Význam mutace BRAF^V600E v tyreoidální onkologii a možnosti léčebného ovlivnění – aktuální poznatky a výsledky studií

Východiska: Papilární karcinom tvoří 80 % všech nádorů štítné žlázy a je zhruba v 50 % spojen s přítomností mutace BRAF^V600E. Prognostický význam této mutace je předmětem řady diskuzí, nicméně vztah této mutace ke snížené expresi genů zapojených do jodového metabolizmu folikulárních buněk je zřejmý. Nález mutovaných variant genu i u některých dediferencovaných či anaplastických nádorů štítné žlázy přináší potenciální selekční výhodu jejich cíleného ovlivnění. Cíl: Cílem tohoto přehledového článku je poukázat na význam mutace BRAF u radiojod-refrakterních karcinomů štítné žlázy (radioiodine-refractory thyroid cancer – RR-TC) ve světle nových poznatků z preklinických a klinických studií, které se zabývají testováním různých RAF, MEK inhibitorů a jejich kombinovanou léčbou. Závěr: Význam stanovení a detekce BRAF mutace u progredujících RR-TC může do budoucna hrát roli v optimalizaci léčby. V současné době jsou pro tyto pacienty oficiálně schválené pouze multikinázové inhibitory (sorafenib a lenvatinib). Na trhu jsou již ale k dispozici i RAF a MEK inhibitory (vemurafenib, dabrafenib, trametinib), t. č. dostupné pro pacienty s diseminovaným BRAF mutovaným maligním melanomem nebo karcinomem plic. Zásadní výhodou pro karcinomy štítné žlázy se zdá být schopnost RAF a MEK inhibitorů navodit rediferenciaci nádorových buněk a reexpresi genů pro jodový metabolizmus. Znovuobnovení citlivosti k léčbě ¹³¹I je klíčovým mechanizmem pro léčbu radiojod-refrakterních diseminovaných nádorů štítné žlázy.

Klíčová slova:

nádory štítné žlázy – BRAF mutace – biologická léčba – inhibitory tyrozinkináz – MEK inhibitory

Úvod

Nádory štítné žlázy (thyroid cancer – TC) patří mezi nejčastější endokrinní malignity a jejich incidence každoročně narůstá, zejména v důsledku časného záchytu raných stadií. Dominantní zastoupení dle histologie tvoří diferencované karcinomy papilární (papillary thyroid cancer – PTC) a folikulární (follicular thyroid cancer – FTC), které jsou ve většině případů dobře léčitelné pomocí operace na štítné žláze aplikací radiojodu v kombinaci se supresní terapií levothyroxinem, čímž je dosaženo 10leté doby přežití v 90 % případů. Některé diferencované karcinomy mají tendenci perzistovat nebo se vracet, zakládat lokoregionální či vzdálené metastázy a přestat být ovlivnitelné podáním radiojodu. Pro pacienty s radiojod-refrakterním diferencovaným karcinomem štítné žlázy (radioiodine-refractory differentiated thyroid cancer – RR-DTC) je 10letá doba přežití 10 % od diagnózy metastatické diseminace. Pro případy těchto agresivních progredujících  RR-DTC, které nelze adekvátně chirurgicky ošetřit, jsme byli řadu let odkázáni na externí radioterapii, metody radiofrekvenčních ablací či podávání cytostatik, jejichž účinnost byla sporná a často zatížená řadou nežádoucích účinků [1]. S pokrokem molekulární genetiky byly rozklíčovány stěžejní signální dráhy MAPK (mitogen-activated proteinkinase) a PI3K/AKT a klíčové genetické změny, např. BRAF a RAS mutace, genetické přestavby RET/PTC, jejichž aktivace vede ke vzniku diferencovaných nádorů štítné žlázy (differentiated thyroid cancer – DTC). Objasňují se také mechanizmy vedoucí k dediferenciaci až progresi do anaplastického karcinomu štítné žlázy (anaplastic thyroid cancer – ATC), kde medián přežití je 6 měsíců. V posledních letech byly pro léčbu RR-DTC americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (Food and Drug Administration – FDA) schváleny dva preparáty na bázi tyrozinkinázových inhibitorů (TKI) – sorafenib a lenvatinib. Jejich účinek oproti placebo skupině znamenal pro zhruba dvě třetiny pacientů dosažení parciální remise (PR) či stabilní choroby (stable disease – SD) po dobu několika měsíců. Nicméně řada pacientů pro nežádoucí účinky léčbu přerušila nebo ukončila. Obecně cytostatický efekt TKI je zatížen rizikem relapsu a progrese nádorů po jejich vysazení či nastartování jiné signální dráhy určující mechanizmus vzniku rezistence na léčbu. Sorafenib a lenvatinib jsou multikinázové inhibitory, které mají dominantně vliv na angiogenezi a invazivitu nádorů bez ohledu na genetický podklad. V současné onkologii se začíná razit interindividuální přístup, který je založen na cílené terapii dle genetického profilu konkrétního nádoru. Recentní studie poukazují na dominantní zastoupení mutace BRAF^V600E u papilárních karcinomů i s přesahem k ATC a začínají poskytovat výsledky o efektu RAF/MEK – cílených inhibitorů. Cílem tohoto článku je poukázat na význam a léčebné perspektivy BRAF  mutovaných TC.

