乐伐替尼(lenvatinib)靶向肿瘤生长和血管生成

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所属分类:乐伐替尼

在转移扩散性肾细胞癌 (RCC) 的II 期临床研究中,乐伐替尼(lenvatinib)与依维莫司(一种哺乳动物雷帕霉素靶点 (mTOR) 抑制剂)联用,与依维莫司单药医治相比,显着改善了临床结果。我们研究了临床前RCC模型中联合医治抗癌活性的潜在机制。在三个人类RCC 中,乐伐替尼(lenvatinib)加依维莫司显示出比任何一种单一治疗方法更大的抗癌活性异种移植小鼠模型(A-498、Caki-1 和 Caki-2)。特殊是,该组合导致 A-498 和 Caki-1 模型中的肿瘤消退。在 A-498 模型中,依维莫司显示出抗增殖活性,而乐伐替尼显示出抗血管生成作用。Caki-1 异种移植物中的乐伐替尼加依维莫司组合增强了抗血管生成活性,其中成纤维细胞生长因子 (FGF) 驱动的血管生成可能有助于肿瘤生长。在细胞增殖和管形成试验中,该组合在血管内皮生长因子 (VEGF) 激活中显示出主要的累加活性,以及对FGF激活的内皮细胞的协同活性,以及强烈抑制mTOR-S6K-S6 讯号。在携带过表达VEGF或FGF 的人胰腺KP‐1 异种移植物的小鼠中,也观察到联合治疗方法与每种单一治疗方法的抗癌活性增强。我们的结果表明,乐伐替尼加依维莫司同时靶向肿瘤细胞生长和血管生成导致抗癌活性增强。该组合对VEGF和FGF讯号通路的增强抑制是其在人RCC异种移植模型中优越的抗血管生成活性的基础。

乐伐替尼(lenvatinib)靶向肿瘤生长和血管生成

我们在这里表明,在三种人类 RCC 异种移植小鼠模型中,乐伐替尼加依维莫司的组合比任何一种单一治疗方法都具有更大的抗癌活性。此外,乐伐替尼加依维莫司医治导致三种模型中的两种(A-498 和 Caki-1)肿瘤消退。然而,各种医治对肿瘤微血管的影响在这两种模型之间有所不同:乐伐替尼单药医治可以减少两种模型中的 MVD,而依维莫司单药医治仅导致 Caki-1 异种移植物中的 MVD 减少。仅在该模型中也注意到了对 MVD 的组合效应。因此,在 Caki-1 模型中,组合显示出更大的抗癌活性是抗血管生成活性提高的结果,而在 A-498 模型中,这似乎是由于抗血管生成活性的组合乐伐替尼具有依维莫司的抗增殖活性。我们的数据表明,乐伐替尼加依维莫司在人 RCC 模型中增强的抗癌作用是通过两种不同的作用机制实现的。

乐伐替尼(lenvatinib)靶向肿瘤生长和血管生成

VHL基因的突变是透明细胞 RCC 中最常见的遗传改变,导致 HIF-1α 和 HIF-2α 的诱导,即使在常氧条件下也是如此。A-498 是 VHL 缺陷型 RCC 细胞系,而已知 Caki-1 表达野生型 VHL,表明乐伐替尼能够发挥抗血管生成活性,而不管 VHL 状态怎样。尽管仅在具有野生型 VHL 的 Caki-1 异种移植物中观察到对肿瘤血管生成的联合作用,但我们在本研究中仅检测了少数细胞系,因此 VHL 状态与联合抗血管生成活性之间的关系值得进一步研究。

乐伐替尼(lenvatinib)靶向肿瘤生长和血管生成

在 Caki-2 异种移植模型中,即使乐伐替尼联合依维莫司,我们也没有观察到肿瘤消退。据报道,周细胞覆盖的血管对抗血管生成治疗方法具有相对抗性,我们之前报道过,周细胞覆盖的血管百分比可能预测一组临床前肿瘤异种移植模型中的乐伐替尼活性。Caki-2肿瘤组织间质细胞相对丰富,一般由癌相关成纤维细胞和壁细胞组成,大部分微血管位于间质区(数据未显示)。因此,即使与依维莫司联用,Caki-2 异种移植物的肿瘤微环境状态也可能影响对乐伐替尼的敏感性,需要进一步研究以阐明其潜在机制。

