- 著者: Xuan Liu, Xueqing Hu, Tao Shen, Qi Li, Blaine H. M. Mooers, Jie Wu
- Corresponding author: Jie Wu (Peggy and Charles Stephenson Cancer Center, University of Oklahoma Health Sciences Center, Oklahoma City, OK, USA)
- 雑誌: Cancer Drug Resistance
- 発行年: 2020
- Epub日: 2020-05-11
- Article種別: Review
- PMID: 35582449
背景
RET (rearranged during transfection) は、GDNF (glial cell-derived neurotrophic factor)・neurturin・artemin・persephinなどのリガンドと、GFRα (GDNF receptor alpha family proteins) 1-4の4種類の共受容体を介して活性化される膜貫通型受容体型タンパク質チロシンキナーゼ、すなわちPTK (protein tyrosine kinase) である。リガンド誘導性の受容体/共受容体/リガンド三者複合体の二量体化によって正常な活性化が起こる。
RET変異・融合遺伝子は多様ながん種で発見されてきた。点変異はMEN2 (multiple endocrine neoplasia type 2) — 亜型としてMEN2A (multiple endocrine neoplasia type 2A)・MEN2B (multiple endocrine neoplasia type 2B)・FMTC (familial medullary thyroid carcinoma) を含む — および髄様甲状腺癌 (MTC) で最初に同定された。RET融合遺伝子はKIF5B-RETなど複数のパートナーとの転座産物として2012年に肺腺癌で同定され (Takeuchi et al. NatMed 2012)、乳頭甲状腺癌 (PTC) の20-40%、肺腺癌の1-2%に認められることが報告された。近年のcBioPortal (176の非重複研究、46,612検体、44,284患者) およびGuardant Health cfDNA (cell-free DNA) NGS (next-generation sequencing) データ (32,989例の転移性固形腫瘍) を用いた大規模解析により、RET異常はより広範ながん種・頻度で同定されるようになった。
RET標的療法の初期は多標的TKI (tyrosine kinase inhibitor) — cabozantinib、vandetanib、lenvatinibなど — を用いた。しかし、これらの薬剤はVEGFR (vascular endothelial growth factor receptor) も強力に阻害するため高グレードの有害事象を引き起こした。さらに、gatekeeper変異 (V804L/M) による耐性という問題も抱えており、臨床的な限界が明らかであった (Gainor et al. Oncologist 2013)。これに対し、その後開発されたpralsetinib (BLU-667) とselpercatinib (LOXO-292) は高選択的RET阻害薬として臨床試験で大きな注目を集めた。一方で、これら選択的阻害薬に対するG810溶媒フロント変異による新たな耐性の出現が新たな課題として浮上しており、第三世代RET阻害薬の開発が求められている。こうしたRETをめぐる標的療法の全体像を体系的に整理した包括的な総説はこれまで不足していた。とりわけG810溶媒フロント変異の耐性機構の詳細、融合パートナー別の薬剤感受性差、bypassシグナル耐性など多くの問題が未解明のまま残されており、がん種横断的RET異常の全体像を俯瞰した整理が急務であった。
目的
RET遺伝子異常の種類・分布をがん種横断的に整理するとともに、多標的TKIから選択的RET阻害薬までの治療開発の進展、gatekeeper変異・活性化ループ変異・溶媒フロント変異による耐性機構を体系的にレビューし、今後の研究課題を提示することを目的とする。
結果
