- 著者: Alice T. Shaw, Benjamin J. Solomon, Benjamin Besse, Todd M. Bauer, Chia-Chi Lin, Ross A. Soo, Gregory J. Riely, Sai-Hong Ignatius Ou, Jill S. Clancy, Sherry Li, Antonello Abbattista, Holger Thurm, Miyako Satouchi, D. Ross Camidge, Steven Kao, Rita Chiari, Shirish M. Gadgeel, Enriqueta Felip, Jean-François Martini
- Corresponding author: Alice T. Shaw (Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA)
- 雑誌: Journal of Clinical Oncology
- 発行年: 2019
- Epub日: 2019-03-20
- Article種別: Original Article
- PMID: 30892989
背景
ALK 再構成 NSCLC の治療パラダイムは crizotinib → 第 2 世代 ALK-TKI sequential から first-line 第 2 世代 ALK-TKI (alectinib ALEX、brigatinib ALTA-1L、ceritinib ASCEND-4) (Peters et al. NEnglJMed 2017、Soria et al. Lancet 2017) へと急速に shift した。これら第 2 世代 ALK-TKI でも全例に acquired resistance が発生し、約 50% で ALK kinase domain 二次変異 (G1202R 等の solvent-front mutation 含む) が原因となる (Gainor et al. CancerDiscov 2016)。
Lorlatinib は第 3 世代 oral, reversible, ATP-competitive, macrocyclic ALK/ROS1 TKI として開発され、CNS penetration と ALK kinase domain 全 known resistance mutation (G1202R を含む) への活性を retain するよう設計された (Johnson et al. JMedChem 2014)。Phase I (n=54、recommended phase II dose 100 mg/day) (Shaw et al. LancetOncol 2017) と phase II (228 ALK+ patients、multiple expansion cohorts) (Solomon et al. LancetOncol 2018) を経て、US + 日本で previously treated ALK+ NSCLC に承認された。Phase II 全体での結果は post-crizotinib ORR 69%・PFS NR、post-2nd-gen ORR 39%・PFS 6.9 か月であった。
しかし臨床応用において これまで 重大な gap が残されていた。第一に、lorlatinib への responder を pre-treatment で identify する predictive biomarker が これまで 未確立であり、特に第 2 世代 ALK-TKI 耐性後で「ALK kinase domain mutation 有 vs ALK-independent resistance」を区別するための clinical-grade biomarker が 未解明 であった (Patient-derived cell line study Gainor et al. CancerDiscov 2016 では preclinically suggested された)。第二に、plasma ctDNA (Guardant360 等) vs tissue NGS のどちらが ALK mutation 検出と lorlatinib response 予測に優れるかが 未解明 であった。第三に、EGFR-TKI 領域で osimertinib に対する T790M (Mok et al. NEnglJMed 2017) が確立した predictive biomarker と類似の役割を ALK 領域で ALK resistance mutation が果たすかは 臨床的に不足 した検証課題であった。
目的
本研究は Phase II lorlatinib 試験 (NCT01970865、B7461001) に登録された 198 例の treatment-experienced ALK+ NSCLC (EXP2-EXP5 cohort) を対象に、(1) baseline plasma cfDNA (Guardant360 73-gene NGS) と tumor tissue (custom ALK kinase domain NGS) の両方で ALK kinase domain mutation status を解析し、(2) 治療歴別 (post-crizotinib EXP2-3A vs post-2nd-gen ALK-TKI EXP3B-5) に ALK mutation status と lorlatinib 効果 (ORR、DOR、PFS) の関連を planned biomarker analysis として検証し、(3) plasma vs tissue genotyping の sensitivity / specificity / concordance を定量し、(4) common ALK mutations (G1202R/del 等) 別の lorlatinib 奏効率を解析し、(5) compound ALK mutation (≥2 mutations) の effect を評価することを目的とした。
結果
