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FGFR靶向药物时代的生物标志物探索和CDx开发策略
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自2018年以来,与EGFR同属于酪氨酸激酶家族(RTKs)的FGFR靶向药物呈现出了卓越的肿瘤治疗效果,特别是在一些无靶向药的上皮性肿瘤,如:肺鳞癌、胆管上皮细胞癌,尿路上皮细胞癌,胰腺癌以及肝细胞癌等中表现出众。2019年4月,美国FDA加速批准了强生的泛FGFR抑制剂Balversa(Erdafitinib)上市,这是全球首个治疗转移性尿路上皮癌(mUC)的靶向药,同时获批的还有QIAGEN therascreen FGFR RGQ RT-PCR Kit,第一个基于qPCR检测FGFR2/3基因改变的伴随诊断试剂盒。今年4月,FDA又批准Incyte公司的Pemazyre(pemigatinib)用于治疗先前接受过治疗的、存在FGFR2融合或重排、不能手术切除的局部晚期或转移性胆管癌(cholangiocarcinoma)患者。FGFR靶向抑制剂研发和用药的蓬勃时代已来,利用生物标志物检测进行用药指导、疗效预估、复发监测以及耐药评价也成为提高药物疗效和患者无进展生存期的必要手段。基于综合的转化医学研究平台,迈杰转化医学研究(苏州)有限公司针对FGFR抑制剂的新药临床研究提供从生物标志物检测到伴随诊断产品开发的完整解决方案。


一、FGFR信号通路异常与肿瘤的发生机制


FGFR是具有典型结构特点的酪氨酸受体家族成员,主要包括 FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4 四种亚型,各亚型均具由胞外配体结合区、单个跨膜span和胞内酪氨酸激酶domain构成,在正常生理状态下调控细胞分裂、增殖、分化、凋亡以及自噬等细胞生命活动。FGFR分子异常改变如DNA水平的激活性点突变、扩增和RNA水平的融合,以及旁分泌异常导致的FGF/FGFR信号过度活化,都将进而促进细胞过度增殖、新血管生成、侵袭、转移、凋亡抑制等,在人类恶性肿瘤的发生过程中发挥着重要的作用。



如图1所示,FGFRs通路异常调控主要通过以下三个途径促进肿瘤的发生发展:


(1)FGFR基因扩增导致FGFR蛋白过表达;

(2)FGFR基因发生激活性点突变,因而提高了1)配体结合亲和力,2)不依赖配体结合的二聚体自活化,和3)胞内激酶活性等;

(3) FGFR因染色体重排融合而引发受体异常激活。


二、FGFR基因变异类型以及在不同瘤种中的突变频率


2016年ClinicalCancer Research发表了研究者对4853例实体瘤案例的测序分析,FGFR的功能异常可见于7.1%的肿瘤样本中,其中66%为基因扩增、26%为基因突变,8%呈现染色体重排;FGFR1、FGFR2、FGFR3及FGFR4在发病患者中占比为3.5%、1.5%、2.0%及0.5%。FGFR2和FGFR3发生点突变比较普遍,如果进一步按瘤种细分,FGFR2突变常见于子宫内膜癌 (10-12%),非小细胞肺癌(4%),胃癌(4%),尿路上皮癌 (2%),FGFR3突变常见于非肌肉侵入性尿路上皮细胞癌(75%),高浸润性尿路上皮细胞癌(15%),宫颈癌(5%)。


三、FGFR抑制剂的耐药机制(原发性耐药和获得性耐药)


目前,临床研究表明,FGFR抑制剂的耐药原因主要有两种:一种是旁路信号激活产生的原发性或继发性耐药;一种是FGFR1-4突变产生的继发性耐药。


⑴ 旁路信号激活产生的原发性或继发性耐药:EGFR、MET、RAS和PI3K信号都可能参与FGFR抑制剂的原发性和获得性耐药。人类癌症中涉及EGFR、MET、RAS和PI3K信号通路的蛋白质的扩增或突变导致了对FGFR抑制剂的内在耐药性。由于MET或EGFR的过表达,FGFR抑制剂的获得性耐药也有报道。


⑵ FGFR1-4突变产生的继发性耐药:FGFR1 V561M,FGFR2 V564F、FGFR3 V555M 和 FGFR4 V550E/L 都是可以发生在酪氨酸激酶域药物结合囊的看门残基上的点突变,这些突变可能在靶向治疗期间产生的,并通过干扰受体对靶向药物的亲和力而产生继发性耐药。


四、FGFRi药物临床应用相关生物标志物检测和伴随诊断的重要意义


根据FGFR通路在肿瘤发生过程中的生物学机制的复杂性,FGFR抑制剂的用药指导和耐药监测生物标志物也是十分复杂的,主要包括FGFR基因的融合、重排、扩增和点突变以及其配体的过表达等,涉及DNA、RNA和蛋白质表达等多个生物学层面。目前用于检测FGFR变异的方法主要有qPCR,NGS,IHC以及RNAscope等,已在FDA获批的FGFR抑制剂伴随诊断产品主要基于qPCR,NGS两种方法(表1)。


