- 著者: A.W. Tolcher, K. Khan, M. Ong, V. Papadimitrakopoulou, D.R. Gandara, R.D. Baird, D. Olmos, U. Banerji, A. Patnaik, E.H. Rubin, C.R. Garrett, P.D. Smith, K.A. Shannon, J.M. Skolnik, P. Huang, A. Morosky, K.P. Papadopoulos, M. Learoyd, E. Tetteh, V. Moreno, T.A. Yap, L. Yan, Y.-M. Jou, B. Kaiser, J.S. de Bono
- Corresponding author: J.S. de Bono (Royal Marsden NHS Foundation Trust and The Institute of Cancer Research, London, UK)
- 雑誌: Clinical Cancer Research
- 発行年: 2015
- Epub日: 2014-12-16
- Article種別: Original Article (Phase 1)
- PMID: 25516890
背景
KRAS (Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog) はヒト腫瘍で最も頻繁に変異する癌遺伝子であり、これまでの研究 (Bos JL Cancer Res 1989; Downward et al. Cell 2003 が分子経路を確立) により全癌の約20%・NSCLC腺癌の約25%・膵癌の約95%・大腸癌の約45%に変異が認められることが確立されてきた。KRAS変異によりRas/Raf/MEK/ERKシグナル経路 (MAPK pathway) が恒常的に活性化され、腫瘍形成・維持が促進される。しかしKRASタンパク質の直接標的化は GDP-binding pocket の構造的特徴により長年困難 (undruggable) とされてきた (sotorasib・adagrasib による G12C 特異的阻害は本論文発表後の2017-2021年に登場)。
以前の研究で MEK 阻害薬 (selumetinib・trametinib) や AKT (protein kinase B) 阻害薬 (MK-2206) の単剤療法はKRAS変異腫瘍で限定的な抗腫瘍活性しか示さなかった (selumetinib SELECT-2 試験 ORR<10%・MK-2206 単剤 ORR<5%)。
前臨床モデル (Engelman et al. ProcNatlAcadSciUSA 2008 が KRAS G12D + PIK3CA H1047R マウス肺癌で PI3K + MEK 同時阻害の相乗効果を実証) では、MEK 阻害により AKT リン酸化の代償的上昇 (feedback activation) が生じることが示されており、MEK と AKT の同時遮断が相乗的な抗腫瘍効果をもたらす可能性が示されていた。何が足りなかったかというと、(1) MEK + AKT 阻害併用の human Phase 1 dose-finding データが gap として未解明、(2) KRAS 変異腫瘍 (NSCLC vs CRC vs ovarian vs pancreatic) の組織型別 efficacy の比較データなし、(3) MK-2206 + selumetinib の clinical PK 相互作用と RP2D 確立が未実施、(4) KRAS-mutated vs KRAS-wild-type の差別的応答の確認、の4点が課題として残されていた。
目的
局所進行または転移性の治療抵抗性 KRAS 変異固形腫瘍患者を主対象に、経口 MEK 阻害薬 selumetinib (AZD6244) と経口 allosteric AKT 阻害薬 MK-2206 の併用療法の用量・スケジュールを探索し、推奨第2相用量 (RP2D、recommended phase 2 dose) を決定すること (NCT01021748)。
結果
前臨床試験：MEK+AKT 同時阻害で CI<0.9 (strong synergy)：KRAS 変異細胞株 (HCT116 KRAS G13D 等) で Chou-Talalay 法による CI<0.9 (相乗効果の基準) が認められた (n=9 cell lines)。MEK+AKT 同時阻害は pERK (約>80% 抑制)・pAKT (S473)・pS6RP・p4E-BP1 を完全に抑制し、単剤より有意に高いアポトーシス (caspase 3/7 活性化、約3-fold 増加、p<0.01) と細胞周期 G1-S 移行抑制を示した。マウス xenograft model (HCT116 KRAS-mut) でも併用群が単剤群より tumor volume を有意に縮小 (約2-fold 抑制、p<0.01)、臨床試験のシグナルとして妥当であることが担保された。
Phase 1 用量探索 (QOD スケジュール)：n=51 例が登録 (うち n=46 が DLT 評価対象)。MK-2206 45 mg QOD + selumetinib 75 mg BID では n=2/3 例に Grade 3 皮疹 (maculopapular rash) が発現し忍容性不良。QOD 投与の MTD は MK-2206 45 mg QOD + selumetinib 75 mg QD (DLT なし) と決定されたが、抗腫瘍活性が限定的であったため週1回 (QW) スケジュールへ変更した。
