背景介紹

癌癥是全球頭號疾病之一。伴隨人口老齡化趨勢，在世界范圍內(nèi)，每年新增確診癌癥患者數(shù)量近兩千萬，且在逐年增長，以乳腺癌、肺癌、消化道癌癥為最。隨著對癌癥研究的深入，以及如靶向療法、免疫療法、細(xì)胞療法等治療手段的革新，癌癥患者的生存期被大大延長，生活質(zhì)量也得到顯著提升，使得癌癥有“慢性病化”的發(fā)展趨勢。而伴隨這一趨勢，腫瘤耐藥問題顯得越發(fā)重要。

腫瘤的耐藥

腫瘤的耐藥，是指病人在接受了一段時間的治療，體內(nèi)的腫瘤組織細(xì)胞對原有療法產(chǎn)生耐受，使其治療收益降低歸零，引發(fā)疾病進(jìn)展的現(xiàn)象過程。耐藥性的產(chǎn)生可能是由于病人體內(nèi)本身存在對原有療法不敏感的腫瘤細(xì)胞群體，經(jīng)治療篩選后得以幸存壯大，造成復(fù)發(fā)，也可能是在治療過程中，伴隨基因組改變、表觀遺傳學(xué)調(diào)控、代謝及免疫調(diào)控等驅(qū)動因素作用，促使腫瘤細(xì)胞獲得對藥物療法的耐受能力，引起疾病進(jìn)展。

耐藥的發(fā)生具有普遍性和個性化特點，即對于各類藥物或療法都有可能產(chǎn)生耐藥問題，且造成耐藥發(fā)生的機制原理因病人而異。目前經(jīng)研究，造成腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥的機理包括但不限于以下方面：

圖1. Mechanisms of Drug Resistance. (Vrinda Gote et al. International Journal of Molecular Sciences 20211)

美迪西的耐藥模型開發(fā)

為了更好地研究了解不同類型藥物耐藥機理，并制定相應(yīng)的應(yīng)對策略，開發(fā)新型抗癌藥物與療法，耐藥模型的開發(fā)構(gòu)建顯得至關(guān)重要。在美迪西，目前我們采用藥物沖擊誘導(dǎo)的方式，針對赫賽汀（Herceptin）、奧希替尼（Osimertinib）、阿貝西利（Abemaciclib）和索托拉西布（Sotorasib）這四款抗癌藥物構(gòu)建了相應(yīng)的耐藥模型。

所選藥物簡介

曲妥珠單抗（Trastuzumab），商用名稱：赫賽汀（Herceptin?），由基因泰克（Genentech）公司開發(fā)，于1998年獲得FDA審批，用于治療人表皮生長因子受體2陽性（HER2+）的轉(zhuǎn)移向乳腺癌患者，常與紫杉醇聯(lián)用，是第一款被批準(zhǔn)的酪氨酸激酶抑制劑，也是第一個成功以生物標(biāo)志物為指導(dǎo)的癌癥藥物。

奧希替尼（Osimertinib），商用名稱：泰瑞沙（TAGRISSO?），由阿斯利康（AstraZeneca）公司開發(fā)，于2015年獲得FDA審批，是第三代表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI），用于治療具有EGFR^T790M突變特征的局部晚期或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌患者。

阿貝西利（Abemaciclib），商用名稱：唯擇（Verzenio?），由禮來（Eli Lilly）公司開發(fā)，于2017年獲得FDA審批，作為新型靶向CDK4/6抑制劑，用于治療激素受體陽性（HR+）、人表皮生長因子受體2陰性（HER2-）的局部晚期或轉(zhuǎn)移型乳腺癌患者。

索托拉西布（Sotorasib，AMG510），商用名稱：LUMAKRAS?，由安進(jìn)（Amgen）公司開發(fā)，于2021年獲得FDA審批，作為第一款靶向KRAS^G12C突變的RAS GTPase抑制劑，用于治療高階或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌患者，而此前KRAS^G12C一直被認(rèn)為是無法成藥的靶點。2023年12月，因在PFS關(guān)鍵指標(biāo)上，未獲得體現(xiàn)其相對于化療單臂的顯著性收益結(jié)果，F(xiàn)DA拒絕完全批準(zhǔn)LUMAKRAS?用于治療既往至少接受一次全身治療的KRAS^G12C突變非小細(xì)胞肺癌患者。