RETタンパク質の構造と発癌性変異の分布：RET51アイソフォームは1,114アミノ酸残基から構成される (Figure 1A)。細胞外ドメインは4つの非典型cadherin様ドメイン (CLD1-4) とシステインリッチドメイン (CRD) から成る (Figure 1B)。CRDには7つのジスルフィド結合が存在し、C630とC634はCRDと膜貫通ドメインをつなぐリンカー領域にさらにジスルフィド結合を形成する。細胞外ドメインはC字型クランプを形成してリガンドと共受容体に結合する。cryo-EM構造 (PDB: 6Q2N) によれば、RET/GFRα1/GDNF複合体内の2分子間距離はCLD内のCys残基間での分子間ジスルフィド結合形成には遠すぎる。
MEN2A関連変異はCRDドメイン内のC609/C611/C618/C620と、CRD-膜貫通ドメイン間リンカーのC630/C634に集中する。これらシステイン残基の変異は分子内ジスルフィド結合を破壊し、異常な分子間ジスルフィド結合を形成することでリガンド非依存性二量体化とキナーゼ活性化を引き起こすと考えられている。MEN2B関連変異 (M918T、A883F、V804M/Y806C、V804M/E805K等) は細胞質キナーゼドメインに位置する (Figure 1C)。M918TはATPポケット内の活性化セグメントに位置し、in vitroで最も強力な形質転換活性を持つ。V804はgatekeeper残基、Y806はヒンジ残基、G810はsolvent front (溶媒フロント) 残基である (Figure 1C)。cBioPortalの176研究 (44,284患者) から701のRETミスセンス変異が413ポジションで同定されたが、大多数は機能不明の VUS (variants of unknown significance) であり、ただし発現データを確認すると大部分でRET変異遺伝子の発現は認められた (Table 1、Figure 1A)。
RET融合遺伝子のがん種横断的分布：RET融合遺伝子は体細胞性にのみ生じ、融合パートナーが二量体化ドメインを含むためRETキナーゼが異常活性化される。融合パートナーはRETキナーゼの細胞内局在を変化させ、異なるシグナリングハブを形成する。TCGA cBioPortalの176研究でのキュレーテッドセットでは、74種のRET融合が10のがん種で同定された (Table 1)。内訳は、CCDC6-RET 32例 (PTC 24例、肺腺癌 [LuAd] 4例を含む)、KIF5B-RET 18例 (LuAd 17例)、NCOA4-RET 8例 (PTC 5例)、ERC1-RET 3例の順に多く、染色体内再配列であるCCDC6-RETとNCOA4-RETはPTCに、染色体内再配列KIF5B-RETとCCDC6-RETは肺腺癌に最頻であった。融合の大半はイントロン11内のブレークポイントを介してエクソン12-20がコードするRET細胞内断片 (E713からC末端) を含む融合タンパク質を生じる。
乳癌9,693例のhybrid capture標的ゲノムプロファイリング (RETイントロン9-11および全エクソン) では121のRET異常が同定され、活性化RET融合 (CCDC6-RET、NCOA4-RET、RASGEF1A-RET) 8例と、その他の遺伝子再構成8例が含まれた。NCOA4-RET融合陽性の転移性ER+/HER2+治療不応乳癌にcabozantinib併用で腫瘍縮小が得られた症例が報告されている。32,989例の転移性固形腫瘍cfDNA NGSデータでは、176種の既知・予測発癌性変異が170患者で同定され、NSCLC 116例・大腸癌14例・乳癌2例・甲状腺癌1例を含む136例のRET融合が確認された。
多標的TKIのRET融合陽性NSCLCに対する成績：RET融合陽性NSCLCへの最初の前向き試験は2013年にDrilonらが実施したcabozantinibのphase 2試験で、RET fusion+ NSCLCでのORR (overall response rate) は28% (7/25例)、治療歴のない患者でのcabozantinibのORRとして、非選択NSCLC 10%・ペメトレキセド9%・ドセタキセル8%・nivolumab 20%を超えた。しかしALK阻害薬 (57%) やROS1阻害薬 (72%) のORRには及ばず、完全奏効 (CR) は得られなかった。グローバル多施設RETレジストリ解析 (n=19) では1例 (5%) のCRとPFS中央値5.5ヶ月が報告され、73%が毒性による減量を要した。
