G724S如何赋予对奥希替尼(Osimertinib)的耐药性

　　第三代 EGFR 抑制剂奥希替尼（Osimertinib）是第一个获得监管批准用于治疗EGFR突变肺癌患者的突变选择性抑制剂。尽管开发了高选择性的第三代抑制剂，但获得性耐药仍然是一个重大的临床挑战。最近，我们和其他人发现了一种新的奥希替尼耐药突变，G724S，这在体外筛选中没有预测到。在这里，我们研究 G724S 如何赋予对奥希替尼的耐药性。

　　我们将 G724S 的基于结构的预测模型与两种最常见的 EGFR 激活突变、外显子 19 缺失 (Ex19Del) 和 L858R 相结合，以及体外药物反应模型和患者基因组分析。

　　结果：

　　我们的模拟表明 G724S 突变在 Ex19Del 的背景下选择性地降低了奥希替尼（Osimertinib）的结合亲和力。与我们的模拟一致，用 Ex19Del/G724S 转导的细胞系表现出对奥希替尼的抗性，而用 L858R/G724S 转导的细胞对奥希替尼敏感。随后的临床基因组分析数据进一步表明 G724S 与 Ex19Del 一起发生，但不是 L858R。此外，我们证明 Ex19Del/G724S 保留对阿法替尼的敏感性，但对厄洛替尼不敏感，这表明在疾病复发时可能对患者进行治疗。

　　结论：

　　总之，这些数据表明 G724S 是在 Ex19Del 而不是 L858R 的背景下出现的等位基因特异性抗性突变。我们的研究结果从根本上将靶向治疗耐药性问题从一个专注于“药物-耐药性突变”对的问题重新构建为一个专注于“激活突变-药物-耐药性突变”三重奏的问题。这对临床肿瘤学具有广泛的影响。

　　通过开发越来越具有选择性的突变癌蛋白抑制剂，观察到了显着的进步。突变选择性第三代 EGFR TKI奥希替尼（Osimertinib）的设计和临床实施就是一个很好的例子。不幸的是，尽管取得了这些进展，但对 TKI 治疗产生耐药性突变仍然是EGFR患者获得最佳结果的重大障碍-突变的非小细胞肺癌。除了先前确定的 C797S 耐药突变外，我们的结果表明，奥希替尼耐药可能以 EGFR 激酶结构域 P 环内的 G724S 突变的形式出现。然而，与 C797S 不同，我们的结果还表明 G724S 介导的抗性优先发生在 Ex19Del 而不是 L858R。事实上，结构水平的广泛原子细节模拟、多个独立的体外模型和患者基因组分析都表明 G724S 是对奥希替尼的 Ex19Del 特异性耐药机制。回顾性地，我们确定了现在在文献中观察到的多个患者病例，其中 EGFR Ex19Del 突变 NSCLC 患者在 G724S 存在的情况下在奥希替尼治疗后表现出肿瘤进展。连同我们在此提供的数据，这些案例研究表明 G724S 以等位基因特异性方式作为抗性突变发挥作用。据我们所知，我们是第一个直接证明潜在激活突变（例如 Ex19Del 与 L858R）在特定 TKI 的选择压力下影响抗性突变出现的证据。

　　L858R 中增强的 αC 螺旋稳定性是由取代的精氨酸和相邻带负电荷的氨基酸之间的极性相互作用引起的。相比之下，Ex19Del 突变中增强的 αC-螺旋稳定性可能是由 ß3-αC 界面的改变引起的。我们的活动状态缺失模型在 EGFR WT 上的结构叠加表明 L747 在 WT 中的位置被 E746_A750del 中的 S752（WT 编号）和 E746_S752>V 中插入的缬氨酸占据。我们的数据表明，在存在极性 ß3-αC 界面取代的情况下，由 G724S 诱导的 P 环构象变化导致 αC-螺旋向内构象的不稳定。

　　有趣的是，Ex19Del/G724S 显示出与 Ex19Del 相似的磷酸化 EGFR 水平，但与 Ex19Del/C797S 相比，磷酸化 EGFR 水平降低。我们的模型表明，在引入 G724S 后，αC 螺旋的稳定性在突变体之间会有所不同。类似地，C797S 可能优先稳定特定 Ex19Del 变体的 αC-螺旋向内构象。C797 是结构独特的催化脊柱 (C-spine) 的关键成员。C-spine 对由富含甘氨酸的环和 ß3-αC 接头区域形成的界面没有贡献。尽管如此，McClendon 等人之前的网络分析。表明富含甘氨酸的环和C-脊柱的动力学可能高度相关。因此，我们怀疑 C797S 可能会影响域间相关性。

　　从根本上说，我们的观察结果类似于临床肿瘤学家熟悉的概念——突变蛋白的序列变异会影响药物结合。奥希替尼（Osimertinib）被开发用于以比非 T790M EGFR 突变体更高的亲和力结合 T790M 。在这里，我们表明在考虑 TKI 抗性机制时，还应考虑与原始激活突变相对应的序列变化。我们的研究结果具有几个重要且直接的临床意义。首先，我们进一步了解了体外研究未预测到的新型奥希替尼耐药突变。最近的研究表明，在奥希替尼耐药性肿瘤中，G724S 可能与 C797S 一样普遍。但是，存在关键差异。虽然含有 EGFR 突变体（例如 Ex19Del/C797S）的 C797S 重新获得对第一代 EGFR TKI、厄洛替尼和吉非替尼的敏感性，但含有 EGFR 变体的相同 G724S 对这些抑制剂具有交叉耐药性。事实上，奥希替尼加吉非替尼联合治疗对未接受过治疗的晚期EGFR患者的 I 期临床试验 (NCT03122717 ) 正在进行中-突变的非小细胞肺癌。该试验旨在检验用吉非替尼规避 C797S 介导的奥希替尼耐药将延长反应的假设。这一概念显然不适用于 G724S 介导的奥希替尼耐药患者。然而，我们的结果支持阿法替尼治疗在没有 T790M 的情况下通过 C797S 或 G724S 治疗在奥希替尼上出现疾病进展的 Ex19Del 患者的作用。此外，在 G724S 可能是其他癌症的独立致癌驱动因素的情况下，我们的结果表明使用现有 FDA 批准的抑制剂的可能治疗策略。这一级别的证据对于提名具有不确定临床意义的变体（例如孤立的 G724S 突变）以符合 NCI MATCH （NCT02465060）等临床试验的资格至关重要。

　　总之，我们采用了一种跨学科的计算和实验方法，该方法提供了证据表明EGFR突变 NSCLC 中的靶向奥希替尼（Osimertinib）耐药性以等位基因特异性方式发生，这取决于潜在的激活突变。我们的数据支持 Ex19Del/G724S 奥希替尼耐药的潜在结构机制，并为进一步研究 TKI-EGFR 相互作用打开了大门。我们希望这些机制研究将被用于开发新的 EGFR TKI，以规避多种耐药性突变。最后，我们希望我们的研究成果能够应用于开发越来越有效的针对其他基因定义癌症的靶向疗法。

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