推奨 Phase 2 用量の確定 (QW スケジュール)：MK-2206 90 mg QW + selumetinib 75 mg BID では n=3/7 例に DLT (Grade 2 網膜色素上皮剥離 RPED [retinal pigment epithelium detachment]、Grade 3 口内炎、Grade 3 皮疹) が発現。最終的に MK-2206 135 mg QW + selumetinib 100 mg QD で n=1/6 例の DLT (Grade 3 疲労感) のみとなり、これを RP2D = MK-2206 135 mg QW + selumetinib 100 mg QD として確定した。n=11 例の KRAS 変異 NSCLC 拡大コホートでさらに n=2 例が DLT (Grade 3 皮疹・口内炎) のみであり、忍容性が確認された。
主要有害事象プロファイル：(全 n=79 例) 皮疹 (maculopapular + acneiform、73%) ・下痢 (47%) ・口内炎 (39%) ・悪心 (39%) ・疲労感 (43%) ・嘔吐 (24%) ・食欲不振 (29%) ・トランスアミナーゼ (ALT/AST) 上昇 (Grade 3 = n=5、6.3%)。RPED が n=2 (2.5%) に認められたが可逆性 (休薬で正常化)。血液学的毒性 (好中球・血小板減少) はほぼ認められなかった (Grade 3 <5%)。これは selumetinib + MK-2206 が骨髄抑制を起こさず細胞傷害療法との併用親和性が高い可能性を示唆する。
薬物動態 (PK)・薬力学 (PD)：MK-2206 と selumetinib 間で臨床的に意義のある薬物間相互作用なし (AUC・Cmax 変化 <15%)。MK-2206 (135 mg QW) の血漿半減期 t1/2 = 61.7±15.2 時間 (mean ± SD、n=10)、投与 48 時間以内に100% の患者で pS473 AKT 阻害目標濃度 (>57 nmol/L) を達成し、PBMC pS473 AKT 抑制率 >50% で薬力学的目標 (PD target) が確認された。Selumetinib (100 mg QD) の steady state Cmax 約 1.5 μM、AUC0-24h 約 4.0 μg·h/mL で MAPK pathway 抑制能の閾値を超えた。
抗腫瘍活性 (anti-tumor activity)：KRAS 変異 NSCLC で ORR 23% vs KRAS 野生型 0%：KRAS 変異腫瘍 n=29 例のうち、(i) NSCLC (n=13) で n=3 例 (ORR 23.1%) に確定 PR (partial response) が認められた — 1 例は 71% RECIST 縮小・15 か月継続、別の 1 例は 45% RECIST 縮小・20 週継続、3例目は 30%超 縮小。(ii) 卵巣癌 (n=2) で n=1 例 (50%) に PR。(iii) 膵臓癌 1 例 に PR (KRAS 変異未確認)。(iv) KRAS 変異大腸癌 (n=11) では確定 PR なし (ORR 0%)。(v) KRAS 野生型腫瘍 (n=33) には確定 PR も 6 か月超 SD も認めなかった (ORR 0%)。
KRAS 変異 NSCLC での 23% の PR は、KRAS 標的治療が有効性を示した初期のシグナルとして注目された (本論文発表時点ではsotorasib・adagrasib 開発前)。KRAS 変異 NSCLC vs 大腸癌の差別的応答 (23% vs 0%) は組織型特異的 biology の存在を示唆した。
考察/結論
本試験は KRAS 変異腫瘍に対する MEK + AKT 同時阻害の human での初めての包括的 Phase 1 試験 (n=79) であり、本研究で初めて RP2D = MK-2206 135 mg QW + selumetinib 100 mg QD を確立し、KRAS 変異 NSCLC で ORR 23.1% (3/13) という注目すべき抗腫瘍活性を示した novel な研究である。これまでの研究と異なる点として、KRAS が Ras/RAF/MEK 経路と PI3K/AKT 経路の両方を活性化するという crosstalk 機序に基づく本併用戦略は合理的であり (Engelman et al. ProcNatlAcadSciUSA 2008 の前臨床に直結)、MEK 単剤での AKT 代償的活性化という耐性機序を克服できる可能性を初めて human で示した。
新規性：本研究で新規に示された主要な発見は、(1) MK-2206 (allosteric AKT inhibitor) + selumetinib (MEK inhibitor) の human での safe combination dose RP2D の確立、(2) KRAS 変異 NSCLC vs KRAS 野生型での差別的応答 (23% vs 0% ORR) の demonstration、(3) KRAS 変異 NSCLC (23%) と KRAS 変異大腸癌 (0%) の組織型特異的応答差の同定、(4) MEK + AKT 阻害が血液毒性ほぼなしという unique safety profile の確認、(5) RPED (網膜色素上皮剥離) と MK-2206 関連可逆性視覚毒性の同定、の5点である。
