- 著者: Hellmann MD, Janne PA, Opyrchal M, Hafez N, Raez LE, Gabrilovich DI, Wang F, Trepel JB, Lee MJ, Yuno A, Lee S, Brouwer S, Sankoh S, Wang L, Tamang D, Schmidt EV, Meyers ML, Ramalingam SS, Shum E, Ordentlich P
- Corresponding author: Matthew D. Hellmann (Memorial Sloan Kettering Cancer Center, 300 East 66th Street, 1215, New York, NY 10065)
- 雑誌: Clinical Cancer Research
- 発行年: 2021
- Epub日: 2020-11-17
- Article種別: Original Article (Phase Ib/II Expansion Cohort)
- PMID: 33203644
背景
抗 PD-1/PD-L1 治療 (ICI) は NSCLC で nivolumab・pembrolizumab・atezolizumab・durvalumab の承認をもたらし生存改善を達成したが、初期奏効率は限定的で、初期 responder の多くが acquired resistance を獲得する (Reck et al. NEnglJMed 2016、Gandhi et al. NEnglJMed 2018)。Primary + acquired resistance の機序は multifactorial で、(a) neoantigen loss、(b) immune cell infiltration 不足、(c) effector cell exhaustion、(d) immunosuppressive microenvironment 形成、(e) MYC 経路 aberrant activation、(f) antigen presentation loss、などの epigenetic alteration を含むことが既報。Epigenetic 機序の中でも HDAC (histone deacetylase) は ICI 耐性の重要制御因子として preclinical で同定されてきた。
HDAC 阻害は preclinical で (a) MHC 提示増強、(b) tumor antigen 発現増加、(c) immunosuppressive cell 数・機能の減少 (特に MDSC、myeloid-derived suppressor cell)、(d) IFN pathway activation 増強、(e) T cell attraction 増加、を通じて ICI 効果を増強する。Entinostat は selective class I HDAC inhibitor で、NSCLC mouse model で anti-PD-1 と併用すると significant tumor growth reduction を示した。Breast cancer の ENCORE 301 試験で entinostat + estrogen modulator 併用が monocytic + granulocytic MDSC を特異的に標的化することが correlative analysis で示されていた。しかしながら ICI 耐性 NSCLC に対する HDAC 阻害剤併用の臨床効果は未解明 で、何が 足りなかったか = first-in-class HDAC+ICI 併用の prospective trial が 不足 していた点が controversial な開発課題であった (Sharma et al. Cell 2017)。本研究 ENCORE 601 は anti-PD-(L)1 resistance NSCLC に対する entinostat + pembrolizumab の臨床有効性と biomarker correlate を検証する最初の large Phase II trial として実施された。
目的
ENCORE 601 試験 (Phase Ib/II, Identifier: NCT02437136、Syndax Pharmaceuticals + Merck sponsor) の expansion cohort で (1) anti-PD-(L)1 治療歴のある転移性 NSCLC 患者を対象とした entinostat 5 mg PO weekly + pembrolizumab 200 mg q3w 併用の primary endpoint である irRECIST ORR の評価、(2) safety/tolerability、(3) PFS/OS/DOR の secondary endpoint、(4) HLA-DRhi 古典的単球・gene expression を含む predictive biomarker の exploratory 探索、を目的とした。
結果
患者背景と試験運用 (Table 1): 2015 年 5 月 17 日〜2017 年 12 月 13 日に米国 14 施設で n=110 例 screening、n=77 例 enrolled、n=76 例 treated (1 例 baseline anemia で除外)、n=71 例が efficacy evaluable (5 例は week 6 scan 前に AE/consent withdrawal で discontinued)。Age median 66 (range 29-85)、男性 52.6%、ECOG 1 が 71%、current/former smoker 88%、白人 87%。PD-L1 IHC は 62/76 で評価可、negative 33% (n=25) / positive 49% (n=37)。Visceral metastases 87% (lung 57%、lymph nodes 53%、bone 29%、CNS 18%、liver 17%)。Median duration prior anti-PD-(L)1 5.6 ヶ月、prior anti-PD-(L)1 best response は CR 1%、PR 9%、SD 55%、PD 29%。Anti-PD-(L)1 が immediate prior therapy だった患者 n=47 (62%)。Median time from prior anti-PD-(L)1 to study therapy 2.3 ヶ月。
主要奏効評価 — 一次エンドポイント未達だが durable response 達成 (Fig 1): irRECIST 判定 ORR は 9.2% (7/76、95% CI 3.8-18.1) で、prespecified lower bound CI >5% の閾値を満たさず一次エンドポイント未達。しかし responder 7 例の DOR median 10.1 ヶ月 (95% CI 3.9-not estimable) と durable response が観察された。PFS rate at 6 months 22%、median PFS 2.8 ヶ月 (95% CI 1.5-4.1)、median OS 11.7 ヶ月 (95% CI 7.6-13.4)。Responder vs non-responder で last anti-PD-(L)1 から study therapy までの interval は同等 (median 1.41 vs 1.64 ヶ月、no time bias)。Responder 7 例の PD-L1 status は negative n=5、weak positive n=1、strong positive n=1 で PD-L1 と response の明確な相関なし。
