Hedgehog通路抑制剂GDC-0449治疗髓母细胞瘤

总结

髓母细胞瘤是小脑的恶性肿瘤。诊断时的中位年龄为5岁，年龄范围延伸至年轻的成年人。主要治疗包括手术切除，然后放疗和化疗。目前的治疗方法有严重的短期和长期不良反应，包括术后缄默症、神经认知缺陷、内分泌疾病、不育以及继发性高级别胶质瘤或脑膜瘤的风险。¹初次治疗后复发的患者预后特别差，中位生存期不到6个月；这些患者的2年生存率约为9%。²

刺猬通路是一个重要的胚胎信号级联，在多种发育过程中调节干细胞和祖细胞分化。^三平滑同源物（SMO）是一种跨膜蛋白，可激活下游刺猬信号通路。PTCH1是一种抑制性细胞表面受体，通过抑制SMO组成性抑制刺猬通路的激活。刺猬配体结合PTCH1并使其失活，释放SMO并促进通路激活。

髓母细胞瘤被认为起源于小脑的干细胞或早期祖细胞。⁴小脑成熟的关键发育过程包括未成熟前体细胞从外部颗粒细胞层扩张、迁移和分化，形成内部颗粒细胞层。⁵这个过程是由颗粒细胞前体中刺猬通路的激活在空间和时间上调节的。⁶

临床前和临床观察均表明，粒细胞前体中刺猬信号通路的异常配体依赖性结构性激活促进了髓母细胞瘤的发生。小鼠同源基因的杂合缺失PTCH1型(第1部分)结果大约三分之一的小鼠在25周龄时出现髓母细胞瘤。⁷外部颗粒细胞层中的颗粒细胞前体引起这些肿瘤，这些肿瘤与剩余野生型的丢失或突变有关第1部分等位基因。⁸SMO抑制剂如环胺和HhAntag对hedgehog通路的抑制导致髓母细胞瘤的消退第1部分^+/−老鼠。^9,10刺猬信号的组成性激活-通常是由于PTCH1型-约30%的人类髓母细胞瘤中有发现。¹¹约5%的痣样基底细胞癌综合征（Gorlin综合征）患者发生髓母细胞瘤，这是一种生殖系常染色体显性疾病PTCH公司突变。¹²

GDC-0449是一种口服生物可利用的选择性SMO抑制剂(补充附录中的图1A，随本文全文一起提供，网址为NEJM.org网站). GDC-0449诱导肿瘤快速消退并抑制hedgehog通路第1部分^+/−小鼠髓母细胞瘤模型(补充附录中的图1B和1C).

我们正在进行的每日服用GDC-0449治疗晚期实体瘤患者的第一阶段临床试验的初步药代动力学、安全性和疗效数据最近已公布。¹³初步结果表明，该药物在剂量下具有可接受的副作用，导致稳态浓度高于临床前模型中预测的有效浓度。晚期基底细胞癌（另一种已知为隐匿性肿瘤）患者的初步疗效PTCH1型突变。¹⁴本试验中使用的GDC-0449的最高剂量水平为每天540毫克。

病例报告

患者是一名26岁男子，2004年22岁时被诊断为局限于小脑的髓母细胞瘤。最初的治疗包括大体全切除术和辅助性颅脑放射治疗，然后使用卡铂、足叶乙甙、环磷酰胺和长春新碱。首次诊断2年后通过活检证实复发和转移性疾病，患者接受了诱导依托泊苷、替莫唑胺和环磷酰胺治疗。在获得部分反应后，他接受了自体干细胞移植。18个月后，广泛的系统性转移性疾病在中枢神经系统中没有复发。该患者接受了两次手术和两次放射外科手术，以治疗硬膜外椎管内转移性髓母细胞瘤。2008年的其他全身治疗包括替莫唑胺（因难治性血小板减少症而停用）和贝伐单抗（患者于2008年3月和4月服用），随后因全血细胞减少症恶化而停用。

患者于2008年4月接受评估。尽管每天服用多达640毫克羟考酮，但他报告称自己的骨骼出现弥漫性疼痛（严重程度在0到10分中为5分，数字越大表示疼痛越严重）。体格检查发现，患者很瘦，左侧锁骨上淋巴结肿大，胸骨有硬结肿块突出。实验室发现全血细胞减少（白细胞总数为1750个/立方毫米；血红蛋白水平为9.7克/分升；血小板为14000个/立方米）。他要求每周输两次血小板，大约每周输一次红细胞。正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）联合检查显示广泛的骨骼和软组织转移(图1A).

