- 著者: Daniel B Costa, Susumu Kobayashi, Shuchi S Pandya, Wee-Lee Yeo, Zhongzhou Shen, Weiwei Tan, Keith D Wilner
- Corresponding author: Daniel B Costa (Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, Boston, MA, USA)
- 雑誌: Journal of Clinical Oncology
- 発行年: 2011
- Epub日: 2011-03-21
- Article種別: Case Report
- PMID: 21422405
背景
Crizotinib (PF-02341066、分子量 450.34) は ALK / MET 兼用チロシンキナーゼ阻害薬で (Christensen et al. MolCancerTher 2007)、ALK 転座陽性 NSCLC (約 3-5% の頻度) で奏効率約 60%・PFS 約 9.2 か月という劇的な臨床効果を示す (Kwak et al. NEnglJMed 2010)。報告される 250 mg twice daily 投与時の血漿 trough 濃度中央値は 256 ng/mL (0.57 μmol/L) であり、in vitro ALK kinase + cell line assay での効果的薬剤濃度を上回る。しかし これまで crizotinib の中枢神経系 (CNS)・髄液 (CSF) 移行性は 未解明 であり、ALK 陽性 NSCLC 全身病変が制御されていても CNS 病変が出現する症例における薬物動態的耐性 (pharmacokinetic resistance) 機序が 不足 していた。
先行 EGFR-TKI 領域では、gefitinib (CSF/血漿比 <0.01) や erlotinib の poor CNS penetration が EGFR mutant NSCLC の leptomeningeal metastasis 進行と関連することが知られており (Jackman et al. JClinOncol 2006、Clarke et al. JNeurooncol 2010)、pulsatile high-dose erlotinib (1,500 mg/週) 等で CSF 濃度を上昇させ CNS 進行を制御する戦略が報告されていた。Imatinib も低 CSF 移行率が報告されている (Motl et al. ClinPharmacokinet 2006)。一方、cytotoxic chemotherapy (topotecan、temozolomide) は高 CSF/plasma 比を示す。ATP-mimetic 小分子 TKI は一般に P-glycoprotein efflux 等により BBB 透過性が低いとされ、crizotinib も同様の制限が 予測される が実測データは これまで 患者由来検体で 報告されていない という gap があった。
目的
本症例報告は (1) 全身病変が crizotinib で制御されたにもかかわらず治療 7.5 か月後に新規多発脳転移 + leptomeningeal metastasis が出現した 29 歳男性 ALK+ NSCLC の臨床経過を提示し、(2) 全脳放射線療法後 crizotinib 再開 2 週後に CSF + 血漿 crizotinib 濃度を LC-MS/MS で実測し CSF/血漿比を算出することで、crizotinib BBB 透過性の 直接的薬物動態 evidence を提供し、(3) 同じ EML4-ALK + cell line (H3122) と他のドライバー (EGFR、KRAS) 細胞株での crizotinib IC50 と比較し pharmacokinetic resistance を分子薬理学的に rationalize することを目的とした。
結果
Crizotinib CSF/血漿比 0.0026 という極めて低い BBB 透過性の実測 evidence: 250 mg twice daily 服用 5 時間後の plasma crizotinib 濃度 = 237 ng/mL (0.53 μmol/L) (Fig 1 patient brain MRI として SAB) は phase I trial で報告された median trough 256 ng/mL (0.57 μmol/L) (Tan et al. JClinOncol 2010) と consistent。CSF 濃度 = 0.616 ng/mL (0.0014 μmol/L) で CSF/血漿比 = 0.0026 (0.26%)。この値は他 EGFR-TKI (gefitinib < 0.01、erlotinib similar) と同等またはより低く、crizotinib も他の ATP-mimetic small molecule TKI 同様に P-glycoprotein efflux 等の BBB barrier 機構により極めて低い CNS 浸透性を示すことが患者由来検体で 初めて in vivo に実証 された。
