在HER2阳性癌症模型中联合使用奈拉替尼与CDK4/6、mTOR和MEK抑制剂

Combining Neratinib with CDK4/6, mTOR, and MEK Inhibitors in Models of HER2-positive Cancer

作者信息Ming Zhao, Stephen Scott, Kurt W Evans, Erkan Yuca, Turcin Saridogan, Xiaofeng Zheng, Heping Wang, Anil Korkut, Christian X Cruz Pico, Mehmet Demirhan, Bryce Kirby, Scott Kopetz, Irmina Diala, Alshad S Lalani, Sarina Piha-Paul, Funda Meric-Bernstam
PMID33414137
发布时间2021-03-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-20-3017

实验完整度

包含体外细胞活力、集落形成、蛋白质印迹及体内PDX模型等多层级实验,并进行了RPPA蛋白质组学及网络适应性反应分析。

主要模型

HER2+乳腺癌细胞系(BT-474、SK-BR-3、HCC-1954) 患者来源异种移植瘤(PDX)模型(TMR-248、MDA-PDX.003.025、B8086、MDA-PDX.003.087、MDA-PDX.003.164)

重点核对

药物剂量:奈拉替尼10 mg/kg、依维莫司5 mg/kg、曲美替尼0.3 mg/kg、帕博西尼50 mg/kg(体内实验) 给药方式:口服管饲(100 μL),每日一次 PDX模型:5种,包括2个乳腺癌、2个结直肠癌和1个胃食管交界处腺癌,其中4个来自既往接受过HER2靶向治疗的患者 体外药物组合比例:奈拉替尼/阿培利司(0.11)、奈拉替尼/依维莫司(500)等 检测指标:肿瘤体积、事件无进展生存期(EFS)、RPPA蛋白质组分析

摘要

目的:奈拉替尼是一种不可逆的pan-HER酪氨酸激酶抑制剂,已被FDA批准用于HER2过表达/扩增(HER2+)乳腺癌。在这项临床前研究中,我们探讨了奈拉替尼与HER2+癌症下游信号通路抑制剂联合使用的体内外疗效。实验设计:采用细胞活力、集落形成实验和蛋白质印迹法测定奈拉替尼的体外效果。通过患者来源异种移植瘤(PDX)评估体内疗效:两个乳腺癌、两个结直肠癌和一个食管癌;其中两个携带HER2突变。四个PDX来自既往接受过HER2靶向治疗的患者。通过反相蛋白阵列(RPPA)评估蛋白质组学,并通过靶点评分算法评估网络水平的适应性反应。结果:在HER2+乳腺癌细胞中,奈拉替尼与多种药物具有协同作用,包括mTOR抑制剂依维莫司和sapanisertib、MEK抑制剂曲美替尼、CDK4/6抑制剂帕博西尼以及PI3Kα抑制剂阿培利司。我们在五个HER2+ PDX中测试了奈拉替尼联合依维莫司、曲美替尼或帕博西尼的疗效。奈拉替尼联合依维莫司或曲美替尼分别在25%(4个模型中1个)和60%(5个模型中3个)的模型中使中位无事件生存期(EFS;肿瘤倍增时间)增加了100%,而奈拉替尼联合帕博西尼在所有五个模型中均增加了EFS。对适应性反应的网络分析表明,对CDK4/6、mTOR和MEK抑制的反应中EGFR和HER2信号上调,这可能解释了观察到的与奈拉替尼的协同作用。结论:综上所述,我们的结果为联合使用奈拉替尼与CDK4/6、mTOR和MEK抑制剂治疗HER2+癌症提供了强有力的临床前证据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
奈拉替尼与下游信号通路抑制剂(CDK4/6、mTOR、MEK)联合使用在HER2阳性癌症中是否具有协同抗肿瘤作用?
核心机制
对CDK4/6、mTOR和MEK抑制的适应性反应导致EGFR和HER2信号上调,这可能解释与奈拉替尼的协同作用。
主要证据
体外细胞活力、集落形成及蛋白质印迹显示协同作用的证据,体内PDX模型显示联合用药增强肿瘤生长抑制,RPPA及靶点得分算法分析支持可能的机制。
研究意义
结果为联合使用奈拉替尼与CDK4/6、mTOR和MEK抑制剂治疗HER2阳性癌症提供了临床前依据,一项I期临床试验(NCT03065387)正在进行。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外敏感性及组合筛选