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图1

正电子发射断层扫描（PET）对肿瘤的反应

全身投影¹⁸F-氟脱氧葡萄糖（FDG）–显示PET扫描。面板A显示预处理扫描；B组，使用刺猬途径抑制剂GDC-0449治疗2个月后的重复扫描；C组，治疗3个月后重复扫描。

该患者被转诊以考虑纳入GDC-0449的1期试验。由于血液学异常，他没有达到入学标准。全血细胞减少被认为与广泛的骨髓受累相一致。到那时为止，在GDC-0449的临床试验中未观察到具有临床意义的血液毒性作用。由于缺乏替代疗法以及临床前证据表明刺猬信号可能在髓母细胞瘤中起关键作用，因此提出了一种方案偏差，以允许该患者接受GDC-0449治疗。2008年4月18日，约翰·霍普金斯大学的机构审查委员会批准了方案偏离，患者提供了书面知情同意书。

结果

患者于2008年4月22日接受540 mg GDC-0449的单次口服剂量，1周后开始每日540 mg的给药。延迟开始每日给药是为了进行单次给药的药代动力学分析。在单剂量给药后的一周内，他的疼痛从10分制的5分增加到8分；疼痛主要局限于肩部。2008年4月25日的磁共振成像（MRI）扫描显示，右侧锁骨上淋巴结肿大，C7处有硬膜外肿块，囊即将受压(补充附录中的图3A和3B). 病人拒绝接受进一步的脊柱手术。开始地塞米松治疗，剂量为4 mg，每天两次，用于治疗疼痛；他在GDC-0449治疗的剩余时间内一直服用地塞米松。在接下来的3天里，疼痛减轻了，对羟考酮的需求从每天640毫克减少到每天320毫克。

患者于2008年4月29日开始每天服用540毫克GDC-0449。2008年5月19日，锁骨上淋巴结病和两个胸骨肿块中的一个不再可触及；治疗医生注意到另一个胸骨肿块的大小减小，并且他没有疼痛（10分评分为0）。2008年6月23日，他没有触诊到结节，疼痛评分继续为0，活动恢复正常。体检显示体重明显增加，从基线检查时的60公斤增加到67公斤，并且没有任何可触及的肿瘤。全血细胞减少持续存在（白细胞总数为960个/立方毫米；血红蛋白水平为9.3克/分升；血小板数量为10000个/立方厘米）。PET扫描显示¹⁸氟脱氧葡萄糖（FDG）在所有先前疾病部位的亲和力(图1B). 先前发现的可测量疾病，包括锁骨上淋巴结病，明显减轻(补充附录中的图3A和3C). 之前提到的C7处硬膜外肿块已无法检测到(补充附录中的图3B和图3D). 在使用GDC-0449治疗的过程中，血小板输注需求从每周两次下降到每周一次。2008年7月23日，即开始GDC-0449治疗约3个月后，进行了一项验证性再启动研究；结果表明，一些病变持续反应，但一些现有和新病变的PET活性显著增加(图1C)以及肿瘤在某些部位再生的证据(补充附录中的图3E和3F). 由于疾病的进展，患者被从第一阶段研究中移除。在他参与研究期间，没有报告与GDC-0449治疗相关的高于1级的不良事件。尽管随后进行了一系列治疗，但疾病进展迅速，患者于2008年9月23日死亡。

