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MET基因变异

发布时间:2021-07-25 16:51:24 | 来源:【药物研发团队 2021年7月25日】
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MET是一种原癌基因,也是多种癌症的驱动基因之一。MET基因编码肝细胞生长因子受体(c-Met),属于酪氨酸激酶,与多种癌基因产物和调节蛋白有关,参与细胞信息传导、细胞骨架重排的调控,是细胞增殖、分化和运动的重要因素。肝细胞生长因子(HGF)/c-Met信号通路在原发性肿瘤的形成及继发转移中起着至关重要的作用。

c-Met广泛表达于多种人体正常组织,但在肺癌、结直肠癌、肝癌、胃癌等肿瘤组织中呈现出异常的高表达、突变或活性改变。在肺癌、结肠癌、肝癌、直肠癌、胃癌、肾癌、卵巢癌、乳腺癌以及前列腺癌等组织中呈现扩增和过表达等现象。在对靶向药物治疗产生抗药性的肺癌、胃癌等肿瘤患者中也出现MET基因的扩增。

研究显示,MET基因扩增与非小细胞肺癌患者的不良预后相关,携带MET扩增的患者总生存率较低。有研究显示,MET扩增与吉非替尼和埃罗替尼患者抗药性相关,长期接受吉非替尼治疗的非小细胞癌患者中,恶性程度比较高的肿瘤患者c-Met基因扩增率较高。MET原癌基因的种系突变与I型遗传性乳头状肾癌(HPRC)的发生、发展有关,已知的10个错义突变集中在第16~19外显子的酪氨酸激酶结构域中。由此可见,MET不仅是EGFR-TKI耐药后的新靶点,亦是原发致癌驱动基因。

由南昌弘益药业有限公司自主研发、具有自主知识产权的LMV-12(HE003)主要作用于c-Met、VEGFR、RET、PDGFR等多个肿瘤发生、发展的关键靶点,目前正在进行I期临床试验。

一、c-Met通路及其异常激活的类型

MET基因位于人类7号染色体长臂(7q21-31),长度约125kb,同时含有21个外显子。c-Met是MET基因编码产生的具有自主磷酸化活性的跨膜受体,属于酪氨酸激酶受体(RTKs)超家族,由膜外Sema域、PSI域、IPT域和膜内JM域、催化TK域、C末端组成,主要表达于上皮细胞。

HGF与c-Met的Sema域结合使c-Met发生二聚、酪氨酸磷酸化,激活众多下游信号通路,如PI3K-Akt、 Ras-MAPK、STAT和Wnt/β-catenin等,从而发挥其促细胞增殖、细胞生长、细胞迁移、侵袭血管及血管生成等效应,在组织正常发育和肿瘤进展中发挥关键作用。c-Met通路正常表达时促进组织的分化与修复,当调节异常时则促进肿瘤细胞的增殖与转移。

c-Met通路异常激活主要包括MET 14外显子跳跃突变(发生率约为3%)MET扩增(发生率约为3%~7%)MET过表达(发生率约为25%~75%)3种类型。    

二、MET 14外显子跳跃突变检测

MET 14外显子编码部分的JM域,包含Y1003和c-Cbl E3泛素连接酶结合位点。当发生MET 14外显子跳跃突变时,Y1003和c-Cbl的结合位点缺失,从而导致受体泛素化降低,MET蛋白质降解,使MET持续激活。研究者发现多种MET基因的突变模式,但在肺癌中,突变主要集中14号外显子处。MET exon 14突变在大约3%的非鳞状细胞肺癌患者和22%的肉瘤样癌患者中出现。在发生MET exon 14突变的非鳞状细胞肺癌患者中,68%属于腺癌类型。

目前最常用的检测MET 14外显子跳跃突变的方法主要为实时定量逆转录 PCR以及以DNA或RNA为基础的二代基因测序(NGS)。但一直以来,MET 14外显子跳跃突变的检出率较低,很多MET 14号外显子跳跃突变的患者得不到针对性检测,不利于精准的靶向治疗。

2020年ASCO上公布了一项研究成果,比较了DNA检测与RNA检测对MET 14号外显子跳跃突变的检出率。研究者认为,由于MET 14号外显子发生的突变大部分位于外显子起始端或末端和内含子交接处,突变分布的区域较广泛,而以DNA为基础的NGS探针所需覆盖的区域广泛,一旦不能全面覆盖这些突变的区域,可能会造成漏检。而在RNA层面上,MET 14号外显子发生的突变会直接导致整个14号外显子的缺失,故只要检测到MET 13号外显子后面接的15号外显子,就能说明存在14号外显子的跳跃突变,探针覆盖区域小,不容易产生漏检。

