Abstract
Bakgrunn
amfiregulin, en ligand av den epidermale vekstfaktor-reseptor (EGFR), er forbundet med effekten av cetuximab, et antistoff mot EGFR, som behandling for kolorektal kreft ( CRC). I motsetning til dette korrelerer HER3 liganden heregulin med cetuximab motstand. I denne studien har vi evaluert hvordan de kombinerte nivåer av sirkulerende amfiregulin og heregulin påvirke kliniske utfall hos pasienter som mottar cetuximab som terapi mot avansert CRC.
Metoder
Plasma nivåer av amfiregulin og heregulin ble målt ved hjelp av enzymbundet immunosorbent assay i 50 pasienter med CRC i en trenings kohort, og i løpet av 10 pasienter i en validering kohort. Den kombinerte uttrykket ble så vurdert med klinisk utfall etter mottaker operasjonelle egenskaper analyse.
Resultater
Total responsrate var 26%, og median progresjonsfri overlevelse var 110 dager i opplæringen kohort. Pasienter med høy amfiregulin og lav heregulin hadde signifikant høyere objektiv responsrate på 58% og betydelig lengre progresjonsfri overlevelse av 216 dager. Dette resultatet ble bekreftet i valideringen kohorten
Konklusjon
En undergruppe av CRC pasienter med høy amfiregulin og lav heregulin reagerer på cetuximab terapi bedre enn andre pasienter
Citation..: Yonesaka K, Takegawa N, Satoh T, Ueda H, Yoshida T, Takeda M, et al. (2015) Kombinert Analyse av Plasma amfiregulin og heregulin Spår Response to Cetuximab i metastatisk kolorektalcancer. PLoS ONE 10 (11): e0143132. doi: 10,1371 /journal.pone.0143132
Redaktør: Mariko Okada (Hatakeyama), Riken Senter for Integrative Medical Sciences, JAPAN
mottatt: 6 juni 2015; Godkjent: 30 oktober 2015; Publisert: 16.11.2015
Copyright: © 2015 Yonesaka et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
finansiering:.. forfatterne fikk ingen spesifikke midler til dette arbeidet
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
kolorektal kreft (CRC) overuttrykke ofte epidermal vekstfaktor reseptor (EGFR), som er forbundet med tumorprogresjon og dårlig prognose [1]. Således er EGFR et terapeutisk mål, ikke bare mot CRC, men også mot andre krefttyper, hvor det er rikelig uttrykt. Terapeutiske midler som er rettet mot EGFR er enten EGFR-tyrosinkinase-hemmere eller monoklonale antistoffer [2]. Kinase hemmere som gefitinib og erlotinib er svært effektive mot ikke-småcellet lungekreft med konstitutivt aktive EGFR mutasjoner [3]. På den annen side, monoklonale antistoffer som cetuximab og panitumumab bedre prognosen hos pasienter med CRC og hode og hals plateepitelkarsinom som uttrykker villtype EGFR [4-7].
Prekliniske studier viser at enkelte kreft sensitive til anti-EGFR-terapi også klink uttrykker EGFR-ligander, særlig amfiregulin [8]. Som et resultat er EGFR konstitutivt aktivert i disse celler ved autokrin måte. Spesielt pasienter med CRC som klink uttrykkelig amfiregulin erfaring betydelig bedre resultater med cetuximab behandling enn pasienter med lav CRC uttrykk for amfiregulin [9, 10]. Faktisk, er nivåer av amfiregulin i plasma forbundet med cetuximab effekt [11].
heregulin, også ligand av HER3, er også sterkt uttrykt i noen CRC, og i noen lunge, hode og hals-kreft [12 -15]. Fysiologisk, binder heregulin til HER3 og utløser heterodimerisering mellom HER2 og HER3, en hendelse som aktiverer både reseptorer [16, 17]. I sin tur aktiverer HER3 AKT, og dermed hindrer apoptose. Publiserte data viser at overekspresjon av heregulin fører cetuximab motstand i CRC, men samtidig hemmer utskillelsen av HER2 og HER3 overvinner denne motstanden [13, 18]. I tillegg er plasma heregulin negativt korrelert med progresjonsfri overlevelse og total overlevelse i CRC pasienter som gjennomgår cetuximab terapi.
Det er tydelig amfiregulin og heregulin betydelig innvirkning på prognosen for CRC pasienter behandlet med cetuximab. Imidlertid er klinisk utfall ikke alltid forklares med en faktor eller den andre. Noen pasienter CRC klink som uttrykker amfiregulin, så vel som andre med lave nivåer av heregulin, ikke svare på cetuximab [11, 13]. En mulig årsak kan være at disse molekylene samhandle. Faktisk, tidligere studier viser at mens CRC cellelinje Difi klink uttrykker amfiregulin og er følsom for cetuximab, stabil transfeksjon med heregulin forårsaker resistens [18]. Derfor undersøkte vi om det samlede nivået av sirkulerende amfiregulin og heregulin kunne mer pålitelig forutsi kliniske utfall av cetuximab terapi i CRC-pasienter.