QIAGEN的TherascreenFGFR RGQ RT-PCR Kit作为Erdafitinib伴随诊断试剂盒,是被FDA批准的第一个基于qPCR平台的检测FGFR基因变异的伴随诊断试剂盒,通过检测mUC患者肿瘤组织中存在的FGFR3/FGFR2基因点突变或融合,以选择合适Erdafitinib治疗的患者。除Therascreen FGFR RGQRT-PCR试剂盒外,包括FoundaionOne CDx、Guardant360在内的NGS商业化试剂盒和检测服务也包含了多种FGFR家族基因,被用于FGFR变异检测的辅助临床诊断。


FDA批准FoundationMedicine的FoundationOne CDx作为用于pemigatinib的伴随诊断试剂盒,是NGS方法用于检测FGFR抑制剂生物标志物的一个代表性策略。Pemigatinib是针对FGFR亚型1/2/3的泛抑制剂,临床研究中FGFR2基因融合或重排的晚期胆管癌患者,使用pemigatinib具有显著的疗效,而FGFR2基因点突变患者中未显示出疗效。NGS方法在一个assay中同时检测融合、重排、点突变等变异形式,可以大大提高检测效率。


FGFRi

Assay

Assay Details

Indication

Erdafitinib

Therascreen FGFR RGQ RT-PCR Kit

Detection of FGFR3 and FGFR2 gene point mutations and FGFR3:TACC3  fusions

Bladder cancer with alterations in FGFR2/FGFR3

Pemigatinib

FoundationOne CDx

Detection of FGFR2 fusions and gene arrangements

Cholangiocarcinoma with alterations in FGFR2

表1.FDA批准的FGFR抑制剂伴随诊断


五、迈杰转化医学FGFRi相关生物标志物检测及伴随诊断开发的完整解决方案


基于综合的转化医学研究平台,迈杰转化医学针对FGFRi临床研究提供从生物标志物检测到伴随诊断产品开发的完整解决方案,技术服务于临床研究和诊疗(图4.)。


1. 基于ARMS Q-PCR的FGFR变异检测试剂盒(Therascreen FGFR RGQ RT-PCR Kit)


Therascreen FGFR RGQ RT-PCR Kit以ARMSQ-PCR方法检测高频出现的FGFR3点突变和FGFR3/FGFR2融合基因,迈杰转化医学中心实验室经过技术验证可以为临床试验提供检测服务。此外,基于ARMS Q-PCR方法,迈杰转化医学中心实验室还可以定制化开发FGFR1-4 基因突变、融合、扩增等变异的检测方法及CDx试剂盒,为FGFR抑制剂的临床研究提供服务。


2. NGS靶向测序(MED1CDx panel)


迈杰转化医学的MED1CDx综合panel包含了几乎所有已知原癌基因、遗传性驱动基因、细胞周期基因和免疫/炎症相关基因等601个基因,可用于对TMB、MMR、MSI、免疫检查点分子、肿瘤新生抗原和HLA分型等全方位的分析、评估,其中涵盖了FGFR基因SNV/INDEL、基因重排和扩增等变异的精准检测。在耐药评估方面,除了检测已知的耐药变异,MED1CDx还可以进一步的探索未知FGFR抑制剂的耐药变异位点,为新药的开发迭代提供线索和数据支持。




此外,迈杰转化医学还针对包括FGFR在内的RTK通路关键基因设计了定制化53基因的OncoTargetCDx基因panel,除了FGFR1-4全外显子区域、UTR区的基因异常检测外,还涵盖了已知融合partner的融合位点检测,更加针对性地支持FGFRi药物临床试验病人分层入组和疗效预估。而且,“小而精”的panel设计也适宜进一步开发为体外诊断产品。


3. RNAscope法评估FGFR1/2/3/4的mRNA表达水平


RNAscope法在细胞原位评估FGFR1-4的mRNAs水平,更直接精准地描述FGFR的基因扩增状况。迈杰转化医学在数字病理平台上建立了RNAscope法检测FGFR过表达的能力,原位检测FGFR1-4 mRNAs表达水平,为FGFR抑制剂的生物标志物检测和研究提供了更多可能。




4. IHC法检测FGF-19过表达


如上所述,FGFR4-FGF19信号通路在肝细胞癌(HCC)的发生发展过程中发挥重要的作用,FGFR4高选择性抑制剂在FGF-19过表达的HCC荷瘤小鼠病理模型上呈现了卓越的抗肿瘤药效。FGF-19扩增和过表达有望成为FGFR4选择性抑制剂治疗HCC的重要生物标志物。迈杰转化医学病理平台已经建立并系统验证了FGF-19免疫组织化学检测方法,迄今已为国内众多创新药企的临床研究提供了检测支持服务。



关于更多FGFR生物标志物检测研究方案,敬请垂询!

参考文献:

[1] Natalia Porębska, Marta Latko, Marika Kucińska, etal. Targeting Cellular Trafficking of Fibroblast Growth Factor Receptors as aStrategy for Selective Cancer Treatment. [J]. Journal of Clinical Medicine, 2018.

[2] KatohMasaru, Fibroblast growth factor receptors as treatment targets in clinicaloncology. [J]. Nat Rev Clin Oncol, 2019, 16: 105-122.