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【前沿精粹 059】转移性前列腺癌中的同源重组修复缺陷:新的治疗机会

毕凯今选  · 公众号  ·  · 2024-11-16 17:31

正文


转移性前列腺癌中的同源重组修复缺陷:新的治疗机会


引言

引言

•  转移性前列腺癌(PC)的预后不佳,5年相对生存率仅为34.1%。

•  精准医疗的出现,尤其是针对携带BRCA1或BRCA2致病/可能致病变异(P/LPV)的转移性PC患者,正在逐步改善这一患者群体的预后。

•  传统上,PC被认为是一种雄激素依赖性肿瘤,其进展包括首先是激素敏感阶段(mHSPC),然后是去势抵抗阶段(mCRPC),后者对后续治疗的反应较差。

•  近20%的原发性PC携带涉及DNA损伤修复(DDR)途径的基因组缺陷:最常见的P/LPV出现在BRCA2(3%)、BRCA1(1%)、CDK12(2%)、ATM(4%)、FANCD2(7%)和RAD51C(3%)。




同源重组修复 (HRR) 路径概述

•  HRR是一个几乎无误差的DNA修复机制,当发生双链断裂(DSB)或复制叉崩溃时激活。

•  由于它需要存在姐妹染色单体作为修复DNA损伤的模板,因此该途径通常在S/G2期发挥作用。

•  该系统主要涉及损伤传感器(如ATM和ATR激酶)、信号中介和促进因子(CHEK1/2、BRIP1)以及实际效应因子(BRCA1、PALB2、BRCA2和RAD51)。

•  由Mre11、Rad50和Nbs1组成的MRN复合体识别DSB,并负责从5'到3'开始的DNA末端切除的启动。这一过程的结果是,在DSB末端形成单链DNA(ssDNA),其降解被复制蛋白A(RPA)的附着所阻止。

•  MRN对于招募和激活共济失调毛细血管扩张突变体(ATM)至关重要,ATM与RPA合作,导致与共济失调毛细血管扩张和Rad3相关的(ATR)的激活。

•  ATM和ATR蛋白激酶继续磷酸化其他蛋白,如检查点激酶1/2(CHEK1/2),诱导细胞周期停滞,另一方面,通过激活乳腺癌1号(BRCA1)确保信号传导。

•  一旦被ATM磷酸化并且由Fanconi贫血互补组(FANC)单泛素化,甚至Fanconi贫血互补组D2(FANCD2)也有助于多功能酶BRCA1的激活。

•  由BRCA1与BRCA1相关RING域1(BARD1)的相互作用产生的复合体有助于DNA切除,而BRCA1与BRCA1相互作用蛋白C末端螺旋酶1(BRIP1)的结合促进了复制期间的DNA修复。