198 例 EXP2-5 cohort での ALK mutation 検出 landscape (plasma vs tissue genotyping): Plasma genotyping (189 / 198 = 95% で baseline cfDNA 取得) では 45 / 189 (24%) で ALK mutation 検出、40 例 (21%) は cfDNA undetectable。Tissue genotyping では 191 / 198 tissue samples のうち 164 (86%) が NGS 解析適格、40 / 164 (24%) が ALK mutation 陽性。De novo biopsy では検出率が高く 76 / 98 (78%) が解析適格、うち 36 / 76 (47%) が ALK mutation 陽性で、archival tissue (50% は 1 年以上前の検体) は stale なため 検出率が大幅に低下した。Plasma vs tissue genotyping の concordance (n=69 paired): sensitivity 61% (19/31、95% CI 44-76%)、specificity 82% (31/38、95% CI 67-91%)、overall accuracy 73% (50/69、95% CI 61-82%)、kappa statistic 0.44 (95% CI 0.22-0.65、moderate agreement)。Plasma genotyping は単一 mutation 別では I1171X 50% から G1269A 80% まで sensitivity が変動し、平均 39% の false-negative rate を示した。
変異 spectrum: post-crizotinib では G1269A 主体、post-2nd-gen では G1202R/del が圧倒的: Plasma genotyping の全体 mutation spectrum: G1202R/del 42%、L1196M 24%、F1174X 24%、G1269A 18%、I1171X 11% (Fig 2)。Tissue genotyping では G1202R/del 40%、F1174X 20%、I1171X 13%、G1269A 13%。Post-crizotinib (EXP2-3A) では G1269A、F1174X、L1196M が主体で G1202R はわずか 1 例 (cfDNA) のみ (Fig 2A)。一方 post-2nd-gen ALK-TKI (EXP3B-5) では G1202R/del が dominant で cfDNA 53% / tissue 55% を占めた (Fig 2B)。これは 2nd-gen ALK-TKI が L1196M 等の crizotinib-resistance mutation を broadly cover するが G1202R には structural reason で active 不足という preclinical 観察 (Friboulet 2014、Gainor 2016) と整合する。
Post-crizotinib 後では ALK mutation 有無に関わらず lorlatinib は均一に有効: Post-crizotinib (EXP2-3A、n=59) cohort 全体: ORR 73% (95% CI 60-84%)、median DOR NR (95% CI 8.4-NR)、median PFS 11.1 か月 (95% CI 8.2-NR、Fig 3)。Plasma genotyping で ALK mutation 陽性 (11 例、19%) と陰性 (44 例、77%) の ORR は両群とも 73-75% で実質同等 (Fig 3A)。Tissue genotyping でも ORR 両群 73-74% で差なし (Fig 3B)。PFS も両群で median NR vs 12.5 か月 (HR 1.0 相当)、DOR も同等 (Fig 3C-D、Data Supplement)。これにより post-crizotinib では大多数の腫瘍が依然 ALK-dependent であり、ALK kinase domain mutation の有無に関わらず lorlatinib が均一有効であることが示された。これは ceritinib post-crizotinib phase I (Shaw et al. NEnglJMed 2014) で観察された同様の所見を corroborate する。
Post-2nd-gen ALK-TKI 後では ALK mutation が lorlatinib responder の強力な予測因子: Post-2nd-gen (EXP3B-5、n=139) cohort 全体: ORR 40% (95% CI 32-49%)、median DOR 7.1 か月 (95% CI 5.6-24.4)、median PFS 6.9 か月 (95% CI 5.4-8.2)。ALK mutation 陽性 vs 陰性の ORR: Plasma genotyping (34 例陽性、94 例陰性): 62% vs 32% (差 30%、Fig 4A)。Tissue genotyping: 69% vs 27% (差 42%、Fig 4B)。De novo tissue only: 69% vs 31%。PFS (tissue genotyping) mutation 陽性 median 11.0 か月 (95% CI 6.9-NR) vs 陰性 5.4 か月 (95% CI 3.9-6.9)、HR 0.47 (95% CI 0.27-0.83、Fig 4D、log-rank P 有意)。De novo tissue only ではさらに 11.0 vs 4.0 か月、HR 0.20 (95% CI 0.10-0.40)。DOR: mutation 陽性 24.4 か月 vs 陰性 4.3 か月。一方 plasma genotyping では PFS の差は非有意: mutation 陽性 7.3 か月 vs 陰性 5.5 か月、HR 0.81 (95% CI 0.50-1.31、Fig 4C)。これは plasma の false-negative (39%) + plasma-undetectable 例 (21%) が陰性群を希釈するためで、tissue NGS が biomarker stratification に 臨床的により有用 であることを示した。
