Third generation EGFR TKIs: current data and future directions / TKI EGFR di terza generazione: dati attuali e direzioni future

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Abstract

Acquired T790 M mutation is the commonest cause of resistance for advanced non-small cell lung cancer (NSCLC) epidermal growth factor receptor (EGFR) mutant patients who had progressed after first line EGFR TKI (tyrosine kinase inhibitor). Several third generation EGFR TKIs which are EGFR mutant selective and wild-type (WT) sparing were developed to treat these patients with T790 M acquired resistant mutation. Osimertinib is one of the third generation EGFR TKIs and is currently the most advanced in clinical development. Unfortunately, despite good initial response, patients who was treated with third generation EGFR TKI would develop acquired resistance and several mechanisms had been identified and the commonest being C797S mutation at exon 20. Several novel treatment options were being developed for patients who had progressed on third generation EGFR TKI but they are still in the early phase of development. Osimertinib under FLAURA study had been shown to have better progression-free survival over first generation EGFR TKI in the first line setting and likely will become the new standard of care.

Background

In 2009, the IPASS study established the superiority of gefitinib over chemotherapy for metastatic non-small cell lung cancer (NSCLC) patients with sensitizing epidermal growth factor receptor (EGFR) mutations. Several first line phase III studies on first (gefitinib, erlotinib) and second (afatinib, dacomitinib) generation EGFR TKIs showed objective response rate and progression free survival (PFS) of patients with sensitizing EGFR to be 60–70% and 9 to 15 months, respectively.

Despite the initial high response rates, patients on EGFR TKIs will inevitably become resistant to treatment. Various mechanisms of acquired resistance have been identified and these can be divided into secondary mutations in EGFR, the activation of alternative signaling pathways, and phenotypic or histologic transformation. The commonest mechanism of acquired resistance is T790 M mutation accounting for 50–60% of secondary resistance to primary EGFR TKI therapy. This is also the basis for the development of third generation EGFR TKIs. The full discussion on the acquired mechanisms of resistance to first and second generation EGFR TKIs is beyond the scope of this article. Please refer to the following articles for a comprehensive review on this topic.

Third generation TKIs

Given the limited efficacy of second generation TKIs in circumventing T790 M resistance to first generation TKIs, third generation TKIs were developed. These include osimertinib, EGF816, olmutinib, PF-06747775, YH5448, avitinib and rociletinib. The defining characteristic of these third generation agents is that they have significantly greater activity in EGFR mutant cells than in EGFR WT cells, making them mutant-selective. The only approved third generation TKI is osimertinib. In the rest of this article, we will review the preclinical and clinical data surrounding osimertinib and other third generation EGFR TKIs, as well as future challenges on the evaluation and treatment of resistance that arises from these third generation EGFR TKIs.

Osimertinib: pre-clinical and clinical data

Osimertinib, an oral third-generation EGFR TKI selectively and irreversibly targets both sensitizing EGFR mutations as well as T790 M while sparing the wild-type EGFR tyrosine kinase. Osimertinib, a mono-anilino-pyrimidine compound is less potent at inhibiting phosphorylation of EGFR in wild-type cell lines with close to 200 times greater potency against L858R/T790 M than wild-type EGFR. In preclinical studies, osimertinib demonstrated impressive activity in xenograft and transgenic murine tumor models with both profound and sustained tumor regression. In addition, osimertinib also induced sustained tumor regression in an EGFR-mutated mouse brain metastases model.

The Phase I/II AURA trial was conducted to determine the safety and efficacy of osimertinib in patients (n = 252) who progressed on initial EGFR TKIs. Diarrhea was the most frequent toxicity (47%), followed by rash (40%), nausea and decreased appetite (21%). Despite G3 or higher toxicities noted in 32% of patients, only 7% and 6% of patients required a dose reduction or drug discontinuation. Of interest, 6 cases of potential pneumonitis-like events were reported. All 6 patients discontinued osimertinib. With regards to efficacy, the ORR was 51% and an impressive disease control rate (DCR) of 84%. And the median PFS was 8.2 months. As expected, the subgroup of T790 M-positive patients (N = 127) had an excellent DCR of 95%, ORR of 61% and median PFS of 9.6 months. Activity was lower in patients (n = 61) without EGFR T790 M mutations with an ORR and PFS of 21% and 2.8 months (95% confidence interval (CI) 2.1–4.3) respectively.

Following the encouraging efficacy and safety date from the initial AURA Phase I/II study, the single arm, multi-center phase II Aura 2 study was conducted with osimertinib at 80 mg orally daily. All patients (n = 210) had advanced NSCLC harboring EGFR T790 M mutations that was centrally confirmed and had progressed on prior EGFR TKI therapy. The ORR was 70% with 3% complete responses and a DCR of 92%. The median PFS was 9.9 months (95% CI 8.5–12.3) with a median duration of response of 11.4 months. Overall, toxicities were manageable with the most common possibly treatment-related grade 3 or 4 AEs were prolonged electrocardiogram QT (2%), neutropenia (1%) and thrombocytopenia (1%).

In a pooled analysis of the AURA extension and AURA2 Phase II studies (n = 50), the central nervous system (CNS) ORR with osimertinib dose at 80 mg per day was 54% with 6 (12%) complete responders. 82% of patients responded intracranially by 6-week assessment.

AURA3 was an open-label, international, phase III trial of 419 patients with locally advanced or metastatic NSCLC with T790 M mutations randomized 2:1 to osimertinib at 80 mg daily (n = 279) or to standard-care pemetrexed plus platinum every 3 weeks, with maintenance pemetrexed allowed. The median PFS was 10.1 months vs 4.4 months (hazard ratio (HR) 0.30, 95% CI 0.23–0.41, p < 0.001). A higher ORR was seen in the osimertinib arm when compared to standard of care: (71% vs 31%, odds ratio: 5.39, 95% CI 3.47–8.48, p < 0.001). The responses were also durable at 9.7 months in the osimertinib group compared with 4.1 months for chemotherapy. Furthermore, all the patient reported outcomes (PROs) were better in the osimertinib group than in the platinum-pemetrexed group.

In patients with CNS metastases, the median PFS was 8.5 months versus 4.2 months (HR 0.32, 95% CI 0.21–0.49). Only 5% (n = 13) vs 14% (n = 20) developed new CNS lesions while on treatment with osimertinib vs platinum/pemetrexed respectively. Among the patients receiving osimertinib, there was no significant difference in benefit between patients with T790 M-positive status on both tumor and plasma analyses and those in the intention-to-treat population.

Fewer patients reported adverse events of grade 3 or more in the osimertinib group (23%) than in the platinum–pemetrexed group (64%). In the osimertinib group, the most commonly reported adverse events were diarrhea (41%), rash (34%), dry skin (23%), and paronychia (22%). Interstitial lung disease–like adverse events were reported in 10 patients (4%) in the osimertinib group. Nine patients had grade ≤ 2 in severity and one death was reported. A prolongation in the QT interval was recorded in 10 patients (4%) in the osimertinib group and 1 patient (1%) in the platinum–pemetrexed group, with all events of grade 1 or 2 in severity except for one grade 3 event in the osimertinib group. Osimertinib was associated with a lower rate of permanent discontinuation, (7% compared with 10% with chemotherapy). Fatal adverse events were reported in 4 patients in the osimertinib group and one treatment related death in the platinum–pemetrexed group.

Olmutinib (BI 1482694/HM61713)

Olmutinib was investigated in phase I/II trial evaluating Korean NSCLC patients who had failed prior EGFR TKI. The recommended phase II dose was 800 mg daily. In the phase II study of patients who were T790 M and the ORR was 56% achieved ORR with DCR of 90%. The median PFS was 7.0 months (95% CI 5.5–8.3). The commonest all grade adverse events were diarrhea (55%), rash (39%), nauseas (38%).

Boehringer Ingelheim collaborated with Hanmi Pharmaceutical to develop olmutinib in ELUXA trials. But the collaboration was halted in view of a South Korean Authority drug safety report of a fatal case of toxic epidermal necrolysis (TEN). Olmutinib is currently being developed by Hanmi Pharmaceutical in South Korea.

Nazartinib (EGF816)

Pre-clinical data showed that nazartinib showed similar mutant-selectivity and EGFR wild-type sparing property similar to other third generation EGFR TKIs.

