Zavedení trastuzumabu do léčby HER2 pozitivního karcinomu prsu změnilo prognózu této skupiny nádorů. Nejčastějším mechanismem rezistence jsou změny oblasti receptoru jako např. alterace v oblasti vazebného místa maskováním epitopu, sekrece receptoru p95HER2 a mutace oblasti tyrozinkinázové (TK) intracelulární domény receptoru. Nejčastější příčinou rezistence mimo receptor jsou signalizace cestou heterodimerů, které vznikly spojením s jinými receptory, jako např. insulin-like growth factor receptor-1 (IGF1R), nebo overexprese ligandů. Dalším možným mechanismem je ztráta kontrolních funkcí v oblasti přenosu signálu (změny oblasti PTEN) nebo aktivaci signální dráhy v dalším průběhu (cestou PI3K-Akt, MEK, MAPK – mitogen activated protein kinase).
Summary
Petrakova, K. Mechanisms of trastuzumab resistence
Epidermal growth factor receptors (EGFR) are a strong mediator in cell growth and development. The receptor group has four members - HER1, HER2, HER3 and HER4. The receptors are functional for signal transmitting only after a fusion of two receptors, a so-called dimerisation. The signals transfer the best via the heterodimer of HER2 and HER3. Introducing trastuzumab into the treatment of HER2-positive breast carcinoma has led to a change in prognosis for this group of tumours. The most common resistance mechanism are changes to the receptor area, for example alterations to the binding site by masking the epitope, secretion of p95HER2 receptor and mutations of the TK intracellular domain of the receptor. The most common reasons for resistance that are extraneous to the receptor itself are signalisation via heterodimers that were created by bonding with different receptors (for example insulin-like growth factor receptor - IGF1R) or over-expression the ligands. Loss of control functions in the area of signal transmission (changes in the PTEN zone) or subsequent activation of the signal route (via PI3K-Akt, MEK, MAPK – mitogen activated protein kinase).
Úvod
Receptory pro lidský epidermální růstový faktor (epidermal growth factor receptor; EGFR) jsou silným mediátorem pro růst buněk a jejich vývoj.(1) Tato skupina receptorů (někdy označovaná jako rodina receptorů pro epidermální růstový faktor) má celkem 4 členy: HER1 (označovaný i jako EGFR), HER2, HER3 a HER4. Každý receptor se skládá z extracelulární domény, kam se vážou růstové faktory, transmembránového segmentu a intracelulární proteinové TK domény. Intracelulární doména se vyznačuje tyrozinkinázovou aktivitou, která aktivuje další signální dráhy. Receptory jsou funkční pro přenos signálu až po spojení dvou receptorů navzájem, tzv. dimerizaci. Přitom může docházet k homodimerizaci (spojení dvou stejných receptorů) nebo heterodimerizaci (spojení dvou různých receptorů, nejčastěji HER2 a HER3) (Obr. 1). Přenos signálů cestou heterodimerů je silnější než cestou homodimerů. Ani signalizace heterodimerů není stejná. Nejlepší přenos signálu se děje cestou heterodimeru HER2 a HER3. Skupina čtyř receptorů je zapojena do procesu proliferace, angiogeneze a metastazování.(2) HER-2 pozitivní karcinomy prsu tvoří 15–20 % všech karcinomů prsu. Mají horší prognózu a jsou rezistentnější na léčbu.(3) Zásadní obrat v prognóze tohoto onemocnění přineslo až zavedení trastuzumabu do léčby karcinomu prsu.(4) Problémem zůstává rezistence části nádorů k léčbě trastuzumabem.
Mechanismy rezistence k inhibitorům HER2
Primárně rezistentních k monoterapii trastuzumabem je 66–88 % HER2 pozitivních nádorů.(5) Část nádorů se stane rezistentními až sekundárně, tedy v průběhu léčby, po předchozí odpovědi na léčbu trastuzumabem. Nejčastějším mechanismem rezistence jsou změny oblasti receptoru, např. alterace v oblasti vazebného místa maskováním epitopu nebo sekrecí receptoru p95HER2, který má odštěpenou extracelulární část receptoru, nebo mutace oblasti TK intracelulární domény receptoru. Nejčastější příčinou rezistence mimo receptor je signalizace cestou heterodimerů, které vznikly spojením s jinými receptory, jako např. insulin-like growth factor receptor-1 (IGF1R). Řada prací byla věnována ztrátě kontrolních funkcí v oblasti přenosu signálu (např. změny oblast PTEN) nebo aktivace signální dráhy v dalším průběhu (např. cestou PI3K-Akt, MEK, MAPK-mitogen activated protein kinase) a aktivace dráhy mTOR.