BRAF mutace

V patogenezi nádorů je zásadní aktivace mutací v tzv. driver onkogenech. Až 75 % mutací postihuje kontrolní geny v MAPK signální dráze a dále dráhu PI3K/AKT/mTOR (phosphatidylinositol 3-kinase/v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 1/mammalian target of rapamycin). Mutace vedou většinou ke konstitutivní aktivaci příslušné signální dráhy a jejímu trvalému spuštění, což vede k deregulaci buněčné smrti, proliferace či diferenciace. BRAF (v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1) protoonkogen vede k expresi cytoplazmatické serin/threoninové BRAF kinázy, která je nejpotentnějším stimulantem navazující MEK kinázy a fosforylaci ERK v rámci MAPK dráhy. BRAF mutace je hojně zastoupenou mutací u řady malignit, je přítomna v 8 % všech solidních nádorů. Dominantně je zastoupena až v 60 % maligních melanomů (MM), ve 40 % TC a dále v 10 % ovariálních či kolorektálních karcinomů apod. Nejčastější z BRAF mutací je V600E, která vzniká záměnou aminokyseliny glutamátu za valin na pozici 600 (odvozeno na základě záměny thyminu za adenin v nukleotidu 1799) [2]. BRAF mutace je uznanou nejčastější „starter“ mutací u PTC-like TC a se svojí 100% pozitivní prediktivní hodnotou pro tento karcinom má své opodstatnění jako screeningový marker malignity u tenkojehlových aspirací z uzlů štítné žlázy, kde jejich biologická podstata na základě cytologie není jednoznačná [3]. Prognostický význam BRAF mutace je kontroverzní.  Některé studie poukazují na vztah BRAF mutace k rizikovým faktorům (např. vyšší věk, velikost tumoru, pokročilý staging, extratyreoidální invaze, postižení lymfatických uzlin), dále pak na vztah k perzistenci a rekurenci u DTC a celkově horší prognóze [4–6]. Jiné studie tato fakta vyvracejí [7–9]. Nicméně mutace  BRAF^V600E bývá hojněji zastoupena u histologicky agresivnějších podtypů papilárního karcinomu, kterými je např. tall cell varianta nebo hobnail varianta. Dále bylo prokázáno, že BRAF^V600E mutace výrazně snižuje expresi genů zapojených do utilizace jodu, např. gen pro jodový symportér (natrium iodine symporter – NIS), tyreoidální peroxidázu (TPO), tyreoglobulin (Tg), což může komplikovat léčbu radiojodem. Kromě poruchy utility jodu se zdá, že BRAF mutace dokáže pomocí konstitutivního zapnutí MAPK dráhy aktivovat též transformující růstový faktor β (transforming growth factor – TGFβ), který podporuje zisk invazivních vlastností na základě aktivace epiteliálně-mezenchymálního posunu [10–12].