In a phase I dose-escalation study of nazartinib (n = 132) over seven dose cohorts (75-350 mg QD), the confirmed ORR in 127 evaluable patients was 44% (56/127) with a disease control rate of 91%. The median PFS was 9.2 months (95% CI 9.0-NE). All grade adverse events included diarrhea (40%), maculopapular rash (39%), pruritus (32%), dry skin (23%), stomatitis (23%), and fatigue (21%). Grade 3 or 4 adverse events included maculopapular rash (14%), anemia (6%), and diarrhea (6%). Hepatitis B reactivation was reported in two patients who were not on antiviral prophylaxis. One patient resumed nazartinib after starting anti-viral and another patient died [26]. Nazartinib is also concurrently being investigated in combination with capmatinib (INC28), a c-MET inhibitor, in a phase I/II study (NCT02335944).

PF-06747775

PF-06459988 is an irreversible pyrrolopyrimidine inhibitor of EGFR T790 M mutants. It has potent pre-clinical EGFR activity against the four common mutants (exon 19 deletion (Del), L858R, and double mutants T790 M/L858R and T790 M/Del), selectivity over wild-type EGFR.

In a phase I study where 44 EGFR mutant patients who had progressed on first line EGFR TKI were enrolled into six dose escalation (25 mg–600 mg) and 2 dose expansion cohorts (200 mg and 300 mg), the recommended phase 2 dose was 200 mg daily. All grade adverse events of > 25% included diarrhea (57%), rash (59%), paronychia (52%), dermatitis acneiform (34%), stomatitis (32%), pruritus (27%), dry skin (25%), and rhinorrhea (25%). Commonest grade 3 diarrhea and skin toxicity which were and easily managed. No grade 4 treatment related AEs were reported. Efficacy data is on-going.

Avitinib (AC0010)

Avitinib is a pyrrolopyrimidine-based irreversible EGFR inhibitor and is structurally distinct from other pyrimidine-based irreversible EGFR inhibitors such as osimertinib and has activity against EGFR mutations including T790 M whilst spares EGFR WT.

Avitinib was investigated in a phase I/II study for EGFR mutant patients who had progressed on first line EGFR TKI . A total of 136 patients were treated across seven dose cohorts (50-350 mg BID). Responses were observed in all dose cohorts except 50 mg BID. The ORR (including unconfirmed responses) and disease control rate (DCR) were 44% and 84% respectively. In the dose cohorts of 150-300 mg BID had ORR and DCR of 51% and 89% respectively. The recommended phase 2 dose (RP2D) was 300 mg BID. Avitinib was well tolerated with diarrhea (38%) and rash (24%) which was predominantly of grade 1 or 2 severity. Grade 3 or 4 side effects included diarrhea (2%) rash (2%) transaminitis (2–4%). In a subset of patients with brain metastases, the intracranial PFS of two patients were shorter than extracranial PFS. This finding may be attributed to a low blood-brain-barrier penetration rate of 0.046%–0.146%.

YH25448

Early in vivo and in vitro data reported YH25448 had more potent inhibition of cancer cell growth compared to osimertinib in cancer cells harboring EGFR mutations (L858R/T790 M) with IC50 of 2 nM vs 8 nM and GI50 of 3.6 nM vs 11.8 nM respectively. YH25448 treatment in mice implanted with H1975 cells showed regression of tumor in both subcutaneous and intracranial lesions. At 10–25 mg/kg, YH25448 achieved more significant, complete tumor growth inhibition and longer overall survival compared to same doses of osimertinib. Ongoing effort is underway to develop this compound further.

Rociletinib (CO-1686)

Rociletinib was initially investigated in phase I/II study in TIGER-X trial for patients who had failed EGFR TKI in the first line setting. The ORR in patients harboring T790 M was 59% and the DCR was 93%. An updated pooled TIGER-X/TIGER-2 analysis reported a lower response rate of 34% for 625 mg b.i.d. dose cohort (n = 170) and 28% for 500 mg b.i.d. dose cohort (n = 79). In the latest analysis of TIGER-X reported in June 2016, the confirmed ORR was 45% (95% CI, 31 to 60) and 18 patients with T790 M-negative disease, the confirmed ORR was 17% (95% CI, 4 to 41). Based on this updated data showing lower than expected efficacy, FDA voted against the accelerated approval of rociletinib and Clovis subsequently stopped the clinical development.

ASP8273

In a phase I/II trial of ASP8273 in Japanese patients with EGFR mutant NSCLC who had progressed on first line EGFR TKI, the ORR was 50%for all patients dosed with ≥100 mg with ORR of and 80% in T790 M positive patients. The most common all grade adverse events were diarrhea (56%), nausea (31%), vomiting (31%) and thrombocytopenia (31%). Less commonly, skin rash (9%) and interstitial lung disease (ILD)-like events (2%). Maximum tolerated dose (MTD) was determined at 400 mg and the R2PD dose was 300 mg.

In a North American study (n = 60), of patients with EGFR mutated NSCLC who have progressed after EGFR TKI90% of patients had T790 M mutation. In the T790 M positive cohort, the ORR was 37.5% (15/40) and DCR was 65% (26/40). The median PFS was 6.7 months (95% CI: 5.32–9.79 months). AA phase III study evaluating ASP8273 versus first generation EGFR TKI in the first line treatment of EGFR mutant advanced NSCLC (SOLAR) was subsequently initiated. However, on the recommendation of the Independent Data Monitoring Committee, the trial was discontinued in May 2017 due to lack of clinical efficacy.

Challenges in treatment of advanced EGFR mutant patients

a)
Detection of EGFR T790 M mutations with plasma sample

At disease progression, a biopsy of tumor tissue is typically performed to evaluate for targetable resistance mechanisms such as EGFR T790 M mutation. However, procedures are invasive and not always feasible in patients with advanced disease, with up to 28% of NSCLC patients unable to provide a biopsy sample suitable for mutational analysis. “Liquid biopsy” has been developed to counter conventional tissue biopsy limitations. Benefits over tissue biopsy include the ability to capture tumor heterogeneity and to quantify the number of mutated gene copies which is useful for monitoring disease response and predicting early treatment failure. Importantly, it is noninvasive, where repeated testing can be done for dynamic monitoring of tumor molecular changes.

Circulating tumor cells (CTCs)

Once isolated, CTCs can be used to analyze EGFR mutational status. Additionally, immunohistochemistry or fluorescence in-situ hybridization which cannot be done on fragmented plasma ctDNA samples, can be performed on CTCs to evaluate for other rearrangements, mutations or amplifications.

Plasma cell-free circulating tumor DNA (ctDNA) for the detection of T790 M

Several platforms have been used to detect ctDNA and these included the amplified refractory mutation system (ARMS), peptide nucleic acid mediated polymerase chain reaction (PCR) clamping, digital PCR, denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC) and next generation sequencing (NGS). A comprehensive review of “liquid biopsy” is beyond the scope of this review article. Please refer to these review articles for more information.

Of the methods available, ARMS, ddPCR and BEAMing have been determined to be clinically applicable in the setting of resistance to EGFR TKIs and the development of the T790 M mutation. Studies have demonstrated high sensitivity, specificity and good concordance between these strategies and actual tissue biopsy results. Thress and colleagues evaluated plasma samples from patients recruited to the AURA 1 trial prior to initiation of osimertinib. The sensitivity and specificity were 73% and 67% respectively with cobas®, and 81% and 58% respectively with BEAMing in detection of T790 M. Concordance between the platforms was > 90%. Karlovich et al. also demonstrated a high concordance rate between matched plasma and tumor tissue samples drawn from the phase I clinical trial of rociletinib, where the concordance rate for T790 M was 64% with cobas® and 73% with BEAMing.

Despite initial impressive outcomes with 3rd generation EGFR TKIs, acquired resistance invariably develops. Several mechanisms of resistance that are EGFR-dependent and EGFR-independent have been described. EGFR-dependent mechanisms include the development of EGFR C797S mutation whereas examples of EGFR-independent mechanisms include activation of pathways downstream of EGFR and parallel signaling pathways.

EGFR C797 mutation

One of the first mutations reported was the C797S mutation, a point mutation on exon 20. This mutation abolishes the covalent bonding of osimertinib to EGFR. Its prevalence ranges between 22% to 40%-- being identified in 22 out of 99 NSCLC patients who have progressed on osimertinib, and 6 out of 15 patients in the phase I AURA study respectively.

In addition to osimertinib, C797S mutation has also been reported to mediate resistance to other third-generation TKIs, such as HM61713 olmutinib, rociletinib [52] and nazartinib. Chabon and colleagues analyzed pre- and post- treatment samples from 43 patients treated with rociletinib. Only 1 out of 43 (2%) developed C797S mutation in cis with T790 M, a frequency that is lower compared to that of Osimertinib. Piotrowska also found no C797S mutation in a group of 12 patients who progressed on rociletinib. These evidences suggest a potential difference in the pattern of resistance between osimertinib and rociletinib. Recently, Tan et al. reported genomic profile of 9 resistant tumor samples, following progression on EGF816 nazartinib. C797S mutation was identified in one patient, who also had concurrent MTOR deletion.