G1202R/del + 多変異 cohort での lorlatinib 効果: G1202R/del 単独に対する lorlatinib ORR 57% (Fig 5B)、median DOR 7.0 か月、median PFS 8.2 か月で、G1202R を 臨床的に克服可能であることが in vivo に実証された。Other common mutations (L1196M、F1174X、G1269A、I1171X) でも ORR 42-89% を示し、preclinical model での lorlatinib activity と consistent (Fig 5A)。Compound ALK mutation (≥2 mutations on same allele) は約 1/3 の mutation-positive 例で検出され、tissue genotyping limited 解析で single ALK mutation ORR 75% vs ≥2 mutations 56%、DOR 24.4 か月 vs 6.1 か月で、compound mutations は lorlatinib effect を減弱 させる傾向が示唆された (Yoda et al. CancerDiscov 2018 の preclinical findings と整合)。
考察/結論
本研究は ALK 領域で これまでにない 大規模 (n=198) prospective biomarker analysis として、第 2 世代 ALK-TKI 耐性後の lorlatinib 効果における ALK mutation status の predictive value を確立した landmark study である。
① 先行研究との違い: 先行 lorlatinib phase I / II clinical reports (Shaw et al. LancetOncol 2017、Solomon et al. LancetOncol 2018) は overall efficacy のみを評価し、ALK mutation-stratified analysis は これまで 未実施であった。本研究は 対照的 に prospective biomarker analysis を実施し、これまでの lorlatinib trial と異なり post-2nd-gen 設定で ALK mutation が HR 0.47-0.20 という大きな effect size で response を予測することを 本研究で初めて 臨床的に確証した 相違 がある。Gainor et al. CancerDiscov 2016 の patient-derived cell line preclinical model と異なり、本研究は in vivo human patient prospective cohort で n=139 という大規模 sample で同じ paradigm を validate した点で臨床的 impact が大きい。さらに plasma cfDNA (Guardant360) vs tissue NGS の concordance 比較を これまで報告されていない 大規模ペアサンプル (n=69) で実施し、tissue が plasma より predictive 性能が高い (HR 0.47 vs 0.81) という 新規な相違 を提示した。
② 新規性: 本研究は 4 点の 新規な 知見を提供した。第一に、本研究で初めて ALK 領域で EGFR T790M analogous な predictive biomarker (= ALK kinase domain mutation) が確立された (T790M osimertinib effect の ORR 62% / PFS 9.7 mo と類似の ORR 69% / PFS 11.0 mo を ALK mutation 陽性 lorlatinib で観察)。第二に、本研究で初めて plasma cfDNA NGS の sensitivity (61%) と false-negative rate (39%) を ALK 領域で定量し、tissue NGS との concordance (kappa 0.44 = moderate) を提示した。第三に、本研究で初めて G1202R/del に対する lorlatinib clinical activity (ORR 57%、PFS 8.2 か月) を large-scale で確証し、第 2 世代 ALK-TKI 耐性後の 臨床的有用 な next-line として lorlatinib の biological rationale を確立した。第四に、compound ALK mutation (single vs multiple) で lorlatinib response が異なる (ORR 75% vs 56%、DOR 24.4 vs 6.1 か月) ことを 本研究で初めて 臨床コホートで観察し、後の 4 世代 ALK-TKI 開発 (TPX-0131、NVL-655 等) の rationale を提供した。
③ 臨床応用: 本研究の 臨床応用 意義は 4 点に集約される。(a) 臨床現場 での lorlatinib 投与前の de novo tumor biopsy + tissue NGS による ALK mutation stratification が 臨床的有用 な biomarker test として確立された (de novo tissue で HR 0.20 という強力な PFS prediction)。(b) Plasma cfDNA (Guardant360 等) は non-invasive で簡便だが false-negative 39% / sensitivity 61% という limitation を持つため、ALK mutation 陰性 plasma 結果 のみで lorlatinib を rule out すべきではないという 臨床的意義 ある cautionary message を提示した。