Na základě analýz, při nichž diferencované BRAF mutované TC přecházejí do dediferencovaných forem, či na základě analýzy ATC dochází k aktivaci dalších signalizačních drah, např. β kateninové dráhy (mutace CTNNB1), PI3 kinázové dráhy (RAS, PIK3CA mutace), alteraci na úrovni tumor supresorového genu TP53 či PTEN nebo afekci telomeráz cestou mutací v promoteru TERT genu. Radiojod-avidní metastatické DTC obsahují spíše RAS mutace oproti RR-DTC, kde je častěji zastoupena BRAF mutace, zejména pak u nádorů FDG (fluor-2-deoxy-L-glukosa) PET (pozitronová emisní tomografie) pozitivních. Dále bylo zjištěno, že primární nádory nesoucí driver mutaci BRAF mají tendenci si ji udržet i ve svých metastázách [13–18].

Studie na nádorových buněčných liniích či myších modelech poukazují na perspektivy vyvíjených léků, které zasahují do alterovaných signálních drah. Jedná se jednak o TKI inhibitory, dále cílené RAF inhibitory, PIK3 inhibitory, MEK inhibitory a další imunomodulační sloučeniny. Kapitolou samou pro sebe je možnost ovlivnění epigenetických změn na úrovni DNA acetylace histonů či miRNA.

Konkrétně pro BRAF^V600E mutované TC se jeví slibně cílená biologická léčba RAF a MEK inhibitory. Efekt těchto molekul na poli cytotoxického efektu až po rediferenciaci si ukážeme v následujícím přehledu preklinických a klinických studií. V textu probírané signální dráhy a cíle biologické léčby shrnuje schéma 1.

Preklinické studie

Zajímavá studie od ElMokh et al [19] na buněčných liniích (8505c, OCUT-2, SW1736) a myším mutovaném modelu BRAF^V600E a PIK3CA^H1047R podala svědectví o progresi PTC směrem k ATC. Ve studii byl použit MEK1/2 inhibitor PD-325901 a PI3-kinázový inhibitor GDC-0491. Na buněčných liniích, které všechny byly BRAF mutované (linie 8505c navíc s TP53 mutací a OCUT-2 linie navíc s PIK3CA mutací), byl zaznamenán signifikantní antiproliferační efekt, indukováno zastavení G1 buněčného cyklu i apoptóza. Dominantní byl efekt MEK inhibitoru, který byl synergisticky potencován PI3 inhibitorem. Na úrovni myšího modelu po aktivaci tamoxifenem do 3 měsíců myši vyvinuly agresivní PTC-ATC tumory. Ve 2. měsíci započatá léčba pomocí GDC-0491 vedla k 20% zmenšení nádorů během 6 týdnů, u PD-325901 k 40% zmenšení a v kombinované léčbě oběma inhibitory k 60% redukci. Navíc myší nádory na léčbě MEK inhibitorem vykazovaly známky rediferenciace, vč. reexprese NIS transportéru, receptoru tyreostimulačního hormonu, tyreoglobulinu, tyreoidální peroxidázy apod. Na druhou stranu po ukončení inhibitorové léčby došlo k opětovnému nádorovému bujení. Duální inhibice dvou majoritních drah u agresivních forem TC (RAF-MEK-ERK a PI3-AKT-mTOR) tak má své opodstatnění.

Studie Nagarajaha et al [20] testovala efekt MEK inhibitorů na poli rediferenciace pomocí ¹²⁴I PET/CT. Na myším modelu TPO-Cre LSL-BRAF^V600E byly testovány inhibitory CKI (CH 5126766) a selumetinib. Zde je vhodné poznamenat, že selumetinib je MEK 1 inhibitor a CKI duální inhibitor RAF/MEK 1,2. Po 8 dnech léčby oba inhibitory zvýšily vychytávání ¹²⁴I, nicméně CKI 2× více než selumetinib. Dále byla myším aplikována kurativní dávka ¹³¹I. CKI inhibitor dosáhl překvapivého výsledku, po 24 týdnech od podání ¹³¹I dle histologie došlo k totální regresi malignity oproti předléčení selumetinibem, kde PTC perzistoval. Dále tato studie poukázala, že protrahovaná léčba MEK inhibitorem nevede k potenciaci vychytávání radiojodu. Velmi perspektivní duální RAF/MEK 1,2 inhibitor CH 5126766 je zatím ve fázi I klinického hodnocení [21].