•  BRCA1的卷曲螺旋结构域介导了它与BRCA2的伙伴和定位器(PALB2)的相互作用,这允许乳腺癌2号(BRCA2)的招募。

•  形成的BRCA1-PALB2-BRCA2复合体最终移除RPA并促进RAD51重组酶核蛋白丝状物的组装。

•  RAD51重组酶核蛋白丝状物是ssDNA侵入未受损的姐妹染色单体以寻找DNA聚合酶用作DNA合成模板的同源序列的实际效应因子。

图1. 当DNA单链断裂(SSB)发生时,聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)通过组蛋白和染色质重塑酶的NAD+聚(ADP-核糖基)化(PARylation)指导SSB修复。PARP抑制剂(PARPis)主要通过捕获PARP和抑制PARylation发挥作用。未修复的SSB在DNA复制过程中导致DNA双链断裂(DSB)。DSB主要由同源重组修复(HRR)在细胞周期的G2/S期解决。在G1/G2期和HRR缺陷细胞中,DSB通过易出错的非同源末端连接途径解决,导致基因组不稳定和细胞死亡。HRR是由MRN复合体识别DSB激活的,它切除DNA末端,导致单链DNA(ssDNA)的形成。ssDNA由RPA保护免于降解。MRN复合体激活ATM,而RPA有助于ATR激活。ATM和ATR磷酸化多种蛋白,如CHEK1/2。ATM、ATR和CHEK1/2介导细胞周期停滞。FANCD2在被FANC单泛素化和ATM磷酸化后有助于BRCA1激活。BRCA1-BARD1复合体促进DNA末端切除,并与被CHEK2磷酸化的桥接蛋白PALB2相互作用。PALB2招募BRCA2。PALB2和BRCA2去除RPA并促进RAD51的组装。RAD51及其同源蛋白介导ssDNA侵入完整的姐妹染色单体,寻找DNA聚合酶(DNA pol)用于DNA合成的同源模板。DNA修复过程与雄激素受体(AR)途径相互作用。CYP17A1是胆固醇合成睾酮的关键酶。睾酮被5α-还原酶代谢为5α-二氢睾酮(DHT)。DHT通过与细胞质中的AR结合发挥其生物学效应。快速非基因组信号通路通过激活MAPR/ERK和PI3K/AKT途径促进细胞增殖。此外,一旦与配体结合,AR二聚体化并转移到细胞核中,在那里它结合到参与DNA损伤修复、细胞增殖和凋亡逃避的基因的启动子区域的雄激素反应元件(ARE)。PARP也在雄激素依赖性转录中发挥作用。目前单独或与PARPis联合用于治疗前列腺癌的药物用红色标记。阿比特龙是CYP17A1抑制剂。恩杂鲁胺、阿帕鲁胺和达洛鲁胺竞争性抑制DHT与AR的结合、AR的核内转移和DNA结合。多西他赛和卡巴他赛通过靶向AR与微管的结合抑制AR的核内转移。目前正在探索与PARPis联合使用的药物用蓝色标记。


同源重组修复缺陷 (HRD) 在PC中的鉴定

•  在当前的临床实践中,可以通过分析肿瘤组织或血液样本来确定PC患者的HRR状态。通过从肿瘤组织提取的DNA可以检测到体细胞和生殖系P/LPV在HRR相关基因中。

•  一旦识别出P/LPV,通过分析从外周血样本获得的白细胞提取的DNA可以排除P/LPV仅是体细胞的可能性。

•  肿瘤组织通常通过侵入性检测,如活检或手术从原发性PC或转移部位获得。

•  在大多数情况下,组织样本来自原发性PC的核心活检或手术;然而,它 可能无法反映 转移性疾病的肿瘤异质性。由于骨骼通常是转移性疾病的唯一部位,因此在PC中通常很难从转移部位获得肿瘤样本。

•  为了克服这些限制, 液体活检 ,特别是 循环游离DNA(cfDNA) 检测,是癌症患者管理中出现的新兴技术。cfDNA由癌细胞和正常细胞释放到血液中的循环DNA组成。

•  该测试可以在给定时间捕获肿瘤异质性的图像,识别生殖系和体细胞P/LPV以及二次突变。

•  然而,这种检测有 许多限制 ,例如需要足够的循环肿瘤DNA(ctDNA)水平以获得可靠的结果。到目前为止,cfDNA在确定PC中HRR状态的作用仍然不清楚。

•  确定PC中的HRR状态,并据此指示使用PARP抑制剂治疗。

•  综合基因组分析测试FoundationOne CDx可以检测324个基因(包括HRR相关基因)中的拷贝数变化、替换、插入和删除,分析来自甲醛固定石蜡包埋(FFPE)肿瘤样本的DNA。

•  在PC中,FoundationOne CDx是FDA批准的伴随诊断,用于检测BRCA1、BRCA2、ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51C、RAD51D和RAD54L中的P/LPV。



