- 著者: Geoffrey R. Oxnard, Maria E. Arcila, Camelia S. Sima, Gregory J. Riely, Juliann Chmielecki, Mark G. Kris, William Pao, Marc Ladanyi, Vincent A. Miller
- Corresponding author: Vincent A. Miller (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA)
- 雑誌: Clinical Cancer Research
- 発行年: 2011
- Epub日: 2010-12-06
- Article種別: Original Article (prospective rebiopsy cohort)
- PMID: 21135146
背景
EGFR (epidermal growth factor receptor) activating mutation を持つ肺腺癌は EGFR-TKI (tyrosine kinase inhibitor) である gefitinib / erlotinib に約 70% の RECIST response rate を示し、米国では年間約 20,000 例が診断される最大の “oncogene addiction” lung cancer subtype である (Mok et al. NEnglJMed 2009 の IPASS 試験等で first-line EGFR-TKI が chemotherapy より PFS で優れることが示された)。しかし、ほぼ全例で median 10-16 か月後に “acquired resistance” として disease progression が出現する。前 acquired resistance の biology research では、少なくとも 50% の症例で EGFR exon 20 の second-site 変異 T790M (Thr790 → Met) が同定され、これが mutant receptor の ATP affinity を相対的に増加させ TKI の効果を 失効させる主要分子機序として確立された (Yun et al. PNAS 2008 PMID 18227510)。前臨床データでは T790M を獲得した EGFR 変異 cell line が parental cell line よりも indolent な growth pattern を示すことが報告された (Chmielecki et al. submitted 2011)。しかし、臨床患者では T790M 状態と post-progression 経過 (natural history) の関連が “不足” した状態のまま体系的に検討されていなかった。一方で baseline 検体での “de novo T790M” 検出が EGFR-TKI 治療下で poor outcome と関連することは別途報告されており、T790M-related acquired resistance と clinical outcome の relation を prospective rebiopsy data で明らかにすることは、当時の clinical trial design (especially T790M 標的 third-generation TKI 開発、後の osimertinib AURA 試験 Janne et al. NEnglJMed 2015 へ繋がる) の前提として gap in knowledge を埋める必要があった。手薄な領域として残されていた “T790M 陽性 vs 陰性 acquired resistance の clinical natural history” を本研究が初めて prospective rebiopsy protocol で系統解明することを目指した。
目的
EGFR-TKI 獲得耐性 EGFR 変異肺腺癌患者の prospective rebiopsy cohort で T790M 変異状態と post-progression survival (PPS) / 進行パターン / performance status の関連を解析し、T790M-mediated acquired resistance が distinct な natural history を持つかを検討する。
結果
所見1: T790M 検出率と biopsy 部位による分布の不均一性 (n=93): EGFR-TKI 獲得耐性 EGFR 変異肺腺癌 127 例のうち eligibility / adequate tissue 基準を満たした n=93 例 を解析。Initial rebiopsy specimen から T790M 変異が 58 例 (62%、95% CI 52-72%) で同定され、35 例 (38%、95% CI 28-47%) は T790M 陰性であった (Table 1)。T790M 検出率は biopsy 部位により有意な違いを示し、肺/胸膜 (lung/pleura) およびリンパ節検体では遠隔転移巣より高頻度であった (P = 0.014)、これは tumor heterogeneity や anatomical site による resistant clone selection の違いを示唆。MET amplification は 38 例で評価可能、4 例 (11%) で同定され、うち 3 例は T790M 変異も併存しており、bypass mechanism と target mutation が exclusive ではないことが示された。77% の患者が erlotinib または gefitinib を initial therapy として受けていた。
所見2: Post-progression survival (PPS) の T790M status 別比較 (key 知見): Median follow-up は disease progression から 13 か月、67% の患者が解析時点で死亡。全 cohort (n=93) の median PPS は 16 か月 (IQR 9-29 か月)。T790M status 別比較では、T790M 陽性例の median PPS = 19 か月 vs T790M 陰性例の median PPS = 12 か月、log-rank test で P = 0.036 と有意差を示した (Fig 1A)。すなわち T790M 陽性は acquired resistance 後の relatively favorable prognosis を予測する biomarker として機能することが prospective data で初めて示された。これは preclinical data (T790M 細胞株は parental cell line より indolent growth) と一致する in vivo confirmation である。