HLA-DRhi 古典的単球が予測 biomarker として同定 (Fig 2, Table 3): ベースライン HLA-DRhi CD14+CD16- 単球比率 ≥8.64% (median cutoff) で 2 群分類 → 高値群 (n=32) と低値群 (n=31) を比較。高値群: ORR 14.7% (95% CI 5.0-31.1)、median PFS 4.1 ヶ月 (HR 0.44, 95% CI 0.24-0.82 vs 低値)、median OS 58.1 週 (HR 0.43, 95% CI 0.21-0.87)。低値群: ORR 5.9% (95% CI 0.7-19.7)、median PFS 2.7 ヶ月、median OS 33.1 週。HLA-DRhi 高値群は ORR 約 2.5 倍 + OS 約 1.8 倍の benefit を示し、entinostat + pembrolizumab の予測 biomarker として有望。
薬力学的効果と腫瘍遺伝子発現 (PD evidence + MYC enrichment): 治療後に CD3+ T cell・CD19+ B cell・CD14+ monocyte で global lysine acetylation 増加を確認 (HDAC inhibition の on-target effect)、CD4+ T cell の ICOS 発現増加、Ki67+/PD-1+ T cell 増加 (proliferating exhausted T cell の reinvigoration)、FoxP3+ Treg/CD8+ ratio 低下を観察。CD19+ B cell acetylation 増加が PFS 改善と有意に相関 (p<0.05)。腫瘍 RNA-seq (n=43) では IFN-γ signature は responder vs non-responder で differential なし (ICB-naive で predictive だが ICB-experienced で predictor 失効)、一方 GSEA で responder で MYC pathway + E2F pathway の Hallmark gene set が significantly enriched (BH-adjusted p≤0.05)。これは entinostat の MYC suppression 機序が clinical benefit に translate する evidence。
安全性 (Treatment-related AE profile): Any grade TRAE 81.6% (62/76)、Grade ≥3 TRAE 41% (31/76)。主要 TRAE: fatigue 42% (Grade ≥3 が 10.5%)、diarrhea 21% (Grade ≥3 が 2.6%)、anemia 20%、decreased appetite 20%、platelet count decreased 16%、hypophosphatemia 15% (Grade ≥3 が 9.2%)、nausea 13%、hyponatremia 9% (Grade ≥3 が 5.3%)。Grade ≥3 irAE: pneumonitis 3.9%、colitis 3.9%。治療中止率 15%。新たな safety signal なしで entinostat + pembrolizumab の既知毒性 profile と一致。
考察/結論
本 ENCORE 601 試験は anti-PD-(L)1 耐性 NSCLC への entinostat + pembrolizumab について、(a) prespecified primary endpoint (ORR lower bound CI >5%) 未達だが ORR 9.2% + DOR 10.1 ヶ月 durable response、(b) HLA-DRhi classical monocyte の biomarker discovery、(c) MYC 経路 enrichment と HDAC inhibition の on-target evidence、という 3 つの key finding を統合的に示した。
① 先行研究との違い: 先行する ICB 耐性 NSCLC への新規 ICI combination 試験 (anti-LAG-3/TIGIT/TIM-3 等) はいずれも ORR <10% で これまでの post-PD-1 setting での efficacy threshold が低いことを示してきたが、本試験は 対照的に epigenetic modulator (HDAC inhibitor) + ICI という mechanism-driven 戦略を採用した。Anti-TIM-3 LY3321367 試験 (Harding et al. ClinCancerRes 2021) の M1 (refractory) コホート ORR 0% と比較すると、本試験 9.2% は これまで の新規 ICI 単剤戦略を上回る数字。IFN-γ signature の predictive 失効 (Ayers et al. JClinInvest 2017 が ICB-naive で示した predictor) は ICB-experienced 患者では別 biomarker が必要であることを これまで の knowledge gap を埋める形で実証した。Breast cancer の ENCORE 301 (entinostat + estrogen modulator) の MDSC depletion 機序を肺癌に extend した点でも 異な り、tumor-type specific biomarker (HLA-DRhi monocyte for NSCLC) の identification が 相違 として重要。
② 新規性: 本研究は 本研究で初めて anti-PD-(L)1 耐性 NSCLC で HDAC inhibitor + ICI combination の prospective clinical benefit を large-scale (n=76) Phase II で実証した。これまで報告されていない 知見として (a) HLA-DRhi classical monocyte (CD14+CD16-HLA-DRhi、median cutoff 8.64%) が biomarker として first to demonstrate された、(b) MYC pathway GSEA enrichment が responder で確認され entinostat の HDAC inhibition mechanism が clinical benefit に translate することを直接実証、(c) IFN-γ signature が ICB-experienced setting で predictive value を失うことを explicit に示した、という 3 つの 新規な 発見が認められる。
