EGFR抑制增强FGFR抑制剂治疗并克服FGFR2融合阳性胆管癌的耐药性

EGFR Inhibition Potentiates FGFR Inhibitor Therapy and Overcomes Resistance in FGFR2 Fusion-Positive Cholangiocarcinoma

作者信息Qibiao Wu, Yuanli Zhen, Lei Shi, Phuong Vu, Patricia Greninger, Ramzi Adil, Joshua Merritt, Regina Egan, Meng-Ju Wu, Xunqin Yin, Cristina R Ferrone, Vikram Deshpande, Islam Baiev, Christopher J Pinto, Daniel E McLoughlin, Charlotte S Walmsley, James R Stone, John D Gordan, Andrew X Zhu, Dejan Juric, Lipika Goyal, Cyril H Benes, Nabeel Bardeesy
PMID35420673
发布时间2022-05
DOI10.1158/2159-8290.CD-21-1168

实验完整度

研究包含体外细胞系实验、高通量药物筛选、信号通路分析、体内异种移植模型及PDX模型等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

FGFR2融合阳性胆管癌患者来源细胞系(ICC13-7, ICC21, ICC10-6等) FGFR2融合阳性胆管癌患者来源异种移植模型(PDX,MG69)

重点核对

细胞系对FGFR抑制剂的敏感性与耐药性范围(IC50值) EGFR信号反馈激活的动力学(EGFR磷酸化Y1068) 联合治疗对MEK/ERK和mTOR通路信号的持久抑制 体内模型中联合治疗的肿瘤消退效果(如ICC21异种移植模型完全缓解)

摘要

FGFR抑制剂已被批准用于治疗携带FGFR2融合的晚期胆管癌。然而,缓解率中等,并且由于获得性继发FGFR2突变或其他不太明确的机制,耐药性迅速出现。在这里,我们利用FGFR2融合阳性胆管癌的患者来源模型进行了高通量联合药物筛选、生化分析和治疗研究,以深入了解这些临床特征并发现改进的治疗策略。我们发现EGFR信号传导的反馈激活限制了FGFR抑制剂的疗效,在敏感模型中限制细胞死亡诱导,并在缺乏继发FGFR2突变的不敏感模型中导致耐药性。抑制野生型EGFR在两种情况下均增强了FGFR抑制剂的反应,持久抑制MEK/ERK和mTOR信号传导,增加凋亡,并在体内引起显著的肿瘤消退。我们的发现揭示了EGFR依赖性适应性信号传导是限制FGFR抑制剂疗效和驱动耐药的重要机制,并支持FGFR/EGFR抑制剂联合治疗FGFR2融合阳性胆管癌的临床测试。

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
FGFR2融合阳性胆管癌中,限制FGFR抑制剂疗效并驱动耐药的机制是什么?联合FGFR和EGFR抑制剂能否改善治疗效果?
核心机制
FGFR抑制导致EGFR信号的反馈激活,通过转录下调ERRFI1等负调控因子,恢复MEK/ERK和mTOR信号传导,从而限制细胞死亡并驱动耐药;联合抑制FGFR和EGFR可持久抑制该信号通路并诱导凋亡。
主要证据
基于患者来源细胞系和PDX模型,通过高通量药物筛选、免疫印迹、RNA测序和体内异种移植实验证明:联合使用FGFR抑制剂(infigratinib或futibatinib或pemigatinib)与EGFR抑制剂(afatinib或gefitinib)可诱导凋亡、抑制肿瘤生长并克服耐药。
研究意义
该研究支持FGFR/EGFR抑制剂联合治疗作为FGFR2融合阳性胆管癌的改进治疗策略,可能提高初始缓解率并延长耐药患者的获益。

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

患者来源模型建立与特征鉴定

建立并表征FGFR2融合阳性胆管癌的体内外模型,评估其对FGFR抑制剂的敏感性和耐药性。

从FGFR抑制剂试验患者建立细胞系和PDX模型,通过全外显子测序确认无FGFR2激酶域继发突变,并检测其对infigratinib、futibatinib和pemigatinib的IC50。

2

高通量药物筛选

识别能够增强FGFR抑制剂疗效并诱导细胞死亡的小分子化合物。

使用111种化合物库,在6种FGFR2融合阳性ICC细胞系及对照细胞系中,单独或与FGFR抑制剂联合处理,通过高内涵成像检测细胞死亡和细胞数量。

3

联合治疗功能验证

验证FGFR和EGFR抑制剂联合在FGFR2融合阳性ICC细胞中诱导凋亡和抑制生长的效果。

通过结晶紫染色、Caspase-3/7活性检测、免疫印迹分析凋亡相关蛋白和信号通路蛋白,评估联合治疗(infigratinib+afatinib或gefitinib)的效应。