因此,最新版的NCCN指南建议,如果使用NGS技术进行多达几百个基因的检测,仍然没有检测到任何驱动突变时,建议补充以RNA为基础的NGS,以排除多个基因的漏检。

此外,Kurtis团队分别采用DNA-seq和RNA-seq方法对肿瘤组织进行检测,基于DNA-seq在856个NSCLC样品中的11个(1.3%)中检测到MET 14外显子跳跃突变,而基于RNA-seq在404个样品中的17个(4.2%)中检测到MET 14外显子跳跃突变,与基于DNA的分析相比,统计学上显着增加。

由此可见,仅通过DNA检测可能会造成类似MET 14外显子跳跃突变类型的漏检,从而错过了靶向治疗的机会,而在DNA检测的基础上补充RNA检测,可以有效提高基因检出率,实现更加全面的精准检测,更好地帮助医生进行临床诊断及治疗。

三、MET扩增检测

MET扩增即MET拷贝数扩增,包括整体染色体重复和局部区域基因的重复。整体染色体重复即多倍体,肿瘤细胞中出现多条7号染色体。尽管MET扩增的发生率不高,但常伴有较强的MET蛋白表达,同时也是预后不良的因素之一。MET抑制剂对于MET高扩增的患者有明显获益。约15%~20%的EGFR获得性耐药患者可检测到MET扩增,MET扩增可同时伴有T790M突变或小细胞肺癌(SCLC)转化。MET扩增也是三代EGFR-TKIs的重要耐药机制之一。

MET基因拷贝数增加有多倍体和扩增两种方式,多倍体即染色体重复,肿瘤细胞中出现多条7号染色体,多倍体在生物学不能作为驱动基因。扩增是局部或区域基因的重复,断裂-融合-桥接机制是导致基因扩增的主要原因。与多倍体比较,MET扩增可能作为驱动基因,也是EGFR-TKIs耐药的主要机制之一。MET基因拷贝数为连续变量,阳性阈值的定义会影响发生率、与其他基因亚型重叠率,及作为MET抑制剂疗效预测指标的能力。

MET扩增是MET信号通路异常从而使酪氨酸蛋白过表达并持续激活,在接受一系列EGFR TKI治疗后形成获得性耐药的肺癌细胞中可发现MET拷贝数增加,该变化主要源于两大过程:多倍染色体和扩增。

可利用荧光原位杂交(FISH)MET与7号染色体(CEP7)在着丝粒部分的比例来区分多染色体和真正的扩增。另外,杂交捕获NGS也能检测扩增事件。但目前还没达到根据基因拷贝数量来鉴别MET阳性的共识。据报道,取决于预选的水平、检测手段及所采用的阳性截点,普遍接受的NSCLC中新的MET/CEP7的范围为1%~5%。

FISH方法检测MET/CEP7值,可区分多倍体和扩增。在多倍体中,MET拷贝基因会有对应的着丝点,尽管MET拷贝数增加,但MET/CEP7值不会改变。NGS可用于扩增检测,需要与正常二倍体比较。

基因拷贝数究竟达到多少才可判定为MET扩增阳性尚未形成共识。目前的做法是按照MET/CEP7比值,分为低水平扩增(≥1.8,<2.2)、中等水平扩增(2.2,<5)和高水平扩增(≥5)。

原发MET扩增发生率约为1%~5%,常与其他驱动基因重叠。在MET/CEP7中低水平扩增时携带其他驱动基因比例约为50%,但高水平扩增时未发现伴有其他驱动基因。MET扩增占EGFR获得性耐药的15%~20%,MET扩增可同时伴有T790M突变或SCLC转化。MET扩增也是三代EGFR-TKIs治疗EGFRT790M阳性的重要耐药机制之一。

四、MET基因过表达

基因表达是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。基因表达产物通常是蛋白质,但是非蛋白质编码基因如转移RNA(tRNA)或小核RNA(snRNA)基因的表达产物是功能性RNA。

基因表达受到各种内外信号的精确调控,一旦这种调控机制的任何一个环节出现问题,基因的表达过程就会失控,就会产生过度表达(过表达),即该基因被过度的转录、翻译,最终基因表达产物超过正常水平。

许多因素都会引起MET激活,如其他致癌驱动基因、缺氧的环境、炎症因子、促血管生成因子和HGF。MET激活状态中最常见的表现就是转录上调引起的蛋白过表达。尽管MET蛋白过表达在肺腺癌中的发生率可高达65%,但并非作为原发致癌驱动因素,更多的时候是作为其他驱动基因激活后产生的二次事件,从而促进肿瘤的生长。

