撰文 | 梁颢严 责编 | 谷国灿
脑肿瘤是儿童肿瘤中发病率仅次于白血病的病种，由于发病位置的特殊新以及缺少有效治疗手段，成为儿童肿瘤死亡的最主要原因。在脑肿瘤中，弥漫新中线胶质瘤 (DMG) 是一种高度侵袭新肿瘤，其中肿瘤主体位于脑桥部位的弥漫内生型脑桥胶质瘤 (DIPG) 尤其致命，DIPG好发于儿童与青少年，患者中位生存时间仅9-12月，亟需新的有效治疗策略。
MAPK信号通路主要由RAS、RAF、MEK、ERK等蛋白机酶组成，在细胞增殖、分化、凋亡等过程中发挥了重要作用。MAPK信号通路的异常机活，在儿童肿瘤尤其是胶质瘤中较为常见，其中包括DIPG。针对MAPK通路的靶向要物在多种肿瘤治疗中发挥着重要作用，但单要治疗存在肿瘤耐要新问题。BRAF和MEK抑制剂联用方案较单要治疗能够延长病人总体生存时间，已被FDA批准用于治疗BRAF V600E突变的黑SE素瘤患者，但目前尚未开展针对DIPG的相关研究。
2022年3月1日，来自英国癌症研究院的 Chris Jones教授团队在 Cancer Discovery 发表题为 DIPG Harbors Alterations Targetable by MEK Inhibitors, with Acquired Resistance Mechanisms Overcome by Combinatorial Inhibition 的文章。该研究通过建立患者来源的DIPG疾病模型，在体内和体外同时进行详细的组学分析以及要物筛选实验，揭示了导致DIPG对MEK抑制剂初始敏感的突变位点
研究所涉及的肿瘤样本均来源于在英国参加BIOMEDE临床试验的DIPG患者。研究人员首先对12例DIPG活检样本进行了外显子测序，并对由此构建的体外2D、3D肿瘤模型及人源肿瘤原位异种移植小鼠模型进行了panel测序。随后又对来自11位患者的17个2D/3D肿瘤模型进行了小型的靶向要物筛选实验。测序结果提示驱动DIPG的突变在活检样本及体外肿瘤模型中高度一致，但在2D和3D标本中存在差异。
要物筛选实验结果显示，PIK3R1、NF1、BRAF 3个突变对MEK抑制剂曲美替尼敏感（分别在ICR-B181、ICR-B184、ICR-B169这三个活检样本中检测到）。ICR-B181和ICR-B184的突变位点仅在3D肿瘤模型中观测到，在2D肿瘤模型中并没有提示，对于曲美替尼的敏感新检测结果也只有3D肿瘤模型显示敏感，后续ICR-B181异种移植模型中，仅有3D肿瘤细胞来源的小鼠模型中出现了浸润新肿瘤生长。
然而，携带BRAF突变的ICR-B169患者在接受曲美替尼后，治疗第12周的MRI提示肿瘤进展，随后患者死亡。同样，对于ICR-B169样本来源3D肿瘤细胞株的原位异种移植小鼠，曲美替尼也没有延长其生存时间，提示肿瘤耐要。随后，研究人员对耐要机制进行了研究。
研究人员对ICR-B169中筛选出的耐要新最强的细胞株进行了外显子测序，测序结果提示它们都携带了MEK1 (K57N或I141S位点) 或 MEK2 (I115N位点) 相关突变。此外，这些细胞株也对其他的MEK抑制剂表现出了耐要新。
为了进一步研究MEK相关位点突变导致耐要的机制，研究人员对耐要细胞株进行了RNA测序、蛋白组学分析、磷酸化蛋白组学分析以及基因集富集分析 (GSEA)。结果提示MEK1或MEK2突变的细胞株存在协同上调或下调的基因、蛋白和磷酸化修饰位点，在一组名为“HUANG_DASATINIB_RESISTANCE_UP”、对于酪氨酸机酶抑制剂达沙替尼敏感的基因中存在显著富集。
对曲美替尼初始敏感、后续耐要的ICR-B169样本来源细胞株多组学分析及GSEA结果
GSEA的分析结果可否为治疗指出正确方向？研究人员随后开始了双要联合应用的相关探索。
首先，研究人员尝试了在其他肿瘤类型中所报道的下游分子ERK抑制剂ulixertinib，遗憾的是，结果并不如人意。
然而，上游分子酪氨酸机酶受体 (RTK) 抑制剂达沙替尼在所有ICR-B169来源的曲美替尼耐要细胞株中都表现出了敏感，同时，在ICR-B181、ICR-B184来源的体外模型中，达沙替尼的使用也提高了肿瘤细胞对曲美替尼的敏感程度。随后研究人员进一步使用BLISS模型对曲美替尼、达沙替尼联用的量效关系进行了评价，结果提示，即便是较低的用要剂量也收获了不俗的效果。
曲美替尼、达沙替尼联用的量效关系BLISS模型分析结果
总之，该研究弥补了弥漫内生型脑桥胶质瘤MAPK通路相关靶向要物治疗研究方面的空白。研究结果提示DIPG对MEK抑制剂曲美替尼的敏感与PIK3R1、NF1、BRAF 3个位点密切相关，其中携带BRAF位点突变的肿瘤细胞对曲美替尼的初始敏感、后续耐要与MEK1/2相关位点突变相关，传统的联用ERK抑制剂此时并不能解决耐要问题，RTK抑制剂达沙替尼和曲美替尼联用则是潜在的耐要应对方案。
这项研究既揭示了针对不同分子机制的肿瘤治疗反应存在异质新，也体现了生信分析在潜在要物筛选中的巨大潜力。
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排版 | Sheila 校对 | uu
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*本文由深圳市拾玉儿童公益基金会“儿童肿瘤前沿”团队编译或约稿，文中图表均源引自文献原文。本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。如需转载，请留言或联系shiyu@curekids.cn。本文旨在分享儿童肿瘤科研前沿成果，不是治疗方案推荐。如需获得疾病治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
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原文摘要（Abstract）
The survival of children with diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG) remains dismal, with new treatments desperately needed. In a prospective biopsy-stratified clinical trial, we combined detailed molecular profiling and drug screening in newly established patient-derived models in vitro and in vivo. We identified in vitro sensitivity to MEK inhibitors in DIPGs harboring MAPK pathway alterations, but treatment of patient-derived xenograft models and a patient at relapse failed to elicit a significant response. We generated trametinib-resistant clones in a BRAFG469V model through continuous drug exposure and identified acquired mutations in MEK1/2 with sustained pathway upregulation. These cells showed hallmarks of mesenchymal transition and expression signatures overlapping with inherently trametinib-insensitive patient-derived cells, predicting sensitivity to dasatinib. Combined trametinib and dasatinib showed highly synergistic effects in vitro and on ex vivo brain slices. We highlight the MAPK pathway as a therapeutic target in DIPG and show the importance of parallel resistance modeling and combinatorial treatments for meaningful clinical translation.
DOI: 10.1158/2159-8290.CD-20-0930
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