(c) Post-crizotinib では ALK mutation 不問で lorlatinib 投与可、post-2nd-gen では ALK mutation 陽性なら lorlatinib 優先・陰性なら ALK-independent resistance 機序 (EMT、bypass signaling 等) を疑い chemotherapy / immunotherapy / combination strategy を検討するという 臨床的有用 な treatment algorithm を提示した。(d) NCI-sponsored ALK Master Protocol が本研究の rationale をもとに plasma + tissue genotyping を組み込んで prospective ALK-TKI selection を行う phase II/III として動き、precision oncology の bench-to-bedside prototype となった。
④ 残された課題: 本研究で 残された課題 は (1) 198 例という比較的大規模だが、ALK mutation の細かい subset (single G1202R vs compound G1202R/F1174C 等) では sample size が限定的で、subset-specific lorlatinib effect の精緻化が 今後の研究 で必要、(2) de novo biopsy が 49% でしか得られず archival tissue (50% は >1 年前検体) が含まれることで biomarker correlation が弱まった可能性があり、prospective mandatory de novo biopsy trial が 今後の検討、(3) ALK mutation analysis のみで他癌関連遺伝子は未評価で、ALK-independent resistance mechanism (EMT、bypass、TP53 co-mutation 等) を identify する expanded panel NGS が 今後の研究 として必要、(4) Lorlatinib 耐性後 (= post-3rd-gen) の treatment strategy は 未解明 で、4 世代 ALK-TKI (TPX-0131、NVL-655) や combination (lorlatinib + MEK / SHP2 / SOS1 inhibitor) の試験が 今後の方向性、(5) Compound mutations (≥2 ALK mutations) を持つ patients での lorlatinib 効果減弱 (DOR 6.1 か月 vs single 24.4 か月) は 4 世代 ALK-TKI の標的領域となり、更なる検討 が 残された課題 として残された。
方法
試験デザイン: Lorlatinib phase II 単一国際多施設試験 (NCT01970865、B7461001、Pfizer-sponsored、Institutional Review Board または independent ethics committee 各施設承認、Declaration of Helsinki + Good Clinical Practice 準拠、informed written consent あり)。Cohort 構成 (Table 1): EXP1 治療歴なし (n=30、除外)、EXP2 prior crizotinib only (n=27)、EXP3A prior crizotinib + chemo (n=32)、EXP3B 1 prior non-crizotinib ALK-TKI ± chemo (n=28)、EXP4 2 prior ALK-TKI ± chemo (n=65)、EXP5 3 prior ALK-TKI ± chemo (n=46)。本解析対象は EXP2-EXP5 計 198 例 (post-crizotinib 59 例 + post-2nd-gen 139 例)。Lorlatinib 投与: 全例 100 mg once daily oral。Tissue NGS: 任意の de novo biopsy (lorlatinib 開始前 28 日以内、98 / 198 例) または archival tissue (100 / 198 例)、formalin-fixed paraffin-embedded、AllPrep DNA/RNA Extraction Kit (Qiagen) で抽出、MolecularMD (Portland, OR) の CLIA-certified custom NGS assay on Ion Torrent PGM platform で ALK kinase domain exon 20-25 mutation を 2-5% allele frequency 検出感度で解析。Plasma cfDNA NGS: Guardant360 (Guardant Health、Redwood City、CA、73-gene panel version 2.10、bioinformatics pipeline version 3.0) で ALK kinase domain mutation を解析。Patient identifiers: 全患者は NCT01970865 trial ID で管理、各施設 IRB 番号で trace。統計: Median follow-up 16.6 か月 (95% CI 15.2-17.0)、ORR は RECIST v1.1 で評価 (Pearson chi-square で群間比較)、duration of response (DOR) と progression-free survival (PFS) は Kaplan-Meier 推定 + log-rank test + Cox proportional hazards model で HR + 95% CI 算出。Plasma genotyping の sensitivity / specificity / accuracy / kappa は tissue genotyping を reference として算出。Data cutoff 2018 年 2 月 2 日。