采用免疫组化法(IHC)检测MET过表达,由于抗体和阈值的不同,NSCLC中MET过表达比例在不同研究中差异较大,范围在15%~70%之间。MET过表达比例远高于MET突变和扩增比例。MET过表达可以由基因扩增引起,也可以由基因突变引起,还可能由转录增强或转录后机制引起。

然而,大多数情况下MET过度表达似乎并不等于MET基因是激活状态,主要是由于许多MET基因过表达的细胞系并未显示MET处于激活状态,它们对MET抑制剂不敏感;许多MET过表达的肿瘤未显示MET的磷酸化;一些MET抑制剂临床试验表明,仅仅基于MET过表达富集的受试者,没有显示临床疗效和获益。尽管如此,MET过表达仍然被认为在肿瘤的进展中发挥重要作用,在许多类型的癌症中,MET过度表达与预后不良有关。有研究报道脑转移病灶或远端淋巴结中发现有较多MET高表达。

 

五、MET抑制剂耐药机制

不同类型MET抑制剂耐药机制

根据分子对接模式的不同,现有的小分子MET抑制剂可分成TYPEI型、TYPEII型和TYPEIII型3类。

1、TYPEI型MET抑制剂

TYPEI型MET抑制剂(如克唑替尼、Capmatinib、Ensartinib和沃利替尼)是一类ATP竞争型抑制剂,以U型构象结合在ATP结合口袋,与c-Met主链中的氨基酸残基形成氢键,并与A-loop上的Tyr1230形成π-π堆积作用。

MET基因酪氨酸激酶区的二个位点(Y1230和D1228)常发生突变,其中Y1230A/C/D/H是守门员突变,这些突变影响TYPEI型MET抑制剂与MET激酶结构域的结合以及稳定性,导致TYPEI型MET抑制剂产生获得性耐药。

2、TYPEII型MET抑制剂

TYPEII型MET抑制剂(AMG458、卡博替尼、Foretinib、Merestinib和Glesatinib)一般为多靶点酪氨酸激酶抑制剂,不仅占据ATP结合位点,还能通过守门员突变进入非活性“DFG-out”构象形成的疏水口袋,对产生二次突变的MET肿瘤细胞仍具有抑制作用。

RalphTiedt等对AMG458进行耐药突变位点筛选,发现F1200是TYPEII型MET抑制剂最主要的耐药突变位点,F1200I/L突变阻碍AMG458进入MET基因的疏水口袋。F1200I/L突变同样对克唑替尼和Foretinib耐药。

3、TYPEIII型MET抑制剂

TYPEIII型Met抑制剂ARQ197在占据ATP结合口袋的同时,疏水芳环并不进入由“DFG-out”构象形成的疏水口袋,而是伸入由α-C螺旋移位形成的疏水空腔中。

然而,目前并没有ARQ197克服其它MET抑制剂耐药的体内或体外实验数据,也没有相关临床试验开展。

其他耐药机制

除了MET激酶结构域的二次突变之外,EGFR通路的激活以及KRAS等其它驱动基因突变也是可能的耐药机制。

MET抑制剂用于不同类型MET变异产生耐药的机制

虽然在COSMIC数据库中尚未见原生Y1230突变和D1228突变报道,类似EGFRT790M突变,也有可能存在初治MET突变或扩增NSCLC中。

Sai-HongIgnatiusOu报道了一例67岁的晚期女性肺腺癌患者,用IlluminaHiSeq2500检测了她的纵隔淋巴结转移组织,发现同时携带MET14号外显子跳跃突变(D1010H)METY1230C突变,D1010H和Y1230C的最小等位基因频率(MAF)各为44.0%和0.26%。然而她的MET扩增阴性,服用克唑替尼后肿瘤部分缓解,13个月后进展,用二代测序检测了她的外周血中ctDNA,发现D1010H和Y1230C的最小等位基因频率(MAF)变为10.9%和3.5%。

SamuelJKlempner等报道了一例65岁高加索男性NSCLC患者,IA期手术,17个月后复发,多发肝转移和2个脑转移病灶。对手术病理组织进行基因检测,发现MET14号外显子跳跃突变,MET扩增阴性,没有其它驱动基因突变。对脑转移病灶进行SRS放疗后,开始服用克唑替尼,四周后发生肝转氨酶升高至4级,影像检查发现肺部肿瘤缓解,但多发脑转移。肝转氨酶降至1级后,开始服用卡博替尼60mg每天,四周后复查发现脑转移病灶完全消失,肺部肿瘤持续缩小,肝转氨酶保持正常值。

BahcallM等研究了TATTONI期临床试验组(AZD9291联合沃利替尼)中一位EGFR突变合并MET扩增NSCLC患者的治疗情况和耐药对策。


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