Změny v oblasti receptoru Maskování epitopu vážícího protilátku anti HER2
Důvodem rezistence k trastuzumabu může být maskování epitopu, na který se humanizovaná protilátka váže pomocí proteinů, např. membrane-asociated glycoprotein MUC4. Ten může receptor aktivovat pomocí domény podobné EGF. Tento předpoklad byl ověřen hlavně v preklinických modelech, ale předpokládá se, že v klinické praxi může mít stejný mechanismus.(6)
Odštěpení extracelulární domény receptoru HER2
Receptor p95HER2 je zkrácená forma receptoru HER2. Má odštěpenou extracelulární část receptoru, která následně koluje v séru.(7) Byl nalezen asi u 30 % karcinomů prsu.(7) Nádory s receptory p95HER2 jsou rezistentní na léčbu trastuzumabem, mohou však být citlivé na léčbu HER1/HER2 TK inhibitorem lapatinibem nebo inhibitory heat schock proteinu 90 (HSP90).(8, 9) Pacientky s vyšší sérovou hladinou HER 2 proteinu mají horší prognózu.
Mutace v TK doméně
Jedním z hlavních mechanismů vzniku rezistence na léčbu pomocí TK inhibitorů mohou být právě bodové mutace v oblasti HER2 tyrozinkinázové domény. K podobným mutacím dochází u bronchogenního karcinomu. Mechanismus rezistence může být potom různý včetně neschopnosti prostorové konformace daného úseku receptoru a jeho následné funkčnosti.(9)
Změny v oblasti ligandů a heterodimerů
Overexprese ligandů, které se vážou na EGFR nebo HER3, jako jsou např. transforming growth factor TGF?, epidermální faktor (epidermal growth factor – EGF) nebo heregulin, může způsobit rezistenci na trastuzumab.(10) Další cestou rezistence může být tvorba heterodimerů HER2 s EGFR nebo HER3. Koexprese HER2 a EGFR se nachází přibližně u 30 % nádorů karcinomu prsu. Transdukce signálu může potom probíhat cestou EGFR. Dimerizace HER2 a EGFR navíc aktivuje dráhu MAPK.(11) Epitop extracelulární části receptoru HER2 má různé domény, oblasti určené jako vazebná místa. Na epitop v oblasti domény IV se váže monoklonální protilátka trastuzumab. Oblast, označená jako doména II, slouží jako dimerizační doména pro vznik heterodimerů a váže se na ni nová monoklonální protilátka pertuzumab.(12) Vazba pertuzumabu zabrání vzniku heterodimer HER2 a HER3, které jsou nejsilnějšími přenašeči signálu. Jiný mechanismus účinku pertuzumabu umožňuje jeho účinnost i u nádorů rezistentních na trastuzumab.(13)
Interakce receptoru HER2 s jinými membránovými receptory
Aktivace alternativních membránových receptorů pro dráhy ovlivňující přežívání nádorových buněk, např. IGF1R, mohou ovlivnit rezistenci k trastuzumabu (Obr. 2).(14) Kromě toho mohou receptory HER2 tvořit heterodimery i s IGF1R, a tak umožnit přenos signálů cestou receptoru IGF1R pomocí ligand.(15)
Ztráta kontroly nebo aktivace efektorů signální dráhy
Ztráta funkce PTEN se projevuje asi u 25 % nádorů a může být důsledkem rezistence na trastuzumab (Obr. 3).(16) Mutace genu PIK3CA, který kóduje katalytickou jednotku PI3K 110?, se vyskytuje taky přibližně u 25 % nádorů. Důsledkem může být permanentní aktivace PI3K nezávisle na aktivaci Akt a permanentní signalizace i v přítomnosti trastuzumabu.(17) Selektivní antagonisti PI3K inhibují růst a přežívání nádorových buněk rezistentních na trastuzumab. Zdá se ale, že inhibice pouze PI3K není dostatečná. Jako kompenzaci může dráha HER2 aktivovat pERK. Aktivace PI3K způsobuje též mislokalizaci inhibitoru cyklindependentní kinázy p27 v cytoplazmě a proteolytickou degradaci PTEN.(18) V klinickém zkoušení je léčba pomocí kombinace trastuzumabu a inhibitoru PI3K.