所見3: 進行パターンの T790M status 別差異 (indolent vs aggressive): T790M status 別の disease progression pattern 比較 (Table 2) では、T790M 陽性例は既存 site of disease の growth による progression が dominant、一方 T790M 陰性例は新規 organ system metastasis を伴う progression がより高頻度であった (P = 0.010)。Time to development of new metastatic organ involvement 解析 (Fig 1B) でも T790M 陰性例で earlier development が確認された (P = 0.008)。さらに T790M 陰性例は progression 時点の Karnofsky performance status (KPS) も lower (P = 0.007) を示した。これら 3 つの clinical 所見 (Table 2 まとめ) は T790M 陽性が “indolent natural history”、T790M 陰性が “aggressive natural history” を示す統合的 evidence である。Multivariate analysis では performance status と新規 metastatic disease の有無を adjust すると T790M status の独立 prognostic effect は P = 0.27 と attenuate され、これは T790M が “indolent progression pattern” を介して間接的に PPS benefit をもたらすという mediation effect を示唆した。
所見4: TKI 治療期間 (TTP) は両群で同等: 治療開始から progression までの time to progression (TTP) を T790M status 別に比較すると、T790M 陽性例の median TTP = 14 か月 vs T790M 陰性例 11 か月で、有意差なし (P = 0.10)。すなわち TKI 治療下では両群とも同等の clinical benefit を得ているが、acquired resistance 出現後の natural history が divergent に分岐するという pattern が示された。これは “T790M が pre-existing minor clone として baseline に存在し、TKI 投与下で selective pressure を受けて expand する” という model と整合的である。
所見5: 全生存 (TKI 開始からの OS) における T790M effect の探索的解析: Exploratory analysis として TKI 治療開始から death までの overall survival を T790M status 別に比較すると、T790M 陽性例で median OS = 39 か月、T790M 陰性例で median OS = (本文中続きで詳細)。この解析は (a) rebiopsy 可能 subset への selection bias、(b) post-progression での enrollment による left-truncation など限界があるが、start date (TKI 開始) と end date (death) が firmly known であり、time-to-event analysis として相対的に robust。T790M 陽性群が overall survival でも有意に良好という traffic confirms PPS 観察と consistent である。
考察/結論
① 先行研究との違い: 先行研究 (Yu et al. ClinCancerRes 2013 は本研究後の同 group の後続 large cohort) は T790M を主に resistance mechanism (frequency 50-60%) として記述してきたが、本研究はこれまでの “T790M = 単純な resistance mechanism” 認識と異なり、T790M を post-progression natural history を distinguish する prognostic biomarker として位置付け直した点で先行研究と相違する。さらに T790M が baseline detection で poor prognosis と関連する先行 observation (Inukai et al. CancerRes 2006 PMID 16707403) とは対照的に、acquired-resistance setting では T790M が favorable prognosis と関連するという “context-dependent biomarker meaning” を初めて prospective data で示した点も従来の知見と異なる新規な視点である。
② 新規性: 本研究で初めて T790M-mediated acquired resistance が distinct な clinical natural history (indolent progression pattern、preserved KPS、favorable PPS) を持つことを prospective rebiopsy cohort で示した点が novel な貢献である。これまで報告されていない T790M による “biology-driven divergence” を、(a) PPS 19 vs 12 か月 (P = 0.036)、(b) 既存病変増悪型 vs 新規臓器転移型の進行パターン差 (P = 0.010)、(c) new metastasis までの時間 (P = 0.008)、(d) progression 時 KPS の差 (P = 0.007) という 4 つの independent observation で multilayered に立証した点が新規性が高い。さらに本研究で初めて mortality outcome を T790M status で stratify することの臨床的有用性を data-driven に示した。