Ve studii od Kurata et al [22] byly na lidských ATC nádorových liniích testovány BRAF inhibitor dabrafenib a MEK1/2 inhibitor trametinib, které jsou v současné době již FDA schválenými preparáty pro léčbu diseminovaného MM. Lidské ATC linie obsahovaly BRAF, NRAS a PIK3CA mutace. Oba inhibitory vedly k downregulaci MEK/ERK fosforylace a k navození G0/1 buněčné fáze (cell cycle arrest), čímž bylo dosaženo cytostatického efektu. Nicméně NRAS mutované nádory při léčbě dabrafenibem mají tendenci obejít RAF kinázu, což vede k aktivaci MEK/ERK dráhy. Tento únikový mechanizmus je v některých případech příčinou selhání úvodní léčby MM dabrafenibem. Proto se zdá být efektivnější zahajovat léčbu rovnou MEK inhibitorem. Nicméně i v této studii byla prokázána potenciace efektu a synergní účinek dabrafenibu s trametinibem.

Na preklinické úrovni byl ve studii od Weie et al [23] na BRAF mutovaných nádorových liniích DTC popsán účinek nového pan-RAF inhibitoru LY3009120, který byl účinný i na vemurafenib rezistentní linie a vedl nejen k zastavení buněčného cyklu, ale i k buněčné apoptóze. Dále byl otestován účinek obatoclaxu (pan-BCL-2 inhibitor, vede k inhibici mitochondriální respirace a glykolýzy), který stimuloval buněčnou apoptózu a dokázal potencovat cytotoxický účinek vemurafenibu.

Překled aktuálních BRAF a MEK inhibitorů používaných v klinické fázi/praxi

V současné době se již v klinické praxi používají RAF a MEK inhibitory oficiálně schválené FDA pro léčbu metastatického BRAFV600-mutovaného MM a některé v terapii BRAF-mutovaného nemalobuněčného karcinomu plic (non-small cell lung cancer – NSCLC). Jejich přehled shrnuje tab. 1, vč. selumetinibu, který je zatím ve fázi III klinického testování pro léčbu MM a NSCLC. Ve výše uvedených indikacích je již povolena i kombinovaná terapie RAF  a MEK inhibitoru.

Biologická léčba pomocí inhibitorů (TKI, RAF, MEK apod.) je značně zatížena jejich toxicitou, pro kterou někteří pacienti musí léčbu redukovat, dočasně či zcela vysadit [24–26]. Nicméně obavy z nárůstu toxicity při kombinované terapii dabrafenibem s trametinibem se nepotvrdily. Ucelený přehled o dalších vyvíjených RAF/MEK inhibitorech podává ve svém článku Cheng et al [21]. Nástup farmakorezistence na RAF inhibitory díky zpětné signalizaci přes Craf-MEK signalizaci se dá efektivně obejít kombinací s MEK inhibitorem, což je značný pokrok. Navíc při monoterapii RAF inhibitory byly zřídka zaznamenány případy kompletní remise (complete remission – CR), což nástup kombinované terapie RAF/MEK inhibitory změnil [27,28]. Na druhou stranu je třeba říci, že stejně jako v případě léčby TKI není přesně definováno, kdy je již vhodné biologickou léčbu zahájit, jak postupovat v dávkování při dosažení CR a jaká je optimální doba podávání inhibitorů (kontinuálně/ v cyklech).

Klinické studie

Léčba agresivních BRAF mutovaných melanomů dospěla v posledních letech k průlomu. Pomocí preparátů oficiálně schválených FDA, zejména díky kombinované terapii (dabrafenibu s trametinibem) došlo k celkové odpovědi v 69 % (z toho v 16 % k CR) oproti standardní chemoterapii (celková odpověď 9 %). Z mediánu celkového přežití (overall survival – OS) jsme se posunuli z 11 na 25 měsíců [28]. Tyto úspěchy z léčby MM vedly k testování těchto preparátů na progredujících RR-DTC a na pacientech s ATC.