评估奈拉替尼单药及与多种下游抑制剂联合对HER2+乳腺癌细胞生长的影响

使用六种乳腺癌细胞系,进行细胞活力测定(SRB法)评估单药及联合用药的IC50及组合指数(CI)。

2

集落形成实验验证长效效应

评估联合用药对细胞长期增殖或存活能力的影响

HCC-1954细胞进行集落形成实验,处理3周后固定染色,定量分析集落面积并计算基于Bliss模型的组合指数。

3

信号通路蛋白磷酸化分析

评估药物单用及联用对HER2下游MAPK和PI3K/Akt信号通路的影响

用Western blot检测处理HER2+细胞系后关键信号分子的磷酸化水平。

4

体内PDX疗效评估

评估奈拉替尼单药及联合用药在HER2+ PDX模型中的抗肿瘤效果

将PDX组织块植入裸鼠,待肿瘤生长至约200 mm³后随机分组,每日给药,测量肿瘤体积并计算EFS。

5

蛋白组学及网络适应性分析

探索联合用药增强疗效的潜在分子机制及适应性反应

收集处理后的PDX肿瘤组织进行RPPA分析,使用靶点得分算法评估对药物处理的网络水平适应性反应。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
奈拉替尼Puma Biotechnology Inc.--
依维莫司NCI-Developmental Therapeutics ProgramNSC733504
曲美替尼NCI-Developmental Therapeutics ProgramNSC758246
帕博西尼Pfizer; NCI-Developmental Therapeutic Program--
阿培利司AACR PI3K SU2C Dream Team--
--Selleck Chemicals--
杜尔贝科改良伊格尔培养基/F-12----
胎牛血清----
Pierce BCA蛋白定量试剂盒ThermoFisher--
0.2μm硝酸纤维素膜Bio-Rad Laboratories--
Odyssey红外成像系统Li-Cor Biosciences--
磺基罗丹明B----
抗HER2抗体Cell Signaling Technology2242
抗磷酸化Akt/T308抗体Cell Signaling Technology4056
抗Akt抗体Cell Signaling Technology9272
抗磷酸化S6K1/T389抗体Cell Signaling Technology9234
抗S6K1抗体Cell Signaling Technology9202
抗磷酸化S6/S235/236抗体Cell Signaling Technology4858
抗S6抗体Cell Signaling Technology2217
抗磷酸化4E-BP1/S65抗体Cell Signaling Technology9456
抗4E-BP1抗体Cell Signaling Technology9452
抗磷酸化ERK1/2/T202/Y204抗体Cell Signaling Technology4370
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology9102
抗磷酸化MEK1/2/S217/221抗体Cell Signaling Technology9154
抗MEK1/2抗体Cell Signaling Technology9126
抗磷酸化Rb/S780抗体Cell Signaling Technology9307
抗β-肌动蛋白抗体SigmaA5441
山羊抗兔Alexa Fluor-680二抗Life TechA21076
山羊抗小鼠Dylight-800二抗Rockland Immunochemicals610145-121
Synergy 4酶标仪BioTek--
GraphPad Prism v6.05----
CalcuSyn程序----
ImageJ v.1.48NIH--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外细胞活力测定
细胞系、细胞密度、处理时间、药物浓度范围、组合比例、分析软件及统计分析(t检验)
阅读提示:Methods: Cell viability assay; Figure legends
集落形成实验
细胞系、细胞密度、药物浓度(如奈拉替尼5 nM、依维莫司0.1 nM等)、培养时间(3周)、换液频率(每周两次)、染色方法(结晶紫)及定量方法(ImageJ)
阅读提示:Methods: Colony formation assay; Figure 1D-G
蛋白质印迹
细胞系、药物浓度(如奈拉替尼1 μM、依维莫司2 nM、曲美替尼0.2 μM、阿培利司1 μM、sapanisertib 0.2 μM)、处理时间(24小时)、上样量(20-50 μg/lane)、抗体稀释度、检测指标
阅读提示:Methods: Western blot analysis; Figure 2
体内PDX实验
PDX模型、小鼠品系(裸鼠)、给药剂量(奈拉替尼10 mg/kg、依维莫司5 mg/kg、曲美替尼0.3 mg/kg、帕博西尼50 mg/kg)、给药方式(口服管饲)、给药频率(每日)、肿瘤体积计算公式、EFS定义、统计分析(one-way ANOVA)
阅读提示:Methods: In vivo studies; Table 1; Figure 3
RPPA分析
PDX肿瘤组织样本量(n=3-7)、蛋白质提取、RPPA平台、归一化方法、统计分析(LMEM,FDR<0.05)
阅读提示:Methods: RPPA Analysis; Figure 4