髓母细胞瘤hedgehog通路靶基因的转录谱分析已被证明能准确预测hedgehog-pathway突变的存在。¹⁵在GDC-0449治疗开始前获得的患者转移瘤活检标本用于评估刺猬通路激活标记物。SMO的通路激活导致下游靶基因的转录，包括GLI家族锌指1(GLI1型),PTCH1型，补丁同源2(PTCH2公司)和分泌的卷曲相关蛋白1(SFRP1系统). 通过定量逆转录酶-聚合酶链反应（RT-PCR），将这些靶基因在该患者肿瘤中的表达与55个存档髓母细胞瘤样本中的表达进行比较（参见补充附录). 在所有评估的肿瘤中，所有四个基因的表达都在20%以上，这一发现表明刺猬通路信号传导活跃(图2A、和补充附录中的图2). 基因组分析PTCH1型肿瘤细胞中的基因座与杂合性丢失和外显子15中的单核苷酸替换一致，导致844位的W→C氨基酸改变(图2B; 有关更多详细信息，请参阅附录中的方法). 编码PTCH1第二胞外环结构域的同一外显子中的体细胞突变已在前面描述过，并在PTCH突变数据库中进行了总结(http://www.cybergene.se/cgi-bin/w3-msql/ptchbase/index.html). 来自正常皮肤活检标本的DNA显示出野生型序列，没有杂合性丢失，证实这些改变是体细胞性的(图2B). 编码刺猬通路其他成员的基因测序显示，融合同源物抑制子中没有非同义序列改变(苏福)或SMO公司（未显示数据）。

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图2

肿瘤特异性刺猬通路激活

面板A显示GLI家族锌指1的表达(GLI1型)和修补的同源物1(PTCH1型)患者肿瘤中的信使RNA（红点）相对于55个髓母细胞瘤样本（灰点）的表达。GLI1型和PTCH1型使用实时聚合酶链反应分析评估表达水平，结果显示为标准化基因表达（2^-ΔCt). 面板B显示了PTCH1型患者皮肤和肿瘤标本中的基因。在肿瘤标本中，正向和反向反应均显示2720位的纯合子突变，导致G→C变化（箭头所示）。

讨论

我们描述了一名晚期髓母细胞瘤患者，此前的多种治疗方法均难以治愈。肿瘤对GDC-0449抑制hedgehog通路的反应显著，虽然不完全，但迅速，虽然是短暂的。据我们所知，该报告首次证明了刺猬通路的抑制剂可以导致髓母细胞瘤的消退。由于该患者的肿瘤负担和转移程度，以及实质性软组织和骨组织受累和临床上显著的骨髓损害，回归是显著的，并且强调了刺猬通路在维持和驱动该患者肿瘤生长方面的主要作用。

我们的观察可以放在最近癌症治疗进展的更大背景下，包括突变信号通路的靶向抑制剂。靶向肿瘤特异性突变的常见例子包括在慢性粒细胞白血病和胃肠道间质瘤患者中使用伊马替尼，以及在非小细胞肺癌患者中使用埃洛替尼。^16——18在这些例子中，靶向抑制与肿瘤细胞的发育、增殖和生存有关的突变和功能失调酪氨酸激酶导致显著的抗肿瘤反应。我们描述的病例代表了这一主题的变化：一种小分子抑制剂，靶向完整信号因子（SMO），SMO是突变和功能失调的肿瘤抑制因子（PTCH1）的主要靶点。

少数髓母细胞瘤肿瘤被认为是恶性肿瘤PTCH1型突变或通过刺猬通路信号以其他方式驱动。¹⁹刺猬通路激活诊断标记的开发一直具有挑战性，因为许多通路成分的改变可能导致激活表型。根据最近发表的一个基因表达特征，该特征似乎与髓母细胞瘤中刺猬通路的激活有关，¹⁵这个病人的肿瘤显示出特异性通路激活。测试这一和其他识别生物标记物的潜在策略将是未来刺猬途径抑制剂临床试验的重要组成部分。

即使对伊马替尼和埃洛替尼的完全或接近完全反应也可能不持久。获得性耐药的多种机制已被描述，包括激酶靶点的二次突变和替代酪氨酸激酶的上调。^20——23同样，在最初的显著回归后，我们患者的肿瘤迅速获得耐药性。确定髓母细胞瘤患者对选择性刺猬途径抑制剂获得性耐药的机制将是未来研究的重点。

使用与髓母细胞瘤恶性转化明显相关的途径的靶向抑制剂，可能比目前可用的治疗方法提供更有效的治疗选择，并可能避免其某些不良反应。刺猬路径调节许多发育过程。虽然在最初的成人队列中观察到了可接受的副作用，但尚不清楚刺猬路径阻断对青春期前儿童的不利影响。骨骼生长并发症，包括对软骨和骨骼形成的影响，可能会限制这些疗法在幼儿中的使用。²⁴通过对广泛的髓母细胞瘤患者进行仔细监测的临床试验，谨慎应用这些初步观察结果是值得的。

补充材料

致谢

脚注

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