Ho et al [29] zkoumali efekt selumetinibu v terapii pokročilých radiojod-refrakterních karcinomů štítné žlázy (radioiodine-refractory thyroid cancer – RR-TC) (13 DTC, 7 PDTC – poorly differentiated thyroid cancer), které obsahovaly mutace BRAF, NRAS i wild type. Dominantně PDTC nádory obsahovaly NRAS mutaci. Bylo podáváno150 mg selumetinibu po 4 týdny a u 8 z 20 pacientů bylo pomocí ¹²⁴I PET/CT dozimetrie dosaženo dostatečné radiorefrakterity, že jim byla podána kurativní dávka ¹³¹I. Během 6měsíčního sledování bylo dosaženo PR u 5 z nich a SD u 3 pacientů, doprovodně s poklesem sérové hladiny tyreoglobulinu. Všichni tolerovali selumetinib bez nutnosti redukce či předčasného ukončení léčby, toxicita byla nízká (stupeň 1 a 2). V této studii překvapivě lépe zareagovaly všechny NRAS mutované PDTC tumory oproti těm BRAF mutovaným, což přináší naději i pro pokročilé NRAS mutované nádory.

Brose et al [30] ve své studii zatím otestovali vemurafenib na t. č. největším souboru BRAF^V600E mutovaných radiojod-refrakterních papilárních karcinomech. Bylo podáváno 1 920 mg vemurafenibu denně a minimální medián sledování byl 15 měsíců. Celkem 51 pacientů bylo rozděleno do dvou skupin, skupina 1 (terapeuticky naivní), skupina 2 (předchozí léčba chemoterapií, sorafenibem či jiným TKI). Skupina 1 odpověděla na léčbu 38,5 % PR, 57,5 % SD, medián PFS (progression-free survival) 18,2 měsíce, doba podávání léku medián 63 týdnů. Skupina 2 ve srovnání dosáhla ve 27 % PR, 64 % SD a medián PFS 8,0 měsíce, doba podávání léku medián 27 týdnů. Monoterapie vemurafenibem byla zatížena vysokým stupněm toxicity (stupeň 3 a 4) u více než 60 % pacientů, obdobně jako to vídáme u pacientů s MM.

Rothenberg et al [31] ve své studii podrobili soubor 10 pacientů s radiojod-refrakterním PTC s BRAF^V600E mutací léčbě dabrafenibem (300 mg denně po 25–42 dní). U 6 pacientů tumory vykázaly rediferenciaci na ¹³¹I celotělové scintigrafii (4 mCi), poté dostali kurativní dávku 150 mCi. Po 6měsíčním sledování 2 pacienti dosáhli PR a 4 pacienti SD. Zajímavé je, že majoritně zareagovaly PTC s tall cell variantním histotypem oproti klasickému. V této studii byly též proměřovány hladiny sérového tyreoglobulinu, které spíše po aplikaci ¹³¹I vykazovaly nárůst. Zdá se, že v některých situacích nárůst hladiny tyreoglobulinu nemusí ukazovat pouze na progresi onemocnění, ale i na znovunabytí  rediferenciace.

Formou kazuistického sdělení [32] byl publikován případ sekvenčního podání vemurafenibu a dabrafenibu u agresivního BRAF^V600E mutovaného PTC – tall cell varianta. Počáteční staging nádoru byl T3N1bM1 (plicní mikro-makrometastázy) FDG pozitivní, RAI negativní. Úvodní 3měsíční léčba vemurafenibem vedla k výrazné PR a znovunabytí radiojod-avidity. Po 7 měsících byla léčba ukončena pro toxicitu. Zanedlouho pro progresi choroby byla zahájena léčba dabrafenibem (3 měsíce), který opět navodil radiojod-aviditu na podanou kurativní dávku ¹³¹I. Další follow-up nebyl zaznamenán.

Zatím jediná studie [33] testovala kombinační léčbu dabrafenibu s trametinibem na souboru BRAF^V600E-mutovaných ATC. Celkem 16 pacientů různě předléčených užívalo 300 mg dabrafenibu s 2 mg trametinibu denně. Po 12 měsících léčby bylo dosaženo trvání odpovědi v 90 %, PFS u 79 % a OS 80 %. Celkově zareagovalo na léčbu 69 % (z toho 1 případ CR, 10 PR), po oficiálním ukončení studie pokračuje v léčbě 7 pacientů. Toxicita byla srovnatelná s jinými studiemi. Limitací této studie je, že nebyl podán radiojod a nebyl tím pádem ověřen rediferenciační efekt přímo v klinické studii. Nicméně v této studii bylo dosaženo závratného prodloužení přežití pro pacienty s ATC.