PARP抑制剂单药治疗转移性PC

•  PARP抑制剂首先在具有HRD的mCRPC患者中展示了它们的疗效。TOPARP-B研究评估了DDR相关基因中P/LPV与mCRPC患者对奥拉帕尼反应之间的关联。

•  研究中,98名患者被随机分配接受每日两次300或400毫克的奥拉帕尼,较高剂量组显示出更高的复合响应率。BRCA1/2亚组患者的应答率最高,达到83.3%,其次是PALB2和ATM亚组。

•  PROfound研究进一步证实了奥拉帕尼在携带BRCA1/2或ATM P/LPV的mCRPC患者中的疗效优于ARSI。

•  奥拉帕尼组的中位rPFS和mOS均显著优于对照组,尤其在BRCA1/2 P/LPV患者中效果更显著。

•  尽管对照组中许多患者之后转用奥拉帕尼,但BRCA1/2 P/LPV患者在奥拉帕尼治疗下的总生存期仍有显著提升。

•  这些研究结果表明,PARP抑制剂在BRCA1/2 P/LPV患者中 疗效显著 ,而在其他基因变异中的疗效尚不明确。


HRR与雄激素受体途径之间的交互作用

•  雄激素受体(AR)信号通路在维持前列腺癌细胞的生长和存活中扮演着核心角色,即使在HRR缺陷的背景下。

•  雄激素,特别是DHT,通过与AR结合激活一系列基因表达,这些基因参与细胞增殖、DNA损伤修复、细胞周期进程和抑制凋亡。

•  AR信号不仅通过直接激活与DNA损伤修复相关的基因,如HRR途径中涉及的基因,还可能通过与其他信号通路如PI3K/AKT和MAPK/ERK的交互作用间接影响DNA修复。

•  这种交互作用意味着AR抑制剂和PARP抑制剂的联合使用可能在治疗某些前列腺癌患者中具有协同效应,尤其是在那些HRR途径缺陷的肿瘤中。

•  此外,PARP抑制剂通过阻断PARP酶的活性,导致DNA单链断裂(SSB)无法修复,进而在DNA复制时转化为双链断裂(DSB),在HRR缺陷的细胞中导致合成致死现象。

•  因此,理解AR信号通路与HRR之间的复杂交互作用对于开发新的治疗策略至关重要,尤其是在精准医疗背景下针对特定基因变异的前列腺癌患者。



PARP抑制剂联合治疗用于转移性PC

•  在mCRPC患者中,过去几年评估了几种PARP抑制剂与雄激素受体信号抑制剂(ARSI)的联合治疗方案,无论HRR状态如何。这些联合治疗策略的目的是提高疗效,尤其是在那些HRR途径缺陷的肿瘤中。

•  三项随机、双盲、安慰剂对照的III期研究报道了积极的结果:PROpel、TALAPRO-2和MAGNITUDE。

•  PROpel研究评估了奥拉帕尼联合阿比特龙作为mCRPC的一线治疗,与阿比特龙加安慰剂相比,显著提高了中位放射学无进展生存期(rPFS)。

•  TALAPRO-2研究比较了恩杂鲁胺联合他拉唑帕尼与恩杂鲁胺加安慰剂作为mCRPC的一线治疗,联合治疗组在rPFS上显示出显著的统计学改善。

•  MAGNITUDE研究评估了尼拉帕尼联合阿比特龙与阿比特龙加安慰剂作为mCRPC的一线治疗,同样观察到rPFS的显著延长。

•  这些研究中的毒性通常是可管理的,并且与单一药物的已知安全性概况一致。报告的最常见不良事件与PARP抑制剂治疗中最常见的副作用相符:贫血、疲劳和恶心。

•  比较这些研究相当困难,因为它们使用了不同的技术、基因面板来确定HRR状态,并且随访持续时间不同,OS数据尚不成熟。



转移性PC中PARP抑制剂的耐药机制

•  随着PARP抑制剂在临床上的广泛应用,对这些药物产生耐药性的问题日益受到关注。







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