Preclinical studies have demonstrated the acquired C797S mutation in cells resistant to 3rd generation TKIs. Of interest was the finding that the allelic context in which C797S was acquired may predict responsiveness to subsequent TKI treatments.

A recent study by Piotrowska and colleagues evaluated Guardant Health database of plasma samples of 61 lung adenocarcinoma patients with C797S mutation. These patients had acquired T790 M mutation and were treated with osimertinib. The study found the following C797S configuration: C797S/T790 M in cis in 50 patients (82%); C797S/T790 M in trans in 6 patients (10%); C797S alone without T790 M in 4 patients (6%); and 1 patient (2%) had two co-existent C797S clones (one in cis with T790 M and one in trans). In addition, 51 patients (84%) had at least one bona fide resistance mechanism co-occurring with C797S, namely EGFR amplification (n = 29; 48%); MET amplification (n = 10; 16%); BRAF V600E (n = 3; 5%) and PIK3CA mutation (n = 9; 15%). Interestingly, C797S can sometimes be polyclonal within individual patients. Thus, the polyclonality of C797S, together with co-existing resistance mechanisms, highlight the heterogeneity of resistant EGFR-mutant cancers.

Other than C797S, a case report by Menon et al. demonstrated a novel C797 variant in a patient who has progressed on osimertinib. The authors found a C797G mutation in cis with T790 M. Focal MYC and EGFR amplifications were also isolated in the same patient.

Other EGFR mutations

In addition to the C797S mutation, other EGFR mutations such as L792 and L718 mutations have also been reported. Interestingly, all L792 mutations are in cis with T790 M and in trans with C797 mutations when present in the same patient. In addition, 2 out of 10 L792-positive patients and 6 out of 7 L718-positive patients did not have co-existing C797 mutations. This suggests that C797-, L792- and L718- mutated cells are likely different resistant clones.

Other EGFR L798I, E709K, L792 V and G796S/R mutations had also been described.

Bypass mechanisms

Other resistance mechanisms to osimertinib identified involve either activation of pathways downstream of EGFR (RAS-MAPK pathway signaling) or those that activate parallel signaling pathways, such as Her2 amplification, MET amplification, PTEN loss and PIK3CA mutation.

RAS-MAPK

KRAS mutation, KRAS amplification, BRAF, NRAS (including a novel NRAS E6K mutation) and MEK1 mutation have been described as mechanisms of acquired resistance to third generation TKIs. KRAS G12S, G12A, Q61H, A146T and G12D mutation had been reported post third generation EGFR TKI.

Other than KRAS mutations, NRAS mutations have also been reported preclinically. NRAS missense mutations (including a novel E63K mutation) or NRAS copy number gain had been reported post osimertinib. Interestingly, these resistant cell lines were sensitive to combination therapy of MEK inhibitor selumetinib with EGFR TKI.

Lastly, a BRAF V600E mutation was uncovered as resistant mechanism to osimertinib in two reports. Notably, in one study, combination of BRAF inhibitor encorafenib together with osimertinib was attempted and led to significant inhibitory effects on cell lines.

Her2 and MET amplification

Amplification of Her2 and MET have been described after progression on third generation TKIs . Interestingly, Her2 amplification and T790 M mutation appear to be mutually exclusive in patients who progressed on osimertinib but may co-exist in patients who progressed on rociletinib.

MET amplification has been described in both pre-clinical and clinical studies. Preclinical studies had shown MET amplification as a resistance mechanism to third generation TKI. MET amplification had also been reported for patient who progressed on osimertinib, rociletinib and nazartinib.

PIK3CA mutations

PIK3CA E545K mutation has been described as a resistant mechanism to osimertinib in at least two reports. Two PIK3CA gene mutations (E545K, E542K) were also described in 5 out of 43 patients who developed resistance to rociletinib.

FGF2-fibroblast growth factor receptor (FGFR1)

In vitro analysis demonstrated that FGF2 supplement conferred resistance to osimertinib in EGFR-mutant NSCLC cells. Clinically FGFR amplification after progression on osimertinib were reported after osimertinib.

Small cell transformation

Small cell lung cancer (SCLC) transformation- a known rare mechanism of resistance to first generation TKI, has been described after treatment with third generation TKIs. These transformed SCLCs can continue to harbor their original EGFR-activating mutations, but not T790 M. Genome sequencing revealed RB1 mutation and loss of RB1 in these SCLC after acquired resistance to 3rd generation TKI, suggesting that these mutations play critical roles in driving the transformation. Co-occurring P53, PTEN and PIK3CA mutations have also been reported in a patient with small cell transformation after osimertinib.

Future directions

a)
Overcoming acquired resistance to third generation EGFR TKI

Fourth generation EGFR TKIs

The fourth generation EGFR TKIs are also under development. The current EGFR TKIs all target the ATP-binding site; however, the C797S mutation blocks the covalent binding of these drugs, conferring resistance. EAI001 and EAI045 were rationally identified as a molecule that binds allosterically to EGFR away from the binding site (non-ATP competitive), with specificity for mutant EGFR over wildtype EGFR . EAI001 was found to have activity against L858R/T790 M mutant EGFR, but was less active against individual L858R or T790 M mutant EGFR. EAI045 was active in cell lines with individual L858R or T790 M mutations, or both. In Ba/F3 cell lines bearing L858R/T790 M/C797S mutations, EAI045 was shown to result in control of cell proliferation when used in combination with cetuximab, but not when used as a single agent. This was attributed to the fact that if an EGFR dimer contained a wild-type and a mutant EGFR molecule, there would be differing susceptibilities to EAI045, compromising its activity. With the anti-EGFR monoclonal antibody cetuximab blocking EGFR dimerization, EAI045 can block these molecules in a monomer state. Similar results were seen in mouse models carrying L8585R/T790 M/C797S.

Other novel EGFR inhibitors

Gunther and colleagues recently developed a new class of trisubstituted pyridinyl imidazole EGFR inhibitors based on a p38 MAP kinase inhibitor compound. Using molecular modeling, authors synthesized 40 compounds with activity against EGFR mutants and systematically developed metabolically stable noncovalent reversible EGFR inhibitors. These compounds demonstrated efficacy against cells expressing the triple mutation (T790 M/C797S/L858R) with IC50 values of less than 10 nM and also had more than 300-fold selectivity for double EGFR mutant (T790 M/L858R) cells over wild-type EGFR. Further studies need to be done to evaluate the clinical efficacy and safety of these new compounds.

First generation EGFR TKIs after acquired resistance to third generation TKIs

Niederst et al. further described that cell lines harboring dual C797S and EGFR activating mutations (C797S/del19) without the T790 M mutation were resistant to third-generation TKIs but retained sensitivity to gefitinib or afatinib. In a patient who progressed on osimertinib and developed the dual EGFR mutation (C797S/del19), treatment with gefinitib resulted in partial response and meaningful clinical improvement. This suggests that patients treated with third generation TKIs in the first line setting who acquire resistance driven by C797S but remain undetectable for T790 M may subsequently respond to first-generation TKIs.

First and third generation EGFR TKI combinations

The configuration of T790 M and C797S mutations using cell line MGH121 Res #1 has been found to be an important feature in predicting response to treatment. When the mutations occur in trans (i.e. on separate alleles), cells are resistant to third generation EGFR TKIs but sensitive to a combination of first and third generation EGFR TKIs. However, when the mutations occur in cis, no EGFR TKIs alone or in combination are effective. In a patient who developed the triple mutation (T790 M/C797S/del19) in trans after progression on osimertinib, the combination of erlotinib and osimertinib was able to achieve partial response with undetectable C797S by ctDNA analysis after one month and further sustained response after two months of treatment. Strikingly, at disease progression after three months of therapy, C797S located in trans to T790 M remained undetectable but C797S in cis to T790 M appeared. The patient did not respond to further treatment with EGFR TKIs and subsequently required chemotherapy for disease control.

Brigatinib and anti-EGFR antibodies

Brigatinib (AP-26113) is a dual anaplastic lymphoma kinase (ALK) and EGFR inhibitor. Uchibori and colleagues screened the growth inhibitory activity of 30 existing tyrosine kinase inhibitors against Ba/F3 cell lines overexpressing the triple mutation (T790 M/C797S/del19). They subsequently identified brigatinib as the only compound to have significant albeit modest activity in vitro and in vivo. Docking and molecular dynamic simulations demonstrated that brigatinib was able to bind to the triple-mutant EGFR ATP-binding pocket. Of interest, when combined with an anti-EGFR antibody (either cetuximab or panitumumab), there was enhanced efficacy against triple-mutant Ba/F3 cell lines, with a three-fold decrease in IC50 of brigatinib. This combination also successfully prolonged the survival of PC9 triple-mutant xenograft-bearing mice, at low toxicities. Brigatinib in combination with anti-EGFR antibodies is a promising strategy to overcoming triple mutations.

