Многоцелевой ингибитор тирозинкиназы (MKI) ленватиниб широко используется для лечения распространенного и метастатического рака щитовидной железы. Однако молекулярные механизмы, с помощью которых раковые клетки щитовидной железы становятся устойчивыми к ленватинибу, остаются малоизученными. В этом исследовании мы впервые продемонстрировали, что активация сигнального пути, опосредованного рецептором эпидермального фактора роста (EGFR), участвует в резистентности к ленватинибу в клетках рака щитовидной железы.

Резюме

Хотя рак щитовидной железы является наиболее распространенным злокачественным новообразованием эндокринной системы, в настоящее время доступно мало эффективных лекарств. Ленватиниб, MKI, широко используется для лечения распространенного и метастатического рака щитовидной железы. К сожалению, некоторые виды рака устойчивы к ленватинибу с самого начала лечения или становятся устойчивыми к лечению. Следовательно, необходимо выяснить механизмы, лежащие в основе устойчивости к ленватинибу, для разработки более эффективных и эффективных стратегий лечения распространенного рака щитовидной железы. Используя культивированные клеточные линии рака щитовидной железы, исследователи из отделения молочной железы и эндокринной хирургии отделения хирургии Медицинской школы Университета Синсю, Япония, изучили эти механизмы на молекулярном уровне.

Исследователи установили устойчивые к ленватинибу сублинии (а именно, TPC-1/LR и FRO/LR) из двух родительских клеточных линий рака щитовидной железы (TPC-1 и FRO) и обнаружили, что фосфорилирование EGFR, киназы, регулируемой внеклеточным сигналом (ERK), и Akt был повышен в клетках TPC-1/LR. Кроме того, активация пути EGFR путем введения эпидермального фактора роста (EGF) родительским линиям TPC-1 и FRO до того, как они приобрели устойчивость, вызывала снижение чувствительности к ленватинибу. Напротив, введение ингибитора EGFR, лапатиниба, одновременно с ленватинибом в клетки TPC-1/LR, в которых повышено фосфорилирование EGFR, усиливало ингибирующее рост действие ленватиниба.

Далее, в моделях ксенотрансплантатов голых мышей, которым трансплантировали устойчивые к ленватинибу клетки TPC-1/LR, лечение ленватинибом в комбинации с лапатинибом ингибировало рост опухоли более заметно, чем монотерапия ленватинибом.

Кроме того, при анализе эффектов ленватиниба на пути передачи сигнала в шести клеточных линиях рака щитовидной железы усиление фосфорилирования EGFR наблюдалось во всех клеточных линиях, независимо от гистологического типа происхождения клеточных линий или наличия мутаций управляющего гена. Однако уровень фосфорилирования нижестоящих сигнальных молекул, таких как ERK и Akt, отличался среди клеточных линий.

Чтобы проверить, усиливает ли ингибирование EGFR терапией лапатинибом в сочетании с ленватинибом ингибирующий рост эффект ленватиниба, оба препарата одновременно вводили в эти шесть клеточных линий. Следовательно, синергетическое усиление ингибирования роста наблюдалось в трех клеточных линиях, изначально менее чувствительных к ленватинибу.

Ленватиниб оказывает противоопухолевое действие, главным образом, за счет мощного ингибирования активности рецептора 1–3 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR1–3), рецептора 1–4 фактора роста фибробластов (FGFR1–4) и реаранжированных во время трансфекции ( RET ) генов. Результаты этого исследования позволяют предположить, что EGFR, рецептор тирозинкиназы (TKR), который не является молекулой-мишенью ленватиниба, активируется во время введения ленватиниба и может придавать резистентность к ленватинибу в раковых клетках щитовидной железы. Это исследование показало, что ингибирование пути EGFR комбинацией ленватиниба и ингибитора EGFR может быть новой терапевтической стратегией для повышения чувствительности к ленватинибу и преодоления резистентности к ленватинибу при раке щитовидной железы (рис. 1).

Фон

Рак щитовидной железы классифицируют на следующие типы: дифференцированный рак щитовидной железы и анапластический рак щитовидной железы, возникающий из фолликулярных эпителиальных клеток, и медуллярный рак, возникающий из парафолликулярных клеток. Хотя анапластический рак щитовидной железы составляет лишь около 2% всех случаев рака щитовидной железы, его прогноз крайне неблагоприятный. Напротив, приблизительно 90% случаев рака щитовидной железы являются дифференцированными, включая папиллярные и фолликулярные карциномы. Стандартным лечением дифференцированного рака щитовидной железы является хирургическое вмешательство и терапия радиоактивным йодом с благоприятной 10-летней выживаемостью, специфичной для данного заболевания, > 90%. Однако некоторые виды рака устойчивы к терапии радиоактивным йодом, а 10-летняя выживаемость при дифференцированном раке с метастазами в отдаленные органы составляет < 50%.