乐伐替尼(lenvatinib)通过阻断 VEGFR 和 FGFR 来抑制 Erk1/2 和 S6K-S6 讯号传导。相比之下,依维莫司影响 mTOR 通路而不影响 Erk1/2 的磷酸化,但完全抑制 S6K (Thr389) 的磷酸化,后者主要由 mTOR 复合物磷酸化。然而,依维莫司抑制 S6K (Thr421/Ser424) 和 S6 (Ser235/Ser236) 的磷酸化作用弱于 S6K (Thr389)。相比之下,乐伐替尼加依维莫司的联合医治对 mTOR-S6K-S6 通路产生了更大的抑制,特殊是 S6K (Thr421/Ser424) 和 S6 (Ser235/Ser236) 磷酸化。先前的报道表明,在 mTOR 复合物的下游,S6K 和 S6 也能够被 Erk1/2 讯号激活,区别在 Thr421/Ser424 和 Ser235/Ser236 残基处磷酸化。因此,除了依维莫司对 mTOR 的直接抑制外,乐伐替尼对 S6K-S6 通路(mTOR 下游)中 Erk1/2 交叉讯号的阻断可能是由于乐伐替尼对 S6K 和 S6 的抑制作用更大。总的来说,我们的结果表明,乐伐替尼对 MAPK 通路的抑制和乐伐替尼(lenvatinib)加依维莫司对 mTOR-S6K-S6 通路的抑制增强,增强了药品组合对 VEGF 和 FGF 驱动的血管生成的抑制作用。

越来越多的证据表明 FGF 作为促血管生成因子起作用,并且 FGF 讯号通路的激活是逃避抗 VEGF 医治的潜在机制,包括在 mRCC 中。鉴于:(i)FGF 介导的血管生成似乎在 Caki-1 异种移植模型中的肿瘤生长中起主要作用;(ii) lenvatinib 加依维莫司医治导致该模型中的肿瘤消退;(iii) 乐伐替尼是 FGF 讯号传导的强抑制剂我们假设乐伐替尼加依维莫司组合在 Caki-1 异种移植小鼠模型中的肿瘤消退至少部分是通过抑制 FGF 介导的血管生成来介导的。乐伐替尼独特的激酶抑制特性,特殊是其对 FGFR 的抑制活性,可能使其可以克服 FGF 介导的 VEGF 讯号传导抑制的逃逸机制,并且可能至少部分地成为乐伐替尼联合依维莫司的临床治疗效果的基础mRCC 患病者。FGFR1 和 FGFR2 在 mRCC 中均过表达,并且 RCC 肿瘤细胞中的 FGF 讯号也与癌症和对 VEGFR 抑制的内在抗性有关。RCC 肿瘤细胞中 FGFR 和 mTOR 通路的联合靶向也可能是观察到的乐伐替尼加依维莫司组合的临床活性的另一种机制。然而,由于乐伐替尼在 A-498 和 Caki-1 细胞增殖试验中的IC50值超过 5 μmol/L,我们推测乐伐替尼在这些细胞中缺乏直接的抗增殖活性。使用对 FGF 讯号传导高度成瘾的 RCC 细胞系和来自对 VEGF 靶向药物物具有抗性的 RCC 患病者的肿瘤组织样本的进一步实验可能会进一步了解乐伐替尼加依维莫司组合的有效抗癌活性。

总之,我们为在临床前 RCC 模型中观察到的乐伐替尼(lenvatinib)加依维莫司组合的抗癌活性提出了一个合理的生物学原因。我们假设这种联合医治的活性增强是由于两种单独化合物的以下活性:(i)乐伐替尼和依维莫司可加性或协同抑制 FGF-以及 VEGF 诱导的血管生成;(ii) lenvatinib 具有有效的抗血管生成活性,而依维莫司则发挥直接的抗癌作用;(iii) lenvatinib 和依维莫司协同抑制 FGF 驱动的肿瘤生长。通过使用分子靶向药物物的组合来靶向多种致癌途径能够提高单一治疗方法的治疗效果或克服与单一治疗方法相关的耐受药物性。我们在这里展示了乐伐替尼加依维莫司的组合针对肿瘤细胞生长和血管生成。因此,与单独靶向肿瘤细胞以及有助于肿瘤微环境的非肿瘤细胞的药品联合医治可能是有效抑制肿瘤的强大而有前景的概念。

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