Third generation TKIs in combination with MEK inhibitors

In vitro studies using PC9 cell lines harboring the triple mutation (T790 M/C797S/del19) revealed that modulation of Bim and Mcl-1 levels was critical to mediating resistance against osimertinib induced apoptosis. Use of a MEK inhibitor to suppress ERK-dependent phosphorylation of Bim and Mcl-1 restored the ability of osimertinib to induce apoptosis in these cells. These findings suggest co-targeting MEK/ERK signaling is another possible strategy to overcoming triple mutations.

In combination with oxidative phosphorylation inhibitors

Use of osimertinib in combination with oxidative phosphorylation (OxPhos) inhibitors is another strategy currently being explored in the preclinical setting. Martin et al. demonstrated that EGFR mutant cell lines treated with osimertinib resulted in inhibition of glycolysis and consequent dependence on mitochondrial oxidative phosphorylation. Simultaneous treatment with OxPhos inhibitors (including phenformin, buformin, metformin, BAY 87–2243 and oligomycin) increased the sensitivity of EGFR mutant cells to osimertinib and was able to delay the development of osimertinib resistance in a dose dependent manner. This represents a novel strategy that warrants further investigation.

Osimertinib to treat EGF816 failure

A final strategy in the management of resistance to third generation TKIs is the use of alternative third generation TKIs. Cross-resistance between various third generation TKIs has not yet been well studied. A recent abstract published at ASCO 2017 recruited patients with T790 M mutations who had progressed on EGF816 and were subsequently given osimertinib. Osimertinib had a response rate of 14%, with a median treatment duration of 9 months, signifying meaningful clinical benefit. This highlights the possibility of sequential third generation TKIs in the treatment of NSCLC.

b)
Sequencing of EGFR TKIs:

Osimertinib has demonstrated better PFS and less toxicity compared to first generation EGFR TKI based on FLAURA results. Furthermore, it has been shown to be also effective for patients with CNS metastases. OS is immature at the present moment but unless it is detrimental, osimertinib will likely become the preferred EGFR TKI in the first line setting.

At present, there is no head-to-head comparison between osimertinib and second generation EGFR TKIs. Osimertinib in the first line setting demonstrated median PFS of around 19 months as compared to second generation EGFR TKIs of around 11–14 months . Furthermore, the toxicity profiles of osimertinib which is WT sparing is much more favourable compared to second generation EGFR TKI which has higher rate of skin and diarrhea toxicities.

Only about half of patients who were started upfront with first or second generation EGFR TKI will develop T790 M acquired mutation which will allow the subsequent treatment with osimertinib. The rest of the patients would unfortunately be treated with conventional chemotherapy.

The acquired resistance mechanisms with upfront treatment with osimertinib is not well understood. These patients at present do not have any clear options aside from cytotoxic chemotherapy or enrolment into a clinical trial. Early report from phase I AURA study, 3 out of 9 patients had both p53 and RB1 mutations which are known to be predictive of small cell transformation. The dataset is very small at the present moment and should be interpreted with caution.

Abbreviations

ARMS:

amplified refractory mutation system

CI:

confidence interval

CNS:

central nervous system

CTCs:

circulating tumor cells

ctDNA:

circulating tumor DNA

DCR:

disease control rate

DHPLC:

denaturing high performance liquid chromatography

EGFR:

epidermal growth factor receptor

FGFR:

fibroblast growth factor receptor

HR:

hazard ratio

ILD:

interstitial lung disease

MTD:

maximum tolerated dose

NGS:

next generation sequencing

nM:

nanomolar

NSCLC:

non-small cell lung cancer

ORR:

objective response rate

PCR:

polymerase chain reaction

PFS:

progression free survival

PROs:

patient reported outcomes

RP2D:

recommended phase II dose

SoC:

standard of care

TEN:

toxic epidermal necrolysis

TKI:

tyrosine kinase inhibitor

WT:

wild-type

ITALIANO

Riassunto:

La mutazione T790 M acquisita è la causa più comune di resistenza per i pazienti mutanti del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR) del carcinoma polmonare non a piccole cellule avanzato (NSCLC) che erano progrediti dopo la prima linea di EGFR TKI (inibitore della tirosin chinasi). Diversi TKI EGFR di terza generazione che sono mutanti selettivi e risparmiatori di tipo selvatico (WT) dell'EGFR sono stati sviluppati per trattare questi pazienti con mutazione resistente acquisita T790 M. Osimertinib è uno dei TKI EGFR di terza generazione ed è attualmente il più avanzato nello sviluppo clinico. Sfortunatamente, nonostante una buona risposta iniziale, i pazienti trattati con EGFR TKI di terza generazione sviluppavano una resistenza acquisita ed erano stati identificati diversi meccanismi e il più comune era la mutazione C797S all'esone 20. Sono state sviluppate diverse nuove opzioni di trattamento per i pazienti che avevano progredito al terzo generazione EGFR TKI ma sono ancora nella prima fase di sviluppo. Osimertinib nell'ambito dello studio FLAURA ha dimostrato di avere una migliore sopravvivenza libera da progressione rispetto all'EGFR TKI di prima generazione nell'impostazione di prima linea e probabilmente diventerà il nuovo standard di cura.

Conoscenze di base

Nel 2009, lo studio IPASS ha stabilito la superiorità di gefitinib rispetto alla chemioterapia per i pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule metastatico (NSCLC) con mutazioni sensibilizzanti del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR). Diversi studi di prima linea di fase III sui TKI di EGFR di prima (gefitinib, erlotinib) e di seconda (afatinib, dacomitinib) hanno mostrato un tasso di risposta oggettivo e una sopravvivenza libera da progressione (PFS) dei pazienti con EGFR sensibilizzante del 60-70% e da 9 a 15 mesi , rispettivamente.

Nonostante gli alti tassi di risposta iniziali, i pazienti in terapia con EGFR TKI diventeranno inevitabilmente resistenti al trattamento. Sono stati identificati vari meccanismi di resistenza acquisita e questi possono essere suddivisi in mutazioni secondarie in EGFR, attivazione di vie di segnalazione alternative e trasformazione fenotipica o istologica. Il meccanismo più comune di resistenza acquisita è la mutazione T790 M che rappresenta il 50-60% della resistenza secondaria alla terapia primaria con EGFR TKI. Questa è anche la base per lo sviluppo dei TKI EGFR di terza generazione. La discussione completa sui meccanismi acquisiti di resistenza ai TKI EGFR di prima e seconda generazione va oltre lo scopo di questo articolo.

TKI di terza generazione

Data la limitata efficacia dei TKI di seconda generazione nell'eludere la resistenza del T790 M ai TKI di prima generazione, sono stati sviluppati i TKI di terza generazione. Questi includono osimertinib, EGF816, olmutinib, PF-06747775, YH5448, avitinib e rociletinib. La caratteristica distintiva di questi agenti di terza generazione è che hanno un'attività significativamente maggiore nelle cellule mutanti EGFR rispetto alle cellule EGFR WT, rendendole mutanti selettive. L'unico TKI di terza generazione approvato è osimertinib. Nel resto di questo articolo, esamineremo i dati preclinici e clinici riguardanti osimertinib e altri TKI EGFR di terza generazione, nonché le sfide future sulla valutazione e il trattamento della resistenza che deriva da questi TKI EGFR di terza generazione.

Osimertinib: dati preclinici e clinici

Osimertinib, un EGFR TKI orale di terza generazione, colpisce selettivamente e irreversibilmente sia le mutazioni sensibilizzanti dell'EGFR che il T790 M, risparmiando la tirosina chinasi EGFR wild-type [15]. Osimertinib, un composto mono-anilino-pirimidinico, è meno potente nell'inibire la fosforilazione di EGFR in linee cellulari wild-type con una potenza quasi 200 volte maggiore contro L858R / T790 M rispetto all'EGFR wild-type. Negli studi preclinici, osimertinib ha dimostrato un'attività impressionante in modelli di tumore murino xenotrapianto e transgenico con regressione tumorale sia profonda che sostenuta. Inoltre, osimertinib ha anche indotto una regressione tumorale sostenuta in un modello di metastasi cerebrali di topo con EGFR mutato.