Мутации управляющего гена, такие как мутации BRAF , RAS и RET/PTC , часто обнаруживаются в раковых клетках щитовидной железы. Однако активация митоген-активируемых протеинкиназных сигнальных путей ниже TKR, таких как FGFR, VEGFR или рецептор тромбоцитарного фактора роста (PDGFR), наблюдается при раке щитовидной железы, независимо от наличия или отсутствия мутаций гена-драйвера. Кроме того, МКИ использовались для лечения дифференцированного рака щитовидной железы, который стал невосприимчивым к терапии радиоактивным йодом. Ленватиниб, пероральный МКИ, нацеленный на VEGFR1-3, FGFR1-4, PDGFR и RET, широко используется во всем мире, поскольку он продлевает выживаемость без прогрессирования в исследовании фазы III дифференцированного рака щитовидной железы, рефрактерного к радиоактивному йоду.

Тем не менее, основные клинические проблемы, такие как резистентность некоторых видов рака к ленватинибу с самого начала лечения и появление резистентности во время лечения, продолжают преобладать. Таким образом, для преодоления резистентности к ленватинибу необходимо определить биомаркеры, которые предсказывают чувствительность к ленватинибу, и выяснить молекулярные механизмы, с помощью которых раковые клетки щитовидной железы приобретают устойчивость к ленватинибу.

Методы исследования

Создание устойчивых к ленватинибу клеточных линий

Линии клеток рака щитовидной железы TPC-1 (с мутацией RET/PTC ) и FRO (с мутацией BRAF V600E) культивировали в присутствии ленватиниба в течение длительного периода; созданы и использованы в исследовании устойчивые линии ТПК-1/LR (140-кратная устойчивость по сравнению с родительскими клетками) и FRO/LR (5,3-кратная устойчивость по сравнению с родительскими клетками).

Определение изменений внутриклеточных сигнальных путей

Экспрессию белка и фосфорилирование сигнальных молекул анализировали с помощью вестерн-блоттинга (WB) для определения механизма, с помощью которого приобретение устойчивости к ленватинибу изменяет передачу внутриклеточного сигнала.

Анализ чувствительности к лекарствам

Ингибирующее действие ленватиниба на рост отдельно, в присутствии EGF и в комбинации с лапатинибом на клеточные линии рака щитовидной железы анализировали с использованием водорастворимой соли тетразолия (WST-1).

Анализ противоопухолевого действия препаратов in vivo

Клетки TPC-1/LR, устойчивые к ленватинибу, имплантировали подкожно голым мышам для создания модели с опухолями, и анализировали противоопухолевые эффекты ленватиниба отдельно и в комбинации с лапатинибом. Кроме того, опухолевые ткани были собраны и подвергнуты ВБ и иммуногистохимии.

Эффект распространения и планы на будущее

Ленватиниб широко используется для лечения распространенного и метастатического дифференцированного рака щитовидной железы, устойчивого к терапии радиоактивным йодом. Однако не существует эффективной стратегии лечения, когда рак становится устойчивым к этому препарату. Результаты этого исследования показали, что комбинация ленватиниба и ингибитора EGFR повышает эффективность ленватиниба и может быть новой стратегией лечения распространенного рака щитовидной железы.

Комбинация ингибитора BRAF и ингибитора MEK использовалась в зарубежной клинической практике для лечения анапластического рака щитовидной железы с положительной мутацией BRAF V600E, а терапевтическая стратегия ингибирования сигнальных путей, важных для роста, путем комбинирования нескольких агентов молекулярного нацеливания использовалась в клинической практике. для ряда других злокачественных новообразований. Результаты этого исследования убедительно свидетельствуют о том, что комбинация нескольких агентов с молекулярной направленностью будет играть важную роль в будущих стратегиях лечения злокачественных опухолей.

Мы планируем изучить другие механизмы устойчивости к ленватинибу параллельно с молекулярными механизмами, с помощью которых ленватиниб индуцирует активацию EGFR в раковых клетках щитовидной железы.