③ 臨床応用: 本データは ICI 耐性 NSCLC の 臨床応用 として entinostat + pembrolizumab を考慮可能なオプションに位置づける可能性を示した。臨床現場での 意義として HLA-DRhi monocyte ≥8.64% の患者群を select する biomarker-driven approach により、ORR 14.7% + median OS 58.1 週という ICB 耐性後 setting としては 臨床的有用 性のある outcome を達成。Flow cytometry-based HLA-DRhi monocyte 測定は商用検査として確立しており bench-to-bedside の translational pipeline は短い。Phase III RCT で biomarker-enriched population への富化 design が validation 戦略として推奨される。
④ 残された課題: 本試験には複数の limitation がある: (a) single-arm design で control 群がなく benefit attribution が limited、(b) n=76 は subgroup biomarker analysis に十分だが Phase III での確証必須、(c) HLA-DRhi monocyte の機能的意義 (どの subtype が active?) 未解明、(d) MYC enrichment と HLA-DRhi monocyte の相関未評価。今後の研究 として (1) HLA-DRhi monocyte biomarker-enriched Phase III RCT (entinostat+pembrolizumab vs pembrolizumab monotherapy)、(2) HLA-DRhi monocyte の functional characterization (cytokine secretion, antigen presentation capacity)、(3) MYC inhibitor 直接併用と HDAC inhibitor 併用の comparative efficacy、(4) ICB-naive NSCLC での entinostat 1st-line 併用評価、(5) 他 epigenetic modulator (DNMT inhibitor, EZH2 inhibitor, BET inhibitor) との順次比較、などの 今後の検討 方向性 (future research direction) が複数残されている。
結論として、ENCORE 601 試験は entinostat + pembrolizumab が ICI 耐性 NSCLC で primary endpoint 未達ながら subset に clinically meaningful benefit を提供し、特に HLA-DRhi 古典的単球 biomarker と MYC pathway enrichment が responder identification の有望 strategy であることを first to demonstrate した。Biomarker-driven Phase III RCT が次なる開発 step として推奨される。
方法
試験デザイン: Phase Ib/II open-label, multicenter, single-arm expansion study (Identifier: NCT02437136)。Phase Ib dose-escalation 完了後、Phase II expansion で NSCLC cohort (cohort 2) を accrual。Simon 2-stage design (stage I で 20 例中 2 例奏効で stage II へ拡大)、後に 70 例まで増員 (statistical power 80% → 90%、one-sided α=5%、alternative hypothesis ORR 15%、lower bound 5% を rule out 目的)。
対象: Recurrent/metastatic NSCLC、ECOG PS 0-1、≥1 chemotherapy 既治療、PD-1/PD-L1 blocking antibody ≥6 週投与歴 + RECIST 1.1 または irRECIST で progression confirmed (anti-PD-(L)1 last dose 後 12 週以内 progression)。EGFR mutation+ または ALK translocation+ は appropriate TKI 既治療必須。Autoimmunity・immunodeficiency・immunosuppressive therapy 中の患者は除外。Pretherapy tumor biopsy 必須、on-treatment biopsy optional。Cell line は本臨床試験 design 上該当しない、mouse model は preclinical published を参照。Identifier として ClinicalTrials.gov NCT02437136 + IRB approval at each center。
Procedures: Entinostat 5 mg PO (cycle days 1, 8, 15) + pembrolizumab 200 mg i.v. (day 1 of each 21-day cycle)、最大 35 cycles まで。Tumor response は irRECIST 1.1 で contrast-enhanced CT/MRI を 6 週ごと評価 (CR/PR は investigator + center core radiology lab double-confirmed)。AE は NCI CTCAE v4.03 で grading。
Biomarker: PBMC を BD CPT (sodium citrate) で採取・凍結保存、flow cytometry で immune subset 解析 (CD3 OKT3/CD4 RPA-T4/CD8 SK1/CD14 HCD14/CD19 HIB19/CD25 BC96/ICOS C398.4A/HLA-DR L243/PD-1 29F.1A12 panel + Foxp3 + Ki67 intracellular staining)。Global protein acetylation analysis に anti-acetylated lysine antibody (15G10) 使用。HLA-DRhi classical monocytes (CD14+CD16-HLA-DRhi) を median percentage 8.64% で 2 群分類。腫瘍組織 RNA-seq は DESeq2 (fold change >1.5, BH-adjusted P ≤0.05) と GSEA (preranked、MSigDB Hallmark + c2 + c7 collection、min_gs_size=3, permutations=10000) で評価。
統計: ORR は 95% CI binomial、Kaplan-Meier 法で DOR/PFS/OS の median + 95% CI (Greenwood formula で SE)。Gene expression は PCA + DESeq2 + GSEA、log-rank test で subgroup biomarker analysis、Cox proportional hazards model で HR + 95% CI。