Lo studio di fase I / II AURA è stato condotto per determinare la sicurezza e l'efficacia di osimertinib nei pazienti (n = 252) che hanno progredito con TKI EGFR iniziali. La diarrea era la tossicità più frequente (47%), seguita da eruzione cutanea (40%), nausea e diminuzione dell'appetito (21%). Nonostante tossicità G3 o superiori osservate nel 32% dei pazienti, solo il 7% e il 6% dei pazienti ha richiesto una riduzione della dose o l'interruzione del farmaco. Di interesse, sono stati segnalati 6 casi di potenziali eventi simili alla polmonite. Tutti e 6 i pazienti hanno interrotto osimertinib. Per quanto riguarda l'efficacia, l'ORR era del 51% e un impressionante tasso di controllo della malattia (DCR) dell'84%. E la PFS mediana era di 8,2 mesi. Come previsto, il sottogruppo di pazienti T790 M-positivi (N = 127) ha avuto un eccellente DCR del 95%, ORR del 61% e PFS mediana di 9,6 mesi. L'attività era inferiore nei pazienti (n = 61) senza mutazioni T790 M di EGFR con ORR e PFS del 21% e 2,8 mesi (intervallo di confidenza al 95% (CI) 2,1-4,3) rispettivamente.

In seguito all'incoraggiante data di efficacia e sicurezza dello studio iniziale AURA di fase I / II, lo studio multicentrico di fase II Aura 2 a braccio singolo è stato condotto con osimertinib 80 mg per via orale al giorno. Tutti i pazienti (n = 210) presentavano un NSCLC avanzato contenente mutazioni EGFR T790 M che erano state confermate a livello centrale ed erano progredite con una precedente terapia EGFR TKI. L'ORR è stata del 70% con il 3% di risposte complete e una DCR del 92%. La PFS mediana è stata di 9,9 mesi (IC al 95% 8,5-12,3) con una durata mediana della risposta di 11,4 mesi. Nel complesso, le tossicità erano gestibili con gli eventi avversi di grado 3 o 4 più comuni possibilmente correlati al trattamento: QT prolungato dell'elettrocardiogramma (2%), neutropenia (1%) e trombocitopenia (1%).

In un'analisi aggregata dell'estensione AURA e degli studi AURA2 di fase II (n = 50), l'ORR del sistema nervoso centrale (SNC) con una dose di osimertinib di 80 mg al giorno è stata del 54% con 6 (12%) responder completi. L'82% dei pazienti ha risposto intracranialmente alla valutazione di 6 settimane.

AURA3 era uno studio in aperto, internazionale, di fase III su 419 pazienti con NSCLC localmente avanzato o metastatico con mutazioni T790 M randomizzati 2: 1 a osimertinib 80 mg al giorno (n = 279) o a terapia standard con pemetrexed più platino ogni 3 settimane, con pemetrexed di mantenimento consentito. La PFS mediana è stata di 10,1 mesi vs 4,4 mesi (hazard ratio (HR) 0,30, IC 95% 0,23-0,41, p <0,001). È stata osservata una ORR più alta nel braccio osimertinib rispetto allo standard di cura: (71% vs 31%, odds ratio: 5,39, IC 95% 3,47-8,48, p <0,001). Le risposte erano anche durevoli a 9,7 mesi nel gruppo osimertinib rispetto a 4,1 mesi per la chemioterapia. Inoltre, tutti i risultati riportati dai pazienti (PRO) erano migliori nel gruppo osimertinib rispetto al gruppo platino-pemetrexed.

Nei pazienti con metastasi del SNC, la PFS mediana è stata di 8,5 mesi rispetto a 4,2 mesi (HR 0,32, IC 95% 0,21-0,49). Solo il 5% (n = 13) vs il 14% (n = 20) ha sviluppato nuove lesioni del SNC durante il trattamento con osimertinib vs platino / pemetrexed rispettivamente. Tra i pazienti che hanno ricevuto osimertinib, non è stata osservata alcuna differenza significativa nel beneficio tra i pazienti con stato T790 M positivo sia all'analisi del tumore che a quella del plasma e quelli nella popolazione intent-to-treat.

Un minor numero di pazienti ha riportato eventi avversi di grado 3 o superiore nel gruppo osimertinib (23%) rispetto al gruppo platino-pemetrexed (64%). Nel gruppo osimertinib, gli eventi avversi più comunemente riportati sono stati diarrea (41%), eruzione cutanea (34%), pelle secca (23%) e paronichia (22%). Eventi avversi simili alla malattia polmonare interstiziale sono stati riportati in 10 pazienti (4%) nel gruppo osimertinib. Nove pazienti avevano un grado di gravità ≤ 2 e un decesso è stato segnalato. Un prolungamento dell'intervallo QT è stato registrato in 10 pazienti (4%) nel gruppo osimertinib e 1 paziente (1%) nel gruppo platino-pemetrexed, con tutti gli eventi di grado 1 o 2 di gravità ad eccezione di un evento di grado 3 in il gruppo osimertinib. Osimertinib è stato associato a un tasso inferiore di interruzione permanente (7% rispetto al 10% con la chemioterapia). Eventi avversi fatali sono stati riportati in 4 pazienti nel gruppo osimertinib e un decesso correlato al trattamento nel gruppo platino-pemetrexed.

Olmutinib (BI 1482694 / HM61713)

Olmutinib è stato studiato in uno studio di fase I / II che valutava pazienti con NSCLC coreano che avevano fallito in precedenza con EGFR TKI. La dose di fase II raccomandata era di 800 mg al giorno. Nello studio di fase II su pazienti che erano T790 M e l'ORR era del 56%, l'ORR raggiunta con DCR del 90%. La PFS mediana è stata di 7,0 mesi (IC al 95% 5,5-8,3). Gli eventi avversi di tutti i gradi più comuni sono stati diarrea (55%), eruzione cutanea (39%), nausea (38%).

Boehringer Ingelheim ha collaborato con Hanmi Pharmaceutical per sviluppare olmutinib negli studi ELUXA. Ma la collaborazione è stata interrotta in vista di un rapporto sulla sicurezza dei farmaci dell'Autorità sudcoreana su un caso fatale di necrolisi epidermica tossica (TEN). Olmutinib è attualmente sviluppato da Hanmi Pharmaceutical in Corea del Sud.

Nazartinib (EGF816)

I dati preclinici hanno mostrato che nazartinib ha mostrato selettività mutante simile e proprietà di risparmio di EGFR wild-type simile ad altri TKI EGFR di terza generazione.

In uno studio di fase I di aumento della dose di nazartinib (n = 132) su sette coorti di dose (75-350 mg QD), l'ORR confermato in 127 pazienti valutabili è stato del 44% (56/127) con un tasso di controllo della malattia del 91% . La PFS mediana è stata di 9,2 mesi (IC al 95% 9,0-NE). Gli eventi avversi di tutti i gradi includevano diarrea (40%), rash maculopapulare (39%), prurito (32%), pelle secca (23%), stomatite (23%) e affaticamento (21%). Gli eventi avversi di grado 3 o 4 includevano rash maculopapulare (14%), anemia (6%) e diarrea (6%). La riattivazione dell'epatite B è stata segnalata in due pazienti che non erano in profilassi antivirale. Un paziente ha ripreso il trattamento con nazartinib dopo aver iniziato la terapia antivirale e un altro è deceduto [26]. Nazartinib è anche in fase di studio in concomitanza con capmatinib (INC28), un inibitore di c-MET, in uno studio di fase I / II (NCT02335944).

PF-06747775

PF-06459988 è un inibitore irreversibile della pirrolopirimidina dei mutanti EGFR T790 M. Ha una potente attività pre-clinica dell'EGFR contro i quattro mutanti comuni (delezione dell'esone 19 (Del), L858R e doppi mutanti T790 M / L858R e T790 M / Del), selettività rispetto all'EGFR wild-type.

In uno studio di fase I in cui 44 pazienti con mutante EGFR che avevano progredito con EGFR TKI di prima linea sono stati arruolati in sei coorti di aumento della dose (25 mg-600 mg) e 2 coorti di espansione della dose (200 mg e 300 mg), la dose di fase 2 raccomandata è stata 200 mg al giorno. Tutti gli eventi avversi di grado> 25% includevano diarrea (57%), eruzione cutanea (59%), paronichia (52%), dermatite acneiforme (34%), stomatite (32%), prurito (27%), pelle secca (25 %) e rinorrea (25%). La più comune diarrea di grado 3 e tossicità cutanea che sono state facilmente gestite. Non sono stati segnalati eventi avversi di grado 4 correlati al trattamento. I dati sull'efficacia sono in corso.

Avitinib (AC0010)

Avitinib è un inibitore irreversibile dell'EGFR a base di pirrolopirimidina ed è strutturalmente distinto da altri inibitori irreversibili dell'EGFR a base di pirimidina come osimertinib e ha attività contro le mutazioni dell'EGFR incluso T790 M mentre risparmia l'EGFR WT.