前臨床 IC50 との比較で CSF 濃度が有効閾値を 170 倍下回ることが定量化: 細胞株パネルでの crizotinib IC50 (Fig 2 用量反応曲線): H3122 (EML4-ALK E13A20) IC50 = 0.24 μmol/L、A549 (KRAS G12S) > 2 μmol/L、H3255 (EGFR L858R) > 2 μmol/L、HCC827 (EGFR delE746_A750) > 2 μmol/L (ALK 依存的 selectivity が ≥ 8 倍)。Patient 血漿濃度 0.53 μmol/L は H3122 IC50 を fold change 約 2.2 倍 上回り、全身病変制御 (intrathoracic stable disease) と consistent。一方、CSF 濃度 0.0014 μmol/L は H3122 IC50 の 1/170 (fold change 0.006) にとどまり、CNS 腫瘍細胞に対する有効薬物濃度が pharmacologically 全く不足していた。これにより CSF 濃度が IC50 を大幅に下回るため CNS 病変が選択的に進行する pharmacokinetic sanctuary site が確証された。
臨床経過と治療抵抗性 CNS 進行: 全脳照射 + crizotinib 250 mg twice daily 再開後も CNS 症状は progressive で、月 9 時点で intrathoracic 病変も再増悪したため crizotinib を中止。Salvage chemotherapy として docetaxel → pemetrexed → carboplatin + gemcitabine を順次施行したが奏効せず、最初の crizotinib 中止から 3 か月以内に死亡。本症例は ALK+ NSCLC で全身病変は crizotinib で制御されつつ CNS が独立した progression site となる典型的 pattern を示し、CSF 濃度測定により その mechanism が単なる acquired resistance mutation (例えば Choi et al. NEnglJMed 2010 の C1156Y / L1196M) ではなく pharmacokinetic 由来であることが明示された。
考察/結論
本症例報告は ALK+ NSCLC における crizotinib の CSF/血漿比 0.0026 という直接的 in vivo PK 実測値を 本研究で初めて 提示し、全身病変制御下での CNS 進行が pharmacokinetic resistance によって生じる現象を明確に証明した重要な臨床例である。
① 先行研究との違い: 先行 ALK 領域の Phase I trial (Kwak et al. NEnglJMed 2010) と pharmacokinetics 報告 (Tan et al. ASCO 2010) は これまで 血漿濃度のみを扱い CSF 濃度は 未解明 であった。本症例は 対照的 に CSF + 血漿を同時実測することで これまでの ALK 領域 PK 研究と異なり crizotinib の CNS 透過性を直接 quantify した点で 相違 がある。EGFR-TKI 領域では gefitinib (Jackman et al. JClinOncol 2006) や erlotinib (Clarke et al. JNeurooncol 2010) の poor CSF penetration が報告されていたが、ALK 領域での同様の現象は これまで報告されていない novel 知見であった。さらに ALK acquired resistance mutation (Choi et al. NEJM 2010 の C1156Y / L1196M) と異なり、本症例は CSF 検体での mutation 解析を行わずとも pharmacokinetic 機序 で CNS 進行を説明できた点が重要である。
② 新規性: 本研究は 3 点の 新規な 知見を提供した。第一に、本研究で初めて crizotinib の CSF/血漿比 (= 0.0026) を ALK+ NSCLC 患者で直接実測した。第二に、CSF 濃度 0.0014 μmol/L が H3122 (EML4-ALK) IC50 0.24 μmol/L を fold change 1/170 下回ることを定量し、CNS が薬物動態的 sanctuary site であることを pharmacologically rationalize した novel な解析である。第三に、ALK+ NSCLC で全身病変は安定だが CNS 病変が独立進行するという臨床 pattern を これまで報告されていない crizotinib の specific limitation として 本研究で初めて documented した。