耐藥模型的構(gòu)建策略

構(gòu)建策略上，我們采用對體外細(xì)胞給予藥物暴露沖擊誘導(dǎo)的方式，來模擬臨床病人接受治療后的獲得性耐藥產(chǎn)生過程。

具體而言，我們結(jié)合了脈沖式（Pulsed）與連續(xù)式（Continuous）給藥沖擊方式：脈沖式給藥采用單次4~6小時高濃度藥物暴露，模擬臨床病人接受治療時的藥物代謝與暴露情況；接受脈沖式藥物沖擊后，細(xì)胞將繼續(xù)在低濃度的藥物暴露條件下生長，以維持其產(chǎn)生的耐藥性不丟失。經(jīng)過多輪藥物沖擊后獲得的耐藥細(xì)胞模型，將與原始的野生型細(xì)胞進(jìn)行對比，以其體外藥敏檢測的IC50值的比值，即RF值，為判斷標(biāo)準(zhǔn)，來衡量耐藥性的強弱，并以此作為耐藥模型構(gòu)建成功與否的評價標(biāo)準(zhǔn)。參考McDermott et al.2等同行工作，我們將RF值>5作為判定耐藥模型構(gòu)建成功的標(biāo)準(zhǔn)。

在成功構(gòu)建體外耐藥細(xì)胞系后，我們進(jìn)一步在免疫缺陷小鼠身上構(gòu)建耐藥細(xì)胞系的移植瘤模型，研究評價成瘤情況以及其對受試藥物的耐受表現(xiàn)。

構(gòu)建成果

1. 赫賽汀

在赫賽汀耐藥模型構(gòu)建方面，我們選擇了具有ER+/HER2+特征的BT-474人乳腺癌細(xì)胞系，通過藥物沖擊誘導(dǎo)的方式，成功構(gòu)建了赫賽汀的耐藥模型。體外藥敏檢測結(jié)果顯示，原始野生型IC50值為0.693 μg/mL，耐藥型IC50值提高到174.5 μg/mL，RF值為251.8（圖2a）。在體內(nèi)藥效評價實驗中，野生型移植瘤模型的腫瘤抑制率（%TGI）值為85.11，耐藥型移植瘤的腫瘤抑制率降低為52.57（圖2b）。

圖2.BT-474_赫賽汀耐藥模型實驗結(jié)果: a) 體外藥敏檢測實驗結(jié)果；b) 體內(nèi)成瘤與藥效實驗結(jié)果.

2. 奧希替尼

在奧希替尼耐藥模型構(gòu)建方面，我們選擇了具有EGFR^L858R/T790M突變特征的NCI-H1975人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系，通過藥物沖擊誘導(dǎo)的方式，成功構(gòu)建了奧希替尼的耐藥模型。體外藥敏檢測結(jié)果顯示，原始野生型IC50值為65.9 nM，耐藥型IC50值提高到10940 nM，RF值為166（圖3a）。在體內(nèi)藥效評價實驗中，野生型移植瘤模型的腫瘤抑制率（%TGI）值為93.72，耐藥型移植瘤的腫瘤抑制率降低為70.05（圖3b）。

圖3. NCI-H1975_奧希替尼耐藥模型實驗結(jié)果: a) 體外藥敏檢測實驗結(jié)果；b) 體內(nèi)成瘤與藥效實驗結(jié)果.

3. 阿貝西利

在阿貝西利耐藥模型構(gòu)建方面，我們選擇了具有HER2-特征的MCF-7人乳腺癌細(xì)胞系，通過藥物沖擊誘導(dǎo)的方式，成功構(gòu)建了阿貝西利的耐藥細(xì)胞系模型。體外藥敏檢測結(jié)果顯示，原始野生型IC50值為0.2536 μM，耐藥型IC50值提高到1.649 μM，RF值為6.5（圖4）。MCF-7的體內(nèi)移植瘤模型在成瘤方面上表現(xiàn)不佳，因而體內(nèi)數(shù)據(jù)未做展示。

圖4. MCF-7_阿貝西利耐藥細(xì)胞系體外藥敏檢測實驗結(jié)果.

4. 索托拉西布

在索托拉西布耐藥模型構(gòu)建方面，我們選擇了具有KRAS G12C突變特征的NCI-H358人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系，通過藥物沖擊誘導(dǎo)的方式，成功構(gòu)建了索托拉西布的耐藥細(xì)胞系模型。體外藥敏檢測結(jié)果顯示，原始野生型IC50值為19.99 nM，耐藥型IC50值提高到350.2 nM，RF值為17.52（圖5a）。NCI-H358體內(nèi)耐藥模型構(gòu)建與驗證實驗尚在進(jìn)行中。

另外，我們在Calu1小鼠細(xì)胞系移植瘤模型上，通過連續(xù)藥物暴露沖擊誘導(dǎo)的方式，構(gòu)建了索托拉西布的Calu1移植瘤耐藥模型，其耐藥表現(xiàn)如圖5b所示。

圖5.索托拉西布耐藥模型實驗結(jié)果: a) NCI-H358_索托拉西布耐藥細(xì)胞系體外藥敏檢測實驗結(jié)果；b) Calu1耐藥移植瘤模型體內(nèi)藥效實驗結(jié)果.

參考文獻(xiàn)：

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