Avitinib è stato esaminato in uno studio di fase I / II su pazienti con mutante EGFR che avevano progredito con EGFR TKI di prima linea. Un totale di 136 pazienti sono stati trattati in sette coorti di dose (50-350 mg BID). Le risposte sono state osservate in tutte le coorti di dose tranne 50 mg BID. L'ORR (comprese le risposte non confermate) e il tasso di controllo della malattia (DCR) erano rispettivamente del 44% e dell'84%. Nelle coorti di dosaggio di 150-300 mg BID avevano ORR e DCR rispettivamente del 51% e dell'89%. La dose di fase 2 raccomandata (RP2D) era di 300 mg BID. Avitinib è stato ben tollerato con diarrea (38%) ed eruzione cutanea (24%) che erano prevalentemente di gravità di grado 1 o 2. Gli effetti collaterali di grado 3 o 4 includevano diarrea (2%) eruzione cutanea (2%) transaminite (2-4%). In un sottogruppo di pazienti con metastasi cerebrali, la PFS intracranica di due pazienti era più breve della PFS extracranica. Questo risultato può essere attribuito a un basso tasso di penetrazione della barriera ematoencefalica dello 0,046% –0,146%.

YH25448

I primi dati in vivo e in vitro riportavano che YH25448 aveva un'inibizione più potente della crescita delle cellule tumorali rispetto a osimertinib nelle cellule tumorali che ospitano mutazioni EGFR (L858R / T790 M) con IC50 di 2 nM vs 8 nM e GI50 di 3,6 nM vs 11,8 nM rispettivamente. Il trattamento con YH25448 nei topi impiantati con cellule H1975 ha mostrato la regressione del tumore nelle lesioni sia sottocutanee che intracraniche. A 10-25 mg / kg, YH25448 ha ottenuto un'inibizione della crescita tumorale completa e più significativa e una sopravvivenza globale più lunga rispetto alle stesse dosi di osimertinib. Sono in corso sforzi per sviluppare ulteriormente questo composto.

Rociletinib (CO-1686)

Rociletinib è stato inizialmente esaminato nello studio di fase I / II nello studio TIGER-X per pazienti che avevano fallito con EGFR TKI nella prima linea. L'ORR nei pazienti che ospitano T790 M era del 59% e la DCR era del 93%. Un'analisi aggregata aggiornata di TIGER-X / TIGER-2 ha riportato un tasso di risposta inferiore del 34% per 625 mg b.i.d. coorte di dose (n = 170) e 28% per 500 mg b.i.d. coorte di dose (n = 79). Nell'ultima analisi di TIGER-X riportata nel giugno 2016, l'ORR confermato era del 45% (IC 95%, da 31 a 60) e 18 pazienti con malattia T790 M-negativa, l'ORR confermato era del 17% (IC 95%, 4 a 41). Sulla base di questi dati aggiornati che mostrano un'efficacia inferiore al previsto, la FDA ha votato contro l'approvazione accelerata di rociletinib e Clovis ha successivamente interrotto lo sviluppo clinico.

ASP8273

In uno studio di fase I / II di ASP8273 in pazienti giapponesi con NSCLC mutante di EGFR che avevano progredito con EGFR TKI di prima linea, l'ORR era del 50% per tutti i pazienti trattati con ≥100 mg con ORR di e dell'80% nei pazienti positivi a T790 M. I più comuni eventi avversi di qualsiasi grado sono stati diarrea (56%), nausea (31%), vomito (31%) e trombocitopenia (31%). Meno comunemente, eventi simili a rash cutaneo (9%) e malattia polmonare interstiziale (ILD) (2%). La dose massima tollerata (MTD) è stata determinata a 400 mg e la dose R2PD era 300 mg .

In uno studio nordamericano (n = 60), di pazienti con NSCLC mutato in EGFR che sono progrediti dopo EGFR TKI il 90% dei pazienti aveva la mutazione T790 M. Nella coorte positiva per T790 M, l'ORR era del 37,5% (15/40) e la DCR era del 65% (26/40). La PFS mediana era di 6,7 mesi (95% CI: 5,32-9,79 mesi). Successivamente è stato avviato uno studio di fase III AA che valuta ASP8273 rispetto a EGFR TKI di prima generazione nel trattamento di prima linea del NSCLC avanzato mutante EGFR (SOLAR). Tuttavia, su raccomandazione dell'Independent Data Monitoring Committee, lo studio è stato interrotto nel maggio 2017 a causa della mancanza di efficacia clinica.

Sfide nel trattamento dei pazienti con mutante EGFR avanzato

Rilevazione delle mutazioni di EGFR T790 M con campione di plasma

Alla progressione della malattia, viene tipicamente eseguita una biopsia del tessuto tumorale per valutare i meccanismi di resistenza targetizzabili come la mutazione EGFR T790 M. Tuttavia, le procedure sono invasive e non sempre fattibili nei pazienti con malattia avanzata, con fino al 28% dei pazienti con NSCLC incapace di fornire un campione bioptico adatto per l'analisi mutazionale. La "biopsia liquida" è stata sviluppata per contrastare i limiti della biopsia tissutale convenzionale. I vantaggi rispetto alla biopsia tissutale includono la capacità di catturare l'eterogeneità del tumore e di quantificare il numero di copie di geni mutati, utile per monitorare la risposta alla malattia e prevedere il fallimento precoce del trattamento. È importante sottolineare che non è invasivo, dove è possibile eseguire test ripetuti per il monitoraggio dinamico dei cambiamenti molecolari del tumore.

Cellule tumorali circolanti (CTC)

Una volta isolate, le CTC possono essere utilizzate per analizzare lo stato mutazionale dell'EGFR. Inoltre, l'immunoistochimica o l'ibridazione in situ a fluorescenza che non può essere eseguita su campioni di ctDNA di plasma frammentato, può essere eseguita su CTC per valutare altri riarrangiamenti, mutazioni o amplificazioni.

DNA tumorale circolante libero da plasmacellule (ctDNA) per la rilevazione di T790 M

Diverse piattaforme sono state utilizzate per rilevare ctDNA e queste includevano il sistema di mutazione refrattaria amplificata (ARMS), il clamping della reazione a catena della polimerasi (PCR) mediata da acido nucleico peptidico, la PCR digitale, la cromatografia liquida ad alte prestazioni denaturante (DHPLC) e il sequenziamento di nuova generazione (NGS) . Una revisione completa della "biopsia liquida" va oltre lo scopo di questo articolo di revisione. Per ulteriori informazioni, fare riferimento a questi articoli di revisione.

Dei metodi disponibili, ARMS, ddPCR e BEAMing sono stati determinati per essere clinicamente applicabili nel contesto della resistenza a EGFR TKI e nello sviluppo della mutazione T790 M. Gli studi hanno dimostrato un'elevata sensibilità, specificità e una buona concordanza tra queste strategie e i risultati effettivi della biopsia tissutale. Thress e colleghi hanno valutato i campioni di plasma dei pazienti reclutati per lo studio AURA 1 prima dell'inizio di osimertinib. La sensibilità e la specificità erano rispettivamente del 73% e del 67% con cobas® e dell'81% e del 58% rispettivamente con BEAMing nel rilevamento di T790 M. La concordanza tra le piattaforme era> 90%. Karlovich et al. ha anche dimostrato un alto tasso di concordanza tra campioni di plasma e tessuto tumorale abbinati estratti dallo studio clinico di fase I di rociletinib, dove il tasso di concordanza per T790 M era del 64% con cobas® e del 73% con BEAMing.

Nonostante i risultati iniziali impressionanti con TKI EGFR di terza generazione, la resistenza acquisita si sviluppa invariabilmente. Sono stati descritti diversi meccanismi di resistenza che sono EGFR-dipendenti e EGFR-indipendenti. I meccanismi dipendenti dall'EGFR includono lo sviluppo della mutazione C797S dell'EGFR, mentre esempi di meccanismi indipendenti dall'EGFR includono l'attivazione delle vie a valle dell'EGFR e delle vie di segnalazione parallele.

Mutazione EGFR C797

Una delle prime mutazioni segnalate è stata la mutazione C797S, una mutazione puntiforme sull'esone 20. Questa mutazione abolisce il legame covalente di osimertinib con EGFR. La sua prevalenza varia dal 22% al 40%, essendo stata identificata in 22 pazienti su 99 con NSCLC che hanno progredito con osimertinib e 6 pazienti su 15 nello studio di fase I AURA rispettivamente.