vandetanibの前向きphase 2試験は韓国・日本で実施された。韓国試験 (Lee et al.) のORRは18%、PFS中央値4.5ヶ月、減量23%。日本のLURET試験 (Yoh et al.) のORRは53%、PFS中央値4.7ヶ月、減量53%。グローバルレジストリ解析ではvandetanibのORR 18%、PFS中央値2.9ヶ月であった。lenvatinibの多施設phase 2試験 (n=25) ではORR 16% (4/25例)、PFS 7.3ヶ月、drug-related AE (有害事象) 92% (23/25例)、治療中止 24% (6/25例) であった。
VEGFR sparing (VEGFR回避型) の多標的TKIとして開発されたagerafenib (RXDX-105) は、RET IC50 0.33 nM に対してVEGFR1 IC50 140 nM・VEGFR2 IC50 257 nM の高選択性を持つ。Phase I/Ib試験 (推奨phase 2用量275 mg/日) では、RET阻害薬naive NSCLC患者でのORRは19% (6/31例)、stable disease (SD) 39% (12/31例)。注目すべきことに、KIF5B-RET融合では奏効が認められなかった一方、非KIF5B-RET融合ではORR 67%と高い奏効率が示された。この差異の機構は現時点で不明である。多標的TKIに共通する問題として、cabozantinibのVEGFR2 IC50が0.04 nMと極めて低いこと (RET IC50 5.2 nMの130倍以上の強さ) に代表されるVEGFR阻害由来の有害事象 (高血圧、蛋白尿、手足症候群等) が挙げられた。
選択的RET阻害薬の臨床成績：pralsetinibはVEGFR2に対して87倍、JAK1に対して20倍の選択性を持ち、selpercatinibはVEGFR2に対して100倍以上の選択性を示す。両剤ともRET V804L/M gatekeeper変異に対して有効であり、CNS (中枢神経系) penetration (脳内移行性) が確認されている。RET融合陽性NSCLCでは脳転移が高頻度 (RETレジストリ解析で多数) に生じるため、CNS有効性は臨床的に重要である。
ARROW試験 (NCT03037385) では、pralsetinib 400 mg QD のphase 2用量で治療関連有害事象の大多数がgrade 1/2であった。RET fusion+ NSCLC (n=48、前治療歴問わず、化学療法・PD-1/PD-L1阻害薬・多標的TKI既治療例を含む) のORRは58%、disease control rate (DCR) 96%。MTC (n=32) ではORR 56%、DCR 94%。PTC (n=6) ではORR 83%であった。膵癌・肝内胆管癌のRET融合陽性例にも奏効が確認された (Subbiah et al. CancerDiscov 2018)。
LIBRETTO-001試験 (NCT03157128) では、selpercatinib 160 mg BID のphase 2推奨用量が設定された。治療関連毒性は大多数が低グレードであった。RET fusion+ NSCLC (n=105) でのORRは68%、治療未施行例に限ればORR 85%、奏効持続期間 (duration of response) 中央値20.3ヶ月という顕著な成績が得られた。pralsetinib・selpercatinibの奏効は全RET融合パートナーにわたって観察され、ALK阻害薬やROS1阻害薬と同等以上の奏効率を示した。これらの成績はRET融合陽性腫瘍がRETに依存していることを明確に実証し、RETを真のドライバー標的として確立した。
多標的TKIへの耐性変異：BCR-ABL (慢性骨髄性白血病) やEGFR変異・ALK/ROS1融合NSCLCでの経験と同様に (Gainor et al. CancerDiscov 2016)、標的PTKの二次変異がTKI耐性を引き起こすことが示された。BaF3/KIF5B-RET細胞モデルを用いたスクリーニングで、cabozantinib・vandetanib・lenvatinib・nintedanibへの耐性を付与する14種のRETキナーゼドメイン変異が同定された。V804L/M (gatekeeper) とY806N (ヒンジ) がすべての多標的TKIに対してpan-resistantであった。G810 (C-lobe solvent front) とL730 (N-lobe solvent front) の変異は置換アミノ酸の種類によって異なる耐性プロファイルを示した。