Finálně je vhodné shrnout, jakého efektu bylo dosaženo v léčbě RR-DTC pomocí sorafenibu a lenvatinibu, které nadále t. č. zůstávají jedinými oficiálně schválenými preparáty.

Jako první multicentrická, dvojitě zaslepená studie DECISION [25] poukázala na efekt TKI-sorafenibu v léčbě RR-DTC. Medián PFS byl 10,8 měsíce pro sorafenib vs. 5,8 měsíce pro placebo, medián doby sledování byl 16 měsíců. Ve 12 % bylo dosaženo PR, SD si po 6 měsících udrželo 42 %. Medián doby podávání sorafenibu byl 10,6 měsíce. Nežádoucí účinky stupně 3 a vyššího se objevily ve 37 %. V průběhu studie bylo progredujícím pacientům ve větvi placebo dovoleno přejít do větve sorafenib, proto OS nebyla stanovena. Dvojitě zaslepená studie SELECT [26] otestovala efekt lenvatinibu na souboru 261 pacientů vs. 131 pacientů v placebo skupině. Lenvatinib byl podáván v dávce 24 mg ve 28denních cyklech. Medián doby sledování byl 17 měsíců. Medián PFS byl 18,3 měsíce vs. 3,6 měsíce. Odpověď na léčbu byla 63,8 % (4 CR, 165 PR, 60 SD) vs. 1,5 %. OS nebyla zhodnocena s ohledem na přechod některých pacientů z placebo skupiny do otevřené větve s lenvatinibem. Efekt lenvatinibu byl též zaznamenán u nádorů, které podstoupily předchozí kúru sorafenibem. Efekt lenvatinibu byl zaznamenán u různých histotypů (PTC, FTC, PDTC) bez ohledu na status BRAF, NRAS mutace. S toxicitou stupně 3 a vyššího se setkalo 76 % pacientů. Oproti sorafenibu je lenvatinib vzácně zatížen smrtelnými nežádoucími účinky zejména na vrub tromboembolických či krvácivých komplikací. Podíváme-li se na recentně uveřejněnou malou švýcarskou studii s lenvatinibem u RR-DTC [34], tak OS byla 22,7 měsíce, přičemž medián doby zařazení těchto pacientů do této studie trval 11 let s dosažením dobré kvality života, která byla narušena nezanedbatelnou  toxicitou TKI.

Závěr

RR-TC vycházející z folikulární buňky jsou špatně ovlivnitelné konvenčními léčebnými metodami a jsou spojeny se značnou mortalitou. Pokroky v molekulární genetice vedou ke vzniku různých preparátů na bázi cílené léčby. Předpokladem nejlepšího efektu je zásah konkrétní alterované signální dráhy a konkrétní mutace vč. zpětnovazebných mechanizmů. Obecně hojné zastoupení BRAF^V600E mutace napříč těmito karcinomy vede k potenciální selekční léčebné výhodě pomocí RAF inhibitorů či kombinované léčbě RAF/MEK inhibitory, jejichž efekt se zdá, že vede k reexpresi NIS, TPO a jiných genů nutných pro efekt léčby radiojodem. Ačkoli bude trvat řadu let, než se u těchto vzácných případů dostaneme na statisticky významné soubory, je vhodné zejména na základě mezinárodní spolupráce pokračovat v těchto klinických studiích. Pro BRAF wild type agresivní TC by perspektivy mohla skýtat kombinovaná terapie TKI s MEK inhibitory či v kombinaci s imunomodulační léčbou.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

MUDr. Iva Jakubíková

IV. interní hematologická klinika LF UK a FN Hradec Králové

Sokolská 581 500 05 Hradec Králové

e-mail: ivajakub@gmail.com

Obdrženo: 4. 6. 2018

Přijato: 1. 8. 2018