Oltre a osimertinib, è stato riportato che la mutazione C797S media la resistenza ad altri TKI di terza generazione, come HM61713 olmutinib, rociletinib [52] e nazartinib. Chabon e colleghi hanno analizzato campioni pre e post trattamento di 43 pazienti trattati con rociletinib. Solo 1 su 43 (2%) ha sviluppato la mutazione C797S in cis con T790 M, una frequenza inferiore rispetto a quella di Osimertinib. Piotrowska inoltre non ha trovato alcuna mutazione C797S in un gruppo di 12 pazienti che hanno progredito con rociletinib. Queste evidenze suggeriscono una potenziale differenza nel pattern di resistenza tra osimertinib e rociletinib. Recentemente, Tan et al. ha riportato il profilo genomico di 9 campioni di tumore resistente, a seguito della progressione con EGF816 nazartinib. La mutazione C797S è stata identificata in un paziente, che aveva anche una delezione MTOR concomitante.

Studi preclinici hanno dimostrato la mutazione C797S acquisita in cellule resistenti ai TKI di terza generazione. Di interesse è stata la scoperta che il contesto allelico in cui è stato acquisito C797S può predire la reattività ai successivi trattamenti TKI.

Un recente studio di Piotrowska e colleghi ha valutato il database Guardant Health di campioni di plasma di 61 pazienti con adenocarcinoma polmonare con mutazione C797S. Questi pazienti avevano acquisito la mutazione T790 M e sono stati trattati con osimertinib. Lo studio ha trovato la seguente configurazione C797S: C797S / T790 M in cis in 50 pazienti (82%); C797S / T790 M in trans in 6 pazienti (10%); C797S da solo senza T790 M in 4 pazienti (6%); e 1 paziente (2%) aveva due cloni C797S coesistenti (uno in cis con T790 M e uno in trans). Inoltre, 51 pazienti (84%) avevano almeno un meccanismo di resistenza autentico concomitante con C797S, vale a dire l'amplificazione dell'EGFR (n = 29; 48%); Amplificazione MET (n = 10; 16%); BRAF V600E (n = 3; 5%) e mutazione PIK3CA (n = 9; 15%). È interessante notare che C797S a volte può essere policlonale all'interno dei singoli pazienti. Pertanto, la policlonalità di C797S, insieme ai meccanismi di resistenza coesistenti, evidenziano l'eterogeneità dei tumori mutanti EGFR resistenti.

Oltre a C797S, un caso clinico di Menon et al. ha dimostrato una nuova variante C797 in un paziente che ha progredito con osimertinib. Gli autori hanno trovato una mutazione C797G in cis con T790 M. Focal MYC e amplificazioni EGFR erano anche isolate nello stesso paziente.

Altre mutazioni di EGFR

Oltre alla mutazione C797S, sono state segnalate anche altre mutazioni EGFR come le mutazioni L792 e L718. È interessante notare che tutte le mutazioni L792 sono in cis con T790 M e in trans con mutazioni C797 quando presenti nello stesso paziente. Inoltre, 2 su 10 pazienti L792 positivi e 6 su 7 pazienti L718 positivi non presentavano mutazioni C797 coesistenti. Ciò suggerisce che le cellule mutate C797, L792 e L718 sono probabilmente cloni resistenti diversi.

Sono state descritte anche altre mutazioni di EGFR L798I, E709K, L792 V e G796S / R.

Meccanismi di bypass

Altri meccanismi di resistenza a osimertinib identificati coinvolgono l'attivazione di percorsi a valle di EGFR (segnalazione del percorso RAS-MAPK) o quelli che attivano percorsi di segnalazione paralleli, come l'amplificazione Her2, l'amplificazione MET, la perdita di PTEN e la mutazione PIK3CA.

RAS-MAPK

La mutazione KRAS, l'amplificazione KRAS, BRAF, NRAS (inclusa una nuova mutazione NRAS E6K) e la mutazione MEK1 sono stati descritti come meccanismi di resistenza acquisita ai TKI di terza generazione. La mutazione KRAS G12S, G12A, Q61H, A146T e G12D era stata segnalata dopo la terza generazione di EGFR TKI.

Oltre alle mutazioni KRAS, sono state riportate anche mutazioni NRAS preclinicamente. Dopo osimertinib sono state riportate mutazioni missenso NRAS (inclusa una nuova mutazione E63K) o aumento del numero di copie NRAS. È interessante notare che queste linee cellulari resistenti erano sensibili alla terapia di combinazione dell'inibitore MEK selumetinib con EGFR TKI.

Infine, una mutazione BRAF V600E è stata scoperta come meccanismo resistente a osimertinib in due rapporti. In particolare, in uno studio, è stata tentata la combinazione dell'inibitore BRAF encorafenib con osimertinib che ha portato a significativi effetti inibitori sulle linee cellulari.

Amplificazione Her2 e MET

L'amplificazione di Her2 e MET è stata descritta dopo la progressione su TKI di terza generazione. È interessante notare che l'amplificazione Her2 e la mutazione T790 M sembrano escludersi a vicenda nei pazienti che hanno progredito con osimertinib, ma possono coesistere nei pazienti che hanno progredito con rociletinib.

L'amplificazione MET è stata descritta sia in studi preclinici che clinici. Studi preclinici avevano mostrato l'amplificazione MET come meccanismo di resistenza al TKI di terza generazione. L'amplificazione MET è stata segnalata anche per i pazienti che hanno progredito con osimertinib, rociletinib e nazartinib.

Mutazioni PIK3CA

La mutazione PIK3CA E545K è stata descritta come un meccanismo resistente a osimertinib in almeno due segnalazioni. Sono state inoltre descritte due mutazioni del gene PIK3CA (E545K, E542K) in 5 pazienti su 43 che hanno sviluppato resistenza a rociletinib.

Recettore del fattore di crescita dei fibroblasti FGF2 (FGFR1)

L'analisi in vitro ha dimostrato che il supplemento FGF2 conferisce resistenza a osimertinib nelle cellule NSCLC mutanti di EGFR. Clinicamente, l'amplificazione dell'FGFR dopo la progressione con osimertinib è stata segnalata dopo osimertinib.

Trasformazione di piccole cellule

Dopo il trattamento con TKI di terza generazione, è stata descritta la trasformazione del carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC), un noto meccanismo raro di resistenza al TKI di prima generazione. Questi SCLC trasformati possono continuare a ospitare le loro mutazioni originarie di attivazione dell'EGFR, ma non il sequenziamento del genoma T790 M. ha rivelato la mutazione RB1 e la perdita di RB1 in questi SCLC dopo la resistenza acquisita al TKI di terza generazione, suggerendo che queste mutazioni svolgono un ruolo critico nel guidare la trasformazione . Sono state riportate anche mutazioni concomitanti di P53, PTEN e PIK3CA in un paziente con trasformazione a piccole cellule dopo osimertinib.

Direzioni future

Superamento della resistenza acquisita all'EGFR TKI di terza generazione

TKI EGFR di quarta generazione

Anche i TKI EGFR di quarta generazione sono in fase di sviluppo. Gli attuali TKI EGFR prendono tutti di mira il sito di legame dell'ATP; tuttavia, la mutazione C797S blocca il legame covalente di questi farmaci, conferendo resistenza. EAI001 e EAI045 sono stati identificati razionalmente come una molecola che si lega allostericamente all'EGFR lontano dal sito di legame (non competitivo per l'ATP), con specificità per EGFR mutante su EGFR di tipo selvatico. È stato riscontrato che EAI001 ha attività contro EGFR mutante L858R / T790 M, ma era meno attivo contro EGFR mutante L858R o T790 M individuale. EAI045 era attivo in linee cellulari con mutazioni individuali L858R o T790 M, o entrambe. Nelle linee cellulari Ba / F3 recanti mutazioni L858R / T790 M / C797S, è stato dimostrato che EAI045 determina il controllo della proliferazione cellulare se usato in combinazione con cetuximab, ma non quando usato come agente singolo. Ciò è stato attribuito al fatto che se un dimero di EGFR contenesse una molecola EGFR wild-type e una mutante, ci sarebbero diverse suscettibilità all'EAI045, compromettendone l'attività. Con l'anticorpo monoclonale anti-EGFR cetuximab che blocca la dimerizzazione dell'EGFR, EAI045 può bloccare queste molecole allo stato monomero. Risultati simili sono stati osservati in modelli murini che trasportano L8585R / T790 M / C797S.

Altri nuovi inibitori dell'EGFR

Gunther e colleghi hanno recentemente sviluppato una nuova classe di inibitori dell'EGFR piridinilimidazolo trisostituito basata su un composto inibitore della chinasi MAP p38. Utilizzando modelli molecolari, gli autori hanno sintetizzato 40 composti con attività contro i mutanti dell'EGFR e sviluppato sistematicamente inibitori dell'EGFR reversibili non covalenti metabolicamente stabili. Questi composti hanno dimostrato efficacia contro le cellule che esprimono la tripla mutazione (T790 M / C797S / L858R) con valori di IC50 inferiori a 10 nM e hanno anche una selettività più di 300 volte per le cellule con doppio mutante EGFR (T790 M / L858R) su wild-type EGFR. Sono necessari ulteriori studi per valutare l'efficacia clinica e la sicurezza di questi nuovi composti.