③ 臨床応用: 本研究の臨床応用上の意義は、(a) EGFR-TKI 獲得耐性時の re-biopsy + T790M 検査が単なる “T790M 標的 TKI 適応判定” だけでなく、患者の post-progression prognosis 予測と治療戦略個別化 (T790M 陽性 → indolent course → osimertinib / EGFR-TKI 継続 + local therapy の option、T790M 陰性 → aggressive course → 早期 systemic chemotherapy 切替えや combination 戦略) の臨床判断材料となる、(b) 臨床現場で T790M 陽性患者には relatively favorable prognosis を説明できる、(c) T790M 陽性集団を対象とする clinical trial では PPS の natural prognostic difference を考慮した sample size 計算と endpoint definition が必要、(d) bench-to-bedside の橋渡しとして preclinical “T790M cell line indolent growth” 観察が in vivo clinical natural history と一致することを示し、cell line model の clinical translatability を validate、(e) 臨床的有用性として KPS が良好かつ既存病変のみ増悪している T790M 陽性患者では osimertinib などの second-line targeted therapy の効果を期待でき、aggressive な T790M 陰性患者には可能な限り早期に chemotherapy combination や clinical trial を考慮する rational framework を提供、という多面的な実臨床貢献にある。
④ 残された課題: 本研究の limitation として、(a) MSKCC single-center retrospective chart review であり generalizability が limited、(b) Rebiopsy 可能患者への selection bias (poor PS や access poor な転移巣のみの患者は除外)、(c) Sample size n=93 で stratified analysis の power が限定的、(d) T790M 検出感度が standard sequencing と LNA-augmented で異なるため検出率の comparability が課題、(e) Post-progression therapy (TKI 継続 / chemotherapy / 他の TKI / clinical trial) が患者ごとに heterogeneous で、PPS 解釈に confounding を残す、(f) T790M biology の cellular mechanism (なぜ T790M clone が indolent growth を示すのか) の解明が future research direction、という複数論点が挙げられる。今後の検討課題として、本研究を motivate factor とした AURA 試験 (Janne et al. NEnglJMed 2015) で osimertinib が T790M+ acquired resistance に ORR 61% と著明な活性を示し、本研究の prognostic prediction を治療応答予測へと推進した。さらに今後の方向性として、本研究で示された T790M-/aggressive natural history 患者群に対する optimal second-line strategy (chemotherapy vs immune checkpoint inhibitor vs combination) の prospective comparison、ctDNA-based T790M monitoring による longitudinal natural history tracking、T790M-/MET amplified clone との overlap biology の解明、が中心課題として残されている。
結論: MSKCC prospective rebiopsy cohort (n=93 EGFR-mutant 肺腺癌 acquired resistance 患者) で T790M 検出率 62%、T790M 陽性例は post-progression survival 19 vs 12 か月 (P = 0.036) と有意に良好な予後を示し、既存病変増悪型の indolent natural history を呈した。T790M 陰性例は新規臓器転移を伴う aggressive progression と low KPS を示した。本研究は T790M 状態が単なる resistance mechanism marker ではなく post-progression prognosis を predict する clinical biomarker として機能することを prospective に示し、後の osimertinib (T790M 標的第三世代 TKI) clinical development と T790M-stratified treatment strategy の基盤を提供した先駆的 cohort study である。
方法
MSKCC (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center) の prospective rebiopsy protocol (Clinicaltrials.gov NCT00579683) で 2004 年 8 月以降に連続登録された advanced EGFR-mutant 肺腺癌患者を対象。Eligibility criteria は EGFR-TKI で response または durable stable disease (>6 か月) を示した後 progression を呈した症例。Postprogression tumor specimens は growing site of disease から re-biopsy (97% で施行)。EGFR-sensitizing mutation 検出は PCR-based assay、T790M 検出は標準 sequencing methodologies および highly sensitive locked nucleic acid (LNA) PCR (T790M を 0.1% mutant DNA まで検出可能) を併用。MET 増幅は FISH で評価 (MET/CEP7 ratio >2:1 を amplified と定義)。Statistical analysis は Fisher’s exact test (categorical association)、Kaplan-Meier 法 (PPS / time-to-event)、log-rank test (univariate)、Cox proportional hazards model (multivariate) を使用。Date of progression は (i) 既知病変の sufficient growth で治療変更を医師が文書化、または (ii) imaging で新規転移を確認、の clinical criteria で定義。新規転移臓器系の出現は date of progression から 1 週間以内に identified された場合と定義。Selection bias 検証として、本 cohort (n=93) を MSKCC の全 EGFR-mutant advanced disease cohort (n=287、median survival 37 か月) と比較し、median survival 40 vs 37 か月 (P = 0.24) で homogeneous を確認した。