因此，Elimusertib导致Ki-67表达降低，表明肿瘤细胞增殖发生改变，这也与体内肿瘤反应呈正相关。 

7、在临床前儿童实体瘤模型中，Elimusertib显示出比SoC治疗方案更强的抗肿瘤作用 

为了评估Elimusertib的临床潜力，研究者比较了Elimusertib和标准疗法（Standard of Care，SoC）在PDX模型中的抗肿瘤作用。大多数PDX模型对单一的SoC化疗相对无反应，这与PDX来源的患者先前使用SoC化疗有关。一些相对SoC耐药的PDX模型对Elimusertib反应良好，这表明对当前SoC治疗产生耐药的患者仍可能使用Elimusertib治疗。研究者比较了Elimusertib治疗后PFS与SoC化疗药物的变化(图B-F)，结果显示Elimusertib延长了所有ARMS的PFS（图B）。 

因此，临床上Elimusertib在许多儿童实体肿瘤中可能具有抗肿瘤作用。 

8、SoC治疗中产生的基因突变可导致PDX模型对Elimusertib的易感性发生变化 

研究者使用全外显子测序对一部分PDX模型进行了基因特征分析，确定了遗传改变与不同个体的治疗反应无关（图A-F）。 

研究者将分析重点放在了来自同一患者且对Elimusertib反应差异较大的PDX模型进行研究（图G和H）。 

从一位ERMS患者临床治疗后顺序复发进程中获取三个ERMS PDX（ERMS_2a-c），但对Elimusertib的反应截然不同，最佳反应仅在反应性PDX（ERMS_2c）中（图B），可检测到BRCA1和FGFR4的突变，这表明这些突变是在患者治疗期间后期发生的。研究者检测了来自同一患者的两个EWS PDX模型（EWS_3a+b），第一个模型（EWS_3a）是在诊断时建立的，而第二个PDX（EWS_3b）是在化疗后建立，第二个样本对Elimusertib的反应更好（图C），这表明在治疗后增强了Elimusertib的敏感性。综上，基因组不稳定性和基因扩增类型可能影响ATR抑制剂的敏感性。 

结论

研究者评估了Elimusertib在38个细胞系和32个来自常见儿童实体瘤PDX模型中的临床前活性。结果显示Elimusertib可抑制儿童实体瘤细胞系DNA损伤的修复，引起细胞凋亡；Elimusertib单药治疗可延缓肿瘤生长，从而显著提高各种儿童实体瘤模型的PFS和OS。在Elimusertib敏感的PDX模型中，细胞增殖的减少更为明显；基因组不稳定性和基因扩增类型会影响ATR抑制剂Elimusertib的敏感性。大多数儿童实体瘤在SoC治疗无效的情况下，对Elimusertib仍具有敏感性，Elimusertib有望成为治疗儿童实体瘤的新药物。 

南昌乐悠生物科技有限公司目前已经成功构建了多例儿童实体肿瘤PDX模型，欢迎各种形式合作。有兴趣的请致电：4008-160-580。

公司简介：

南昌乐悠生物科技有限公司是一家专业从事肿瘤动物模型构建及抗癌新药临床前药效评价的国家高新技术企业，已经为包括小分子靶向药、大分子靶向药（包括ADC）、溶瘤病毒、细胞药物（TIL、γδT）等多种抗癌新药研发提供了有力的支持，其中部分药物已经进入临床试验申请(IND)阶段。

REFERENCE：Pusch FF, Dorado García H, Xu R, Gürgen D, Bei Y, Brückner L, Röefzaad C, von Stebut J, Bardinet V, Chamorro Gonzalez R, Eggert A, Schulte JH, Hundsdörfer P, Seifert G, Haase K, Schäfer BW, Wachtel M, Kühl AA, Ortiz MV, Wengner AM, Scheer M, Henssen AG. Elimusertib has Antitumor Activity in Preclinical Patient-Derived Pediatric Solid Tumor Models. Mol Cancer Ther. 2024 Apr 2;23(4):507-519. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-23-0094. PMID: 38159110; PMCID: PMC10985474.