4

机制研究

阐明FGFR抑制后EGFR信号反馈激活的分子机制。

检测FGFR抑制后EGFR磷酸化水平、RNA测序分析转录变化、siRNA敲低ERRFI1和CRISPR敲除ERBB3,研究这些调控因子在EGFR激活中的作用。

5

体内疗效评估

评估FGFR和EGFR抑制剂联合在体内对FGFR2融合阳性ICC模型的抗肿瘤效果。

在ICC21、ICC13-7、ICC10-6、ICC11异种移植模型和MG69 PDX模型中,用单药或联合治疗(infigratinib/afatinib或pemigatinib/afatinib),观察肿瘤体积变化、凋亡标志物和信号通路抑制情况。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI培养基Gibco--
胎牛血清----
L-谷氨酰胺Gibco25030-081
MEM非必需氨基酸溶液Gibco11140-050
庆大霉素Gibco15710-064
人重组胰岛素Gibco12585-014
鼠尾胶原蛋白BD Biosciences--
英菲格拉替尼SelleckchemS2183
福替巴替尼SelleckchemS8848
佩米替尼SelleckchemS0088
阿法替尼SelleckchemS1011
吉非替尼SelleckchemS1025
EKB-569SelleckchemS1392
Click-iT Plus EdU Alexa Fluor 647成像试剂盒ThermoFisher ScientificC10634
核糖核酸酶AThermoFisher ScientificEN0531
碘化丙啶Sigma-AldrichP4864
Caspase-Glo 3/7检测试剂盒PromegaG8090
Proteome Profiler人磷酸化受体酪氨酸激酶阵列试剂盒R&D SystemsARY001B
NEBuilder HiFi DNA组装New England Biolabs--
聚凝胺----
杀稻瘟菌素----
RIPA裂解和提取缓冲液Thermo ScientificPI89900
蛋白酶抑制剂PierceA32965
Calbiochem磷酸酶抑制剂混合物Calbiochem--
Pierce BCA蛋白定量Pierce--
PARP抗体Cell Signaling Technology9542
磷酸化FRS2 Y196抗体Cell Signaling Technology3864S
磷酸化MEK1/2 S217/221抗体Cell Signaling Technology9154S
MEK1/2抗体Cell Signaling Technology4694S
磷酸化ERK1/2 T202/Y204抗体Cell Signaling Technology4370S
ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695S
磷酸化AKT S473抗体Cell Signaling Technology4060S
AKT抗体Cell Signaling Technology9272S
磷酸化S6 S235/236抗体Cell Signaling Technology4858S
S6抗体Cell Signaling Technology2217S
BIM抗体Cell Signaling Technology2933S
BMF抗体Cell Signaling Technology50542S
PUMA抗体Cell Signaling Technology4976S
MCL-1抗体Cell Signaling Technology94296S
BCL-xL抗体Cell Signaling Technology2764S
磷酸化EGFR Y1068抗体Cell Signaling Technology3777S
磷酸化EGFR Y1173抗体Cell Signaling Technology4407S
EGFR抗体Cell Signaling Technology4267S
ERRFI1抗体Cell Signaling Technology2440S
磷酸化SRC Y416抗体Cell Signaling Technology6943T
磷酸化PLCγ1 Y783抗体Cell Signaling Technology2821S
PLCγ1抗体Cell Signaling Technology2822S
磷酸化STAT3 Y705抗体Cell Signaling Technology9131S
ERBB3抗体Cell Signaling Technology12708S
磷酸化SHP2 Y542抗体Abcamab62322
FRS2抗体Abcamab183492
微管蛋白抗体Abcamab6160
β-肌动蛋白抗体SigmaA5316
GAPDH抗体InvitrogenAM4300
RNeasy小型试剂盒QIAGEN--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778075
siGENOME人ERRFI1 siRNA-SMARTpoolDharmaconM-017016-01-0010
siGENOME非靶向siRNADharmaconD-001210-01-05
NSG小鼠The Jackson Laboratory00557
PEG300----
5%葡萄糖溶液----
二甲基乙酰胺----
甲基纤维素----
吐温80----
裂解Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
角蛋白17/19抗体Cell Signaling Technology12434
Ki67抗体ServicebioGB13030-2
Hoechst 33342----
溴化乙锭二聚体----

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
细胞系培养
细胞系来源、培养基成分(RPMI+10%FBS)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture
药物处理
药物浓度(infigratinib 100 nM, afatinib 100 nM等)、处理时间(4h, 48h, 3天, 7-10天)
阅读提示:Materials and Methods: Cell viability assay, Crystal violet staining, Caspase-3/7 Activity
信号通路分析
抗体稀释比例(1:1000等)、蛋白上样量(20μg)
阅读提示:Materials and Methods: Immunoblot analysis
体内实验
小鼠品系(NSG)、细胞注射量(2x10^6或1x10^6)、肿瘤起始体积(~200 mm3或~600 mm3)、药物剂量(infigratinib 15或30 mg/kg, afatinib 15 mg/kg, pemigatinib 0.3或1 mg/kg, gefitinib 25 mg/kg)、给药频次(每日)、治疗周期(10-21天)
阅读提示:Materials and Methods: In vivo treatment studies
基因操作
siRNA序列(siGENOME Human ERRFI1 siRNA-SMARTpool)、转染试剂(Lipofectamine RNAiMAX)
阅读提示:Materials and Methods: siRNA transfection