Heliyon( 2023年影响因子 4.0 )

Pub Date:2024-03-30 

研究背景

甲状腺癌是一种常见的内分泌系统恶性肿瘤，其中未分化甲状腺癌（Anaplastic thyroid cancer，ATC）是一种罕见且侵袭性极强的恶性肿瘤，预后较差。BRAF V600E突变在ATC中常见，发生率为35-40%。达拉非尼（Dabrafenib）和曲美替尼(Trametinib)是针对BRAF V600E和MEK1/2的酪氨酸激酶抑制剂，其联合用药在ATC中已获得批准。然而，存在PI3KCA突变的ATC患者对达拉非尼和曲美替尼治疗的反应较差。本研究建立了一个同时存在BRAF和PI3KCA突变的ATC患者来源肿瘤细胞系(Patient Derived Cell line,PDC)和患者组织异种移植模型（patient-derivedxenografts , PDX），并探索了曲美替尼和阿培利司(Alpelisib)的联合用药，以探索新的治疗策略。 

样品来源信息

一名57岁男性患者，诊断为携带BRAF V600E突变的晚期ATC。最初接受达拉非尼、曲美替尼、帕博利珠单抗(每3周100 mg，共4个周期)和放疗(图A)。治疗3个月后，获得部分缓解，继续进行靶向治疗(图B)。然而，在治疗10个月后，患者出现气管皮瘘和气管食管瘘并深颈部感染，达到病理完全缓解(pCR)。达拉非尼和曲美替尼的靶向治疗因pCR终止。停药3个月后发现肺转移(图C)，患者进行肿瘤切除并重新开始使用达拉非尼和曲美替尼。11个月后，ATC在肺部和纵隔淋巴结复发(图D)，并进行了挽救手术。不幸的是，肿瘤在抢救手术后5个月复发，进展迅速，患者在复发后5个月死亡。 

研究结果

1、患者ATC肿瘤样本发生BRAF V600E和PIK3CA H1O47Y基因突变 

通过下一代测序技术 (Next-generation sequencing, NGS)检测ATC肿瘤样本在达拉非尼和曲美替尼治疗前后的基因表达谱，结果显示BRAF V600E和PIK3CA H1O47Y基因发生突变。此外，在对靶向治疗产生耐药性后观察到BCL2L1、ASXL1、SRC、TOP1、PTPRT、ZNF217、AURKA和GNAS的拷贝数增加，这可能解释了对达拉非尼和曲美替尼的耐药性（图E和F）。 

2、PDC的BRAF和PI3KCA基因突变与来源患者临床样本一致 

将携带BRAF突变的ATC肿瘤样本制成患者来源PDC模型命名为ATC0802。并进行全外显子测序（Whole-Exome Sequencing，WES）， WES结果验证了ATC0802细胞的BRAF和PI3KCA基因突变表现稳定。 

3、曲美替尼和阿培利司联合用药对 PDC有协同抑制作用 

ATC0802细胞经达拉非尼、曲美替尼或阿培利司处理72h后，使用CCK-8 试剂盒检测细胞存活率。三种药物中曲美替尼的IC50值最低，但在高浓度下，阿培利司的抑制作用最大(图A和B)。 

为了确定药物间的相互作用，通过计算单独或联合用药时IC50的1/9、1/3、1、3、9倍处理细胞的生长抑制结果，计算药物联合指数(Combination index，CI)值。结果显示曲美替尼和阿培利司联合用药对ATC0802细胞有协同抑制作用(图C)。计算联合指数，在ED50、ED75、ED90和ED95处观察到协同作用(图D)。 

4、曲美替尼和阿培利司的联合用药可抑制ERK和AKT通路     

检测ATC0802细胞在单独/联合使用使用达拉非尼、曲美替尼或阿培利司处理后的相关蛋白质表达水平。证明了曲美替尼抑制ERK通路，阿培利司抑制AKT通路，两药联合可以同时抑制两个通路(图E)。此外，曲美替尼和阿培利司联合处理的细胞，通过Caspase 3/7激活(图F)和膜联蛋白V染色(图G和H)可以看出，曲美替尼和阿培利司联合处理可诱导ATC0802细胞凋亡显著增加。 

5、PDC中BRAF基因突变非主要驱动突变 

使用 siRNA方法敲低ATC0802细胞中的BRAF表达，发现BRAF基因敲低对肿瘤生长的影响微乎其微，这表明BRAF突变并不是ATC0802细胞的主要驱动突变(图A)。与曲美替尼治疗的反应类似，BRAF的下调诱导p-Akt表达量的增加和p-Erk表达量的降低(图B)。

6、曲美替尼和阿培利司联合用药可以有效抑制小鼠体内肿瘤生长 

作者首先利用患者肿瘤样本构建PDX模型，然后利用PDX荷瘤小鼠评估药物抗癌作用，当肿瘤体积达到平均400 mm³时，将小鼠随机分为四组（n=5）。分别进行以下处理：对照组、曲美替尼（0.6 mg/kg，灌胃，每日1次，每周连续给药5天停2天）、阿培利司（35 mg/kg，灌胃，每日1次，每周连续给药5天停2天）以及曲美替尼+阿培利司的联合治疗。研究者定期测量小鼠的肿瘤大小和体重，并在治疗9天结束实验处死小鼠、剥瘤称重（图A）。

结果显示曲美替尼组单药治疗组、阿培利司组单药治疗组、曲美替尼和阿培利司联合治疗均能有效抑制肿瘤生长；联合用药组肿瘤重量明显低于曲美替尼单药组（p＜0.05），但与阿培利司组比差异未达到统计学意义（p=0.0557），可能与样本数量较少有关（图B、C、D）。 

结论 

本研究建立了一个同时存在BRAF和PI3KCA突变的ATC患者来源的PDC模型（ATC0802）和PDX模型，并验证了曲美替尼和阿培利司联合用药具有协同作用，能同时抑制MAPK和PI3K/AKT/mTOR两条通路，降低p-Erk和p-Akt水平。尽管本研究基于单个病例，但其结果对于理解BRAF和PI3KCA共突变的ATC的治疗具有重要意义，并为未来的研究提供了方向。

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：Chen CP, Lin SF, Yeh CN, Huang WK, Pan YR, Hsiao YT, Lo CH, Wu CE. Synergistic effects of the combination of trametinib and alpelisib in anaplastic thyroid cancer with BRAF and PI3KCA co-mutations. Heliyon. 2024 Mar 30;10(7):e29055. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e29055. PMID: 38576565; PMCID: PMC10990975.

原文链接：cell.com/heliyon/pdf/S2405-8440(24)05086-2.pdf