Signální dráha mTOR (mammalian target of rapamycin)
Řada vědeckých prací je v současnosti věnována postavení Akt a mTOR u nádorů prsu rezistentních k léčbě. Preklinické i klinické studie prokázaly možnost ovlivnění rezistence na hormonální léčbu přidaním mTOR inhibitoru k hormonální léčbě. Výsledky studie BOLERO-2, prezentované na konferenci ESMO 2011, vzbudily naději na další zlepšení léčebných výsledků u pacientek s onemocněním rezistentním na hormonální léčbu. Preklinické studie předpokládají, že aktivace mTOR u nádorů léčených trastuzumabem může být projevem úsilí nádorových buněk obejít blokádu dráhy HER2.(19) Výsledky dvou studií fáze I, ve kterých byl mTOR inhibitor everolimus kombinovaný s trastuzumabem a paklitaxelem nebo vinorelbinem, napovídají, že by everolimus mohl pomoci překonat rezistenci i na trastuzumab. Kombinace chemoterapie a mTOR inhibitoru se zdá být vysoce účinná. U některých pacientek bylo dosaženou touto kombinací kompletní remise onemocnění, u jiných pouze parciální.(20) Mutace dráhy KRAS a PI3K může ovlivnit odpověď na léčbu inhibitory EGFR u více typů solidních nádorů včetně karcinomu prsu. Poslední studie prokázaly, že mutace PI3K neovlivňuje senzitivitu k everolimu. Naopak se předpokládá, že KRAS se účastní na citlivosti k everolimu obnovením signalizace cestou receptorů HER a mTOR. U pacientek s metastatickým karcinomem prsu byla mutace onkogenu KRAS spojená s neúčinností léčby everolimem.(21)
Jiné mechanismy rezistence
Nádorové kmenové buňky a chemokininový receptor CXCR4 a ß1 integrin (CD29) mohou hrát roli v rezistenci na trastuzumab. Stejně tak změna buněk epiteliální na mezenchymální je spojovaná se ztrátou exprese membránového HER2 receptoru.(22) Probíhají studie, které mají objasnit postavení růstového faktoru pro fibroblasty a jejich receptorů v mechanismu rezistence na trastuzumab.
Závěr
Tratsuzumab signifikantně zlepšil prognózu pacientek s HER2 pozitivním karcinomem prsu. Problémem zůstává primární nebo sekundární rezistence na trastuzumab. Ve snaze ještě zlepšit léčebné výsledky této prognosticky nepříznivé skupiny pacientek probíhá v posledních letech intenzívní výzkum signální dráhy HER2 receptoru. Výsledkem je celá řada nových léků zahrnujících TK inhibitory (lapatinib, neratinib), konjugáty protilátky a chemoterapie (TDM1) a inhibitory HSP90. Podle výsledků klinických studií se zdá, že kombinace léků ovlivňujících dráhu HER2 může být účinnější než monoteraKlinická studie např. prokázala, že kombinace lapatinibu a trastuzumabu je po selhání léčby trastuzumabem účinnější než lapatinib samotný.(23) Kombinovaná léčba může mít i synergický účinek. Je tomu tak při použití kombinace trastuzumabu a pertuzumabu, což potvrdila preklinická studie.(24) Nově prezentované výsledky klinické studie CLEOPATRA, která srovnává kombinaci docetaxel plus trastuzumab s anebo bez přidání pertuzumabu u pacientek s metastatickým karcinomem prsu, potvrdila signifikantní přínos pertuzumabu ve všech parametrech včetně celkového přežívání pacientek.(25) V případě rezistence na trastuzumab lze v současné době v běžné klinické praxi použít pouze lapatinib.
O autorovi: MUDr. Katarína Petráková
Masarykův onkologický ústav, Klinika komplexní onkologické péče
e-mail: petrakova@mou.cz