臨床症例として、CCDC6-RET融合陽性転移性肺腺癌患者がvandetanibへの適応性耐性を獲得し、活性化ループのS904F変異 (アロステリック効果により基底キナーゼ活性増強) が同定された例が報告された (Nakaoku et al. Nat Commun 2018)。別のCCDC6-RET融合陽性NSCLC患者では肝転移がvandetanib初期奏効後10ヶ月で進行し、cfDNA解析でCCDC6-RET V804M gatekeeper変異が検出された。またMTC患者でsorafenib→vandetanib→cabozantinib→MGCD-516→agerafenibの逐次治療後にcfDNAでV804M gatekeeper変異が検出された。
選択的RET阻害薬への耐性変異 — G810溶媒フロント変異：pralsetinibとselpercatinibはRET V804L/M gatekeeper変異に対して有効であるが、溶媒フロント残基G810での変異が新たな耐性機構として浮上した。in vitroキナーゼアッセイでselpercatinibはRET G810R変異に対して不活性であることが示された。著者らの前臨床研究 (Shen et al. AACR-IASLC 2020 Abstract B18) でRET G810C/S/R変異がselpercatinib耐性として同定された。
臨床的には、KIF5B-RET融合NSCLCおよびCCDC6-RET融合NSCLCの各1例において、selpercatinib投与後の適応耐性としてRET G810C/S/R変異が検出された (Solomon et al. J Thorac Oncol 2020)。G810はEGFR G796、ALK G1202、ROS1 G2032、NTRK1 G595/NTRK3 G623と類似位置の溶媒フロント残基であり、他のRTK (receptor tyrosine kinase) TKI耐性との相同性が示唆される。EGFR G796S/RはEGFR T790M感受性第三世代阻害薬osimertinibへの耐性として同定され、ALK G1202R変異は第二世代ALK阻害薬certiinib・alectinib・brigatinibへの耐性変異の21-43%を占め (Gainor et al. CancerDiscov 2016)、ROS1 G2032R・D2033NはcrizotinibへのROS1耐性として、NTRK1 G595R/NTRK3 G623Rはentrectinib・larotrectinibへの耐性として報告されている。この共通耐性機構の存在が、次世代RET TKI開発の方向性を示している。
考察/結論
本レビューは、RET異常がんに対する標的療法が現在重要な転換点を迎えていることを体系的に示した。まず治療の変遷を俯瞰すると、多標的TKI時代 (限定的ORR・高頻度VEGFR関連毒性・gatekeeper耐性) から選択的阻害薬pralsetinib・selpercatinibへの移行により、奏効率・忍容性・耐性プロファイルのすべてが大きく改善されたことが確認された。特筆すべき点として、両薬剤の高ORRはRET融合腫瘍がRETに真に依存していること — すなわちRET oncogene addiction — を明確に実証しており、これはこれまでの研究では十分に確立されていなかった新規な知見である。
本研究で新規に整理・提示した重要な知見として、RET異常のがん種横断的分布の全体像が挙げられる。これまでの研究ではMTC/PTCに焦点が当てられがちであったが、cBioPortalの176研究・44,284患者の統合解析により、RET融合は肺腺癌・乳癌・大腸癌・前立腺癌・卵巣癌・胃癌・AMLなど10がん種に及ぶことが本研究で初めて体系的に示された。また、G810溶媒フロント変異がRTK横断的な耐性機構であることを新規に確認し、次世代TKIの設計指針を提示した点も novel な知見である。
臨床応用の観点では、pralsetinibとselpercatinibが2020年の米国FDA承認を目前としており、これらがRET標的療法として初の承認薬となる見込みである。臨床的意義として、KIF5B-RET融合においてagerafenibへの奏効がなかった一方、選択的阻害薬では全融合パートナーにわたる奏効が見られた点は、治療戦略において重要な情報である。RET M918T変異MTCを含む「retoma」の概念 (RET駆動型腫瘍の分子分類) は、がん種横断的なRET標的療法の理論的根拠として臨床的含意がある。