TKI EGFR di prima generazione dopo aver acquisito resistenza ai TKI di terza generazione

Niederst et al. ha inoltre descritto che le linee cellulari che ospitano due mutazioni attivanti C797S ed EGFR (C797S / del19) senza la mutazione T790 M erano resistenti ai TKI di terza generazione ma mantenevano la sensibilità a gefitinib o afatinib. In un paziente che è progredito con osimertinib e ha sviluppato la doppia mutazione dell'EGFR (C797S / del19), il trattamento con gefinitib ha prodotto una risposta parziale e un significativo miglioramento clinico. Ciò suggerisce che i pazienti trattati con TKI di terza generazione nell'impostazione di prima linea che acquisiscono resistenza guidata da C797S ma rimangono non rilevabili per T790 M possono successivamente rispondere a TKI di prima generazione.

Combinazioni EGFR TKI di prima e terza generazione

La configurazione delle mutazioni T790 M e C797S utilizzando la linea cellulare MGH121 Res # 1 è risultata essere una caratteristica importante nella previsione della risposta al trattamento. Quando le mutazioni si verificano in trans (cioè su alleli separati), le cellule sono resistenti ai TKI EGFR di terza generazione ma sensibili a una combinazione di TKI EGFR di prima e terza generazione. Tuttavia, quando le mutazioni si verificano in cis, nessun TKI EGFR da solo o in combinazione è efficace. In un paziente che ha sviluppato la tripla mutazione (T790 M / C797S / del19) in trans dopo la progressione con osimertinib, la combinazione di erlotinib e osimertinib è stata in grado di ottenere una risposta parziale con C797S non rilevabile mediante analisi ctDNA dopo un mese e un'ulteriore risposta sostenuta dopo due mesi di trattamento. Sorprendentemente, alla progressione della malattia dopo tre mesi di terapia, C797S situato in trans a T790 M è rimasto non rilevabile ma è apparso C797S in cis a T790 M. Il paziente non ha risposto a ulteriori trattamenti con EGFR TKIs e successivamente ha richiesto la chemioterapia per il controllo della malattia.

Brigatinib e anticorpi anti-EGFR

Brigatinib (AP-26113) è una doppia linfoma chinasi anaplastica (ALK) e inibitore dell'EGFR. Uchibori e colleghi hanno esaminato l'attività inibitoria della crescita di 30 inibitori della tirosin chinasi esistenti contro le linee cellulari Ba / F3 che sovraesprimono la tripla mutazione (T790 M / C797S / del19). Successivamente hanno identificato brigatinib come l'unico composto ad avere un'attività significativa anche se modesta in vitro e in vivo. Le simulazioni di docking e dinamiche molecolari hanno dimostrato che brigatinib è stato in grado di legarsi alla tasca di legame ATP EGFR a triplo mutante. Di interesse, quando combinato con un anticorpo anti-EGFR (cetuximab o panitumumab), è stata riscontrata una maggiore efficacia contro le linee cellulari Ba / F3 triplo mutante, con una diminuzione di tre volte dell'IC50 di brigatinib. Questa combinazione ha anche prolungato con successo la sopravvivenza dei topi portatori di xenotrapianto con triplo mutante PC9, a bassa tossicità. Brigatinib in combinazione con anticorpi anti-EGFR è una strategia promettente per superare le triple mutazioni.

TKI di terza generazione in combinazione con inibitori MEK

Studi in vitro utilizzando linee cellulari PC9 che ospitano la tripla mutazione (T790 M / C797S / del19) hanno rivelato che la modulazione dei livelli di Bim e Mcl-1 era fondamentale per mediare la resistenza contro l'apoptosi indotta da osimertinib. L'uso di un inibitore del MEK per sopprimere la fosforilazione di Bim e Mcl-1 dipendente da ERK ha ripristinato la capacità di osimertinib di indurre l'apoptosi in queste cellule. Questi risultati suggeriscono che il co-targeting della segnalazione MEK / ERK è un'altra possibile strategia per superare le triple mutazioni.

In combinazione con inibitori della fosforilazione ossidativa

L'uso di osimertinib in combinazione con inibitori della fosforilazione ossidativa (OxPhos) è un'altra strategia attualmente in fase di studio in ambito preclinico. Martin et al. hanno dimostrato che le linee cellulari mutanti dell'EGFR trattate con osimertinib hanno determinato l'inibizione della glicolisi e la conseguente dipendenza dalla fosforilazione ossidativa mitocondriale. Il trattamento simultaneo con inibitori OxPhos (inclusi fenformina, buformina, metformina, BAY 87–2243 e oligomicina) ha aumentato la sensibilità delle cellule mutanti EGFR a osimertinib ed è stato in grado di ritardare lo sviluppo della resistenza a osimertinib in modo dose dipendente. Questa rappresenta una nuova strategia che merita ulteriori indagini.

Osimertinib per trattare il fallimento dell'EGF816

Una strategia finale nella gestione della resistenza ai TKI di terza generazione è l'uso di TKI alternativi di terza generazione. La resistenza crociata tra vari TKI di terza generazione non è stata ancora ben studiata. Un recente abstract pubblicato all'ASCO 2017 ha reclutato pazienti con mutazioni T790 M che erano progredite con EGF816 e successivamente hanno ricevuto osimertinib. Osimertinib ha avuto un tasso di risposta del 14%, con una durata mediana del trattamento di 9 mesi, a significare un beneficio clinico significativo. Ciò evidenzia la possibilità di TKI sequenziali di terza generazione nel trattamento del NSCLC.

Sequenziamento di EGFR TKI:

Osimertinib ha dimostrato una migliore PFS e una minore tossicità rispetto al TKI EGFR di prima generazione sulla base dei risultati FLAURA. Inoltre, si è dimostrato efficace anche per i pazienti con metastasi del SNC. La OS è immatura al momento ma, a meno che non sia dannosa, osimertinib diventerà probabilmente il TKI EGFR preferito nella prima linea.

Al momento, non esiste un confronto diretto tra osimertinib e TKI EGFR di seconda generazione. Osimertinib nell'impostazione di prima linea ha dimostrato una PFS mediana di circa 19 mesi rispetto ai TKI dell'EGFR di seconda generazione di circa 11-14 mesi. Inoltre, i profili di tossicità di osimertinib, che risparmia il WT, sono molto più favorevoli rispetto all'EGFR TKI di seconda generazione che ha un più alto tasso di tossicità cutanea e diarrea.

Solo circa la metà dei pazienti che sono stati avviati in anticipo con EGFR TKI di prima o seconda generazione svilupperà la mutazione acquisita T790 M che consentirà il successivo trattamento con osimertinib. Il resto dei pazienti sarebbe purtroppo trattato con la chemioterapia convenzionale.

I meccanismi di resistenza acquisita con il trattamento iniziale con osimertinib non sono ben compresi. Questi pazienti attualmente non hanno opzioni chiare a parte la chemioterapia citotossica o l'arruolamento in una sperimentazione clinica. Rapporto iniziale dallo studio di fase I AURA, 3 pazienti su 9 presentavano mutazioni sia p53 che RB1 note per essere predittive di trasformazione a piccole cellule. Il set di dati è molto piccolo al momento e deve essere interpretato con cautela.

Abbreviazioni

ARMS:

sistema di mutazione refrattario amplificato

CI:

intervallo di confidenza

CNS:

sistema nervoso centrale

CTC:

cellule tumorali circolanti

ctDNA:

DNA tumorale circolante

DCR:

tasso di controllo della malattia

DHPLC:

cromatografia liquida denaturante ad alta prestazione

EGFR:

recettore del fattore di crescita epidermico

FGFR:

recettore del fattore di crescita dei fibroblasti

HR:

rapporto di rischio

ILD:

malattia polmonare interstiziale

MTD:

dose massima tollerata

NGS:

sequenziamento di nuova generazione

nM:

nanomolare

NSCLC:

carcinoma polmonare non a piccole cellule

ORR:

tasso di risposta oggettiva

PCR:

reazione a catena della polimerasi

PFS:

sopravvivenza libera da progressione

PROs:

risultati riportati dal paziente

RP2D:

dose raccomandata di fase II

SoC:

standard di sicurezza

TEN:

necrolisi epidermica tossica

TKI:

inibitore della tirosin chinasi

WT:

tipo selvaggio

Da:

https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-018-0778-0