③ 臨床応用: 本症例の 臨床応用 意義は 4 点に集約される。(a) ALK+ NSCLC で crizotinib 治療中の CNS 病変 surveillance (定期的脳 MRI) の 臨床的有用 性を確立し、全身病変制御下でも CNS イベント発症リスクが高いことを警告した。(b) Crizotinib pulsatile high-dose や intermittent schedule (EGFR-TKI の erlotinib 1,500 mg/週方式に類似) は本症例でも一案として提案されており、CNS 進行例での 臨床応用 試行可能。(c) CNS-penetrant 次世代 ALK 阻害薬の開発 rationale を確立: 後の alectinib (CSF/血漿比 約 0.75-0.85) や lorlatinib (CSF/血漿比 約 1.0、designed for CNS penetration) の開発は本症例報告に直接 inspire された。これらは現在 ALK+ NSCLC の first-line + CNS 制御の standard を担っている (alectinib: ALEX 2017、lorlatinib: CROWN 2020)。(d) 臨床現場 での leptomeningeal metastasis 進行例には全脳照射 + CSF-penetrant ALK-TKI 切替が rationale-based に選択可能であり、bench-to-bedside translational 経路を示した。
④ 残された課題: 本症例で 残された課題 は (1) 単一症例の薬物濃度測定であり、ALK+ NSCLC コホート全体での CSF/血漿比のばらつき・個体差・time-dependent な濃度変動が 今後の研究 で評価されるべき、(2) Crizotinib 高用量 (例: 400 mg twice daily) や pulsatile schedule での CSF 濃度上昇が CNS 進行 control に有効かは 未解明 で、phase I dose-escalation trial が 今後の検討 として残された (実際には毒性増加のため pursue されず、代わりに alectinib 等の CNS-penetrant 第 2 / 3 世代 ALK-TKI 開発に集約された)、(3) Leptomeningeal disease vs parenchymal brain metastasis での CSF 濃度・薬剤反応の差異は本症例では区別不能で、今後の研究 が必要、(4) BBB 透過性に関わる transporter (P-gp、BCRP) の発現と crizotinib pharmacokinetics の関連は未解明で、今後の方向性 として ALK+ NSCLC の CNS sanctuary biology 解析が 更なる検討 を要する 残された課題、(5) 本症例の患者は erlotinib も無効であった (ALK+ EGFR WT のため期待通り) が、再生検時の ALK 二次変異 (C1156Y、L1196M 等) の有無は未検証で、CNS resistance に PK + genetic mechanism の dual contribution が併存していた可能性も否定できず 今後の課題 として残された。
方法
症例: 29 歳白人男性、非喫煙者、EML4-ALK E20A20 (variant 2) stage IV NSCLC。前治療: 第一選択 cisplatin + pemetrexed、第二選択 erlotinib いずれも progression。Crizotinib 治療: 200 mg twice daily 開始、症状改善 + 軽微胸郭内縮小 (stable disease per RECIST、Kwak et al. NEnglJMed 2010 の crizotinib phase I trial A8081001、NCT00585195)。CNS イベント: 治療開始時の脳 MRI は異常なし、7.5 か月後に新規頭痛発症、MRI で supratentorial + infratentorial 多発小造影病変 + leptomeningeal involvement、CSF cytology で悪性細胞陽性。全脳放射線療法: 30 Gy 投与後、月 8 時点で crizotinib 250 mg twice daily に増量再開。薬物濃度測定: 月 8 + 2 週時点で crizotinib 250 mg 服用 5 時間後に CSF (lumbar puncture) + plasma (EDTA 採血) を同時採取、Pfizer 開発の validated high-performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method (Tan et al. JClinOncol 2010 同 method) で定量。CSF / 血漿濃度比 (CSF-to-plasma ratio) を算出。前臨床 IC50 解析: H3122 (EML4-ALK E13A20)、H3255 (EGFR L858R)、HCC827 (EGFR delE746_A750)、A549 (KRAS G12S) の 4 細胞株を 96-well plate に 5,000 cells/well で seed、crizotinib 0.001-10 μmol/L で 72 時間処理後、CellTiter 96 AQueous One solution proliferation kit (Promega) で MTS assay 実施、用量反応曲線から IC50 算出 (Fig 2)。統計検定は記述的 (single case)。倫理委員会承認 Beth Israel Deaconess Medical Center IRB、A8081001 trial (Pfizer-sponsored) の patient informed consent 下で測定実施。