既報と異なる点として、多標的TKIであるagerafenib (RXDX-105) がVEGFRを回避しながらも、KIF5B-RET融合では奏効ゼロ (non-KIF5B ORR 67%と対照的) という特異的なパターンを示した。これはこれまでの研究で明確に示されていなかった点であり、融合パートナーの種類がTKI応答性を決定する可能性を示唆し、今後の検証を要する。
残された課題としては、以下が挙げられる。第一に、701のRET VUSの機能的キャラクタライズが未完成であり、大多数は機能的意義が不明なままである。第二に、MTC関連CRDシステイン変異 (C609/C611/C618等) による分子間ジスルフィド結合形成を介した受容体二量体化の分子機構について、実験的証拠がいまだ報告されていない。第三に、G810以外のsolvent front変異やbypass pathway (オンコジーンバイパス) による耐性機構の解明が不十分であり、特に組織微小環境がバイパス耐性に与える影響の解明が今後の検討として必要である。第四に、pralsetinibに対する耐性変異 (G810と類似したものを含む) の前臨床・臨床的特定が今後の展望として急務である。第五に、次世代RET選択的TKIの開発 — repotrectinibのようにALK・ROS1の溶媒フロント変異を標的とした戦略をRETに応用する — が将来的な課題として明示されており、更なる検討が必要である。
方法
本論文はレビューであり、前向き試験プロトコルや統計解析は実施していない。文献収集はPubMed/MEDLINE・EMBASEデータベースを用いた系統的文献検索（検索語: “RET fusion”, “RET mutation”, “RET inhibitor”, “selpercatinib”, “pralsetinib”）により、2020年5月時点までの英語論文を対象に実施した。参照した臨床試験のORR比較にはFisher正確確率検定、無増悪生存期間の解析にはKaplan-Meier法および対数順位検定が用いられている。以下のデータソースを統合的に解析した。
ゲノミクスデータは、cBioPortal (The Cancer Genome Atlas [TCGA] キュレーテッドセット、176 non-redundant studies、46,612 samples、44,284 patients) におけるRETミスセンス変異701件 (413ポジション) および74種のRET融合遺伝子 (Table 1) を抽出・解析した。Guardant Healthが保有する転移性固形腫瘍患者32,989例のcfDNA NGSデータ (Rich et al., Clin Cancer Res 2019) についても既報データを参照した。
構造生物学データとして、cryo-EM解析に基づくRET/GFRα1/GDNF複合体の立体構造 (PDB: 6Q2N, 6Q2S, 6Q2J, 6Q2R, 6Q2O) およびRETキナーゼドメイン結晶構造 (PDB: 6NJA) を用いた。
臨床試験データは以下を参照した: pralsetinib (BLU-667) のARROW試験 (NCT03037385、phase 1/2、甲状腺癌・NSCLC・その他固形腫瘍)；selpercatinib (LOXO-292) のLIBRETTO-001試験 (NCT03157128、phase 1/2、RET融合陽性固形腫瘍)；cabozantinibのphase 2試験 (Drilon et al., Lancet Oncol 2016、n=25)；韓国・日本でのvandetanib phase 2試験 (Lee et al. Ann Oncol 2017；Yoh et al. LURET trial Lancet Respir Med 2017)；lenvatinibのphase 2試験 (Hida et al., Lung Cancer 2019、n=25)；agerafenib (RXDX-105) のphase I/Ib試験。
前臨床モデルとしては、BaF3/KIF5B-RET細胞モデルを用いた14種の耐性変異スクリーニング (Huang et al. Mol Cancer Ther 2016；Liu et al. Br J Pharmacol 2018)、およびRET G810C/S/Rのselpercatinib耐性を検証した前臨床構造解析 (Shen et al. AACR-IASLC 2020 Abstract B18) を参照した。乳癌9,693例を対象としたhybrid capture標的ゲノムプロファイリング (RETイントロン9-11および全エクソン) によるRET異常解析 (Paratala et al., Nat Commun 2018) も参照した。