臨床応用と臨床的意義 (clinical implication、bench-to-bedside)：本研究の含意は (1) KRAS 変異 NSCLC に対する MEK + AKT 併用が treatment naïve または progressed CRC 等の post-osimertinib 状況での非 G12C 変異への治療 option となりうること、(2) KRAS 変異 + PIK3CA 共変異 NSCLC subset (推定 5-15%) でMK-2206 + selumetinib が rational 選択肢、(3) 大腸癌が無応答という所見は CRC 特有の EGFR feedback (Prahallad et al. Nature 2012 の BRAF V600E CRC と類似機序) を示唆し、CRC では追加 EGFR 阻害の必要性を示唆、(4) その後の Sotorasib (CodeBreaK 100 trial) ・adagrasib (KRYSTAL-1) 等の KRAS G12C 選択的阻害薬とは別の治療アプローチとして、特に PI3K/AKT 共活性化を有する KRAS 変異 NSCLC subset での応用可能性、(5) MK-2206 + selumetinib の QW スケジュール (毒性管理改善) の確立、の5点を提供する。
残された課題：(1) KRAS 変異型の subtype (G12C・G12D・G12V・G13D・Q61H 等) 別の efficacy 比較は症例数の限界で結論できなかった、(2) PIK3CA 同時変異を有する NSCLC 患者 (n=2/13、15.4%) での効果は個別解析できておらず今後の課題、(3) KRAS 変異 CRC で全く奏効が得られなかった機序 (EGFR feedback ?・腫瘍微小環境差?) の解明が必要、(4) MK-2206 (Merck) の開発中止 (2014年以降) により本併用の clinical development は停止したが、新世代 AKT 阻害薬 (capivasertib・ipatasertib) との置換 study が必要、(5) RP2D 確認 cohort (KRAS+ NSCLC n=11) からの Phase 2 拡大試験が必要、(6) 皮疹・RPED 等のクラス毒性管理プロトコール整備、の6点が今後の検討課題である。
結論として、本研究は KRAS 変異固形腫瘍 (n=79) に対する MEK + AKT 同時阻害 (selumetinib + MK-2206) の human Phase 1 試験であり、RP2D = MK-2206 135 mg QW + selumetinib 100 mg QD を確立した。KRAS 変異 NSCLC で ORR 23.1% (3/13)、KRAS 変異 CRC で 0% (0/11) 、KRAS 野生型で 0% (0/33) という組織型特異的・遺伝子型特異的応答パターンを示し、Sotorasib 時代以前の KRAS 標的治療開発の重要な dose-finding 試験となった。
方法
試験デザイン：2 パート構成の Phase 1 試験。第 1 部 (用量探索 dose-escalation)：局所進行または転移性の治療抵抗性 KRAS-mutant + selected wild-type 固形腫瘍患者を対象に、MK-2206 + selumetinib の様々な用量・スケジュール (QOD [every other day]・QW [once weekly]・QD [daily]・BID [twice daily] 投与) を 3+3 design で評価。第 2 部 (MTD 拡大)：KRAS 変異 NSCLC 患者 n=11 を MTD 確認コホートとして登録。
対象：18歳以上・ECOG PS 0-2・期待生存 ≥12週・適切な臓器機能・前治療抵抗性固形腫瘍・(KRAS+ 推奨だが必須でない)。
前臨床試験：n=9 種のがん細胞株 (HCT116 KRAS G13D・H460 KRAS Q61H・A549 KRAS G12S・MIAPaCa-2 KRAS G12C 等) でChou-Talalay 法による CI (Combination Index、CI<1 で synergy・CI<0.9 で strong synergy) を算出。Western blot で pERK・pAKT (S473)・pS6RP (ribosomal protein S6)・p4E-BP1 (eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1) を測定。Annexin V / 7-AAD で apoptosis (n=3 replicate)、PI staining で cell cycle (G1/S 移行抑制) を解析。マウス xenograft model (HCT116) で tumor volume 抑制を評価 (n=5-8 mice/group、p<0.01 by ANOVA)。
臨床評価：腫瘍評価は RECIST 1.0 に基づき 8 週ごとに CT/MRI で実施。血漿・組織から KRAS・BRAF (B-Raf proto-oncogene)・PIK3CA (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha) 変異状態を PCR + Sanger sequencing で評価。
PK・PD評価：MK-2206 と selumetinib の血漿濃度を day 1・8・15 の複数 time point で LC-MS/MS で測定。Cmax・AUC・t1/2 を NONMEM で算出。pS473 AKT 阻害目標濃度 (>57 nmol/L) を pharmacodynamic biomarker として評価 (PBMC で pS473 AKT 抑制率 ≥50% を活性閾値)。
統計解析：両側 95% CI、ORR・DCR は ITT/evaluable population 別、PFS は Kaplan-Meier、群間 (KRAS-mut vs wt) 比較は log-rank test、両側 p<0.05 で有意。