Materialer og Metoder
Pasienter og behandling
studien inkluderte pasienter behandlet for metastatisk CRC på Kinki University School of Medicine mellom september 2010 og august 2015. pasientene hadde fått FOLFIRI (leukovorin, 5-fluorouracil og irinotecan) eller FOLFOX (leukovorin, 5-fluorouracil og oksaliplatin) som første- eller andre kjemoterapi. De fleste pasientene hadde i tillegg fått bevacizumab, men ikke antistoffer mot EGFR. Som tredje linje kjemoterapi, ble pasientene behandlet annenhver uke med cetuximab, alene eller i kombinasjon med irinotecan. Med mindre justert av behandlende lege, ble cetuximab administrert med en startdose på 400 mg /m
2 og deretter på 250 mg /m
2 ukentlig. Studien ble godkjent av Institutional Review Board of Kinki University School of Medicine. Skriftlig informert samtykke ble innhentet fra alle pasienter. Pasientene ble delt inn i en trenings kohort av 50, og en validering kohort av 10.
Måling av plasma amfiregulin og heregulin
Plasmaprøver ble trukket fra pasienter før behandling med anti-EGFR. Amfiregulin og heregulin nivåene ble målt ved hjelp av kommersielt tilgjengelige enzyme-linked immunsorbent analyse kits (Menneskelig amfiregulin og heregulin Quantikine ELISA kits, R 0,05 ble ansett som statistisk signifikant. Statistiske analyser og visualisering ble utført i GraphPad Prism v.5.0 for Windows (GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA).
Resultater
Pasient egenskaper
pasientens egenskaper er oppsummert i tabell 1. Alle pasientene hadde villtype
KRAS
. Av de 50 pasientene som ble analysert, 39 fikk cetuximab og irinotecan som tredjelinje kjemoterapi. Men alle andre pasienter fikk cetuximab alene på grunn av dårlig allmenntilstand eller væskeretensjon. Tretten pasienter opplevde delvis respons på cetuximab. Dermed den totale svarprosenten var 26%. Atten pasienter hadde stabil svulster i mer enn 8 uker, mens 19 pasienter hadde kortsiktig kreft progresjon. Den totale sykdomskontrollrate var 62%. Median progresjonsfri og total overlevelse var 110 dager og 201 dager, henholdsvis. Behandlingen ble avsluttet for alle pasienter på grunn av kreft progresjon, bortsett fra tre pasienter som flyttet til et annet sykehus. Toksisitet var ikke tydelig. Det var ingen signifikante forskjeller i svarprosent når pasientene ble stratifisert etter for hver variabel, inkludert alder, kjønn, primær tumorlokalisering, ECOG PS, og diett (Fishers eksakte test,
p
0,05, S1 Table) .
Circulating amfiregulin og heregulin
amfiregulin og heregulin-konsentrasjoner i plasma er vist i figur 1A og 1B, med median 11,5 pg /ml (område 0-327 pg /ml) og 1,357.5 pg /ml (område 0-18,045 pg /ml), henholdsvis. Korrelasjon mellom konsentrasjonene av disse molekylene ble ikke observert (Pearson korrelasjon r = 0,067), og nivåene ble ikke signifikant korrelert med pasientens egenskaper, inkludert kjønn, alder, primær tumorlokalisering, funksjonsstatus, og behandlingen (tabell 2,
t
test, p 0,05). Amfiregulin nivå har en tendens til å være høyere i cetuximab-responsive pasienter, mens heregulin nivået er betydelig lavere i resistente pasienter (
t
test,
p
= 0,001). Derfor utførte vi ROC analyser for å bestemme cutoff punkter hvor amfiregulin og heregulin har optimal sensitivitet og spesifisitet for å forutsi respons eller ikke-respons på cetuximab, henholdsvis (figur 1C og 1D). På 16,8 pg /ml, amfiregulin hadde sensitivitet 76,9% (95% KI: 46,2% -95,0%) og spesifisitet 67,6% (95% KI: 50,2% -82,0%). Ved hjelp av denne cutoff punktet, 22 pasienter (44%) ble betraktet som positiv amfiregulin for å forutsi responsen med responsraten 45% (10/22). På den annen side, heregulin ekspresjon på 1292 pg /ml hadde sensitivitet 62,2% (95% CI: 44,8% -77,5%) og spesifisitet 69,2% (95% CI: 38,6% -90,9%). Basert på denne cutoff punktet ble 27 pasienter (54%) vurderes heregulin positivt for å forutsi frafall med svarprosent er 15% (4/27).
Plasma amfiregulin (A) og heregulin (B) var målt ved hjelp av enzymbundet immunosorbent assay. Hver søyle representerer en enkelt pasient. Mottaker opererer karakteristisk (ROC) kurver er vist for evnen til amfiregulin (C) og heregulin (D) for å forutsi respons og non-respons på cetuximab.
Association of amfiregulin og heregulin med cetuximab reaksjon
Vi undersøkte hvorvidt den kombinerte nivå av plasma amfiregulin og heregulin var assosiert med respons til anti-EGFR-behandling (tabell 3). Vi kategorisert pasienter i fire klasser, avhengig av hvorvidt ekspresjon av hvert molekyl var høy eller lav, med cutoff-verdier som er satt av ROC-analyse (Fig 2). Således ble 15 pasienter som antas å ha lav amfiregulin og høy heregulin, mens 13 ble ansett for å ha lave nivåer av begge. Av de gjenværende pasientene, 10 ble kategorisert som å ha høye nivåer av begge, og 12 ble beskrevet som å ha høy amfiregulin og lav heregulin. Objektiv responsrate ble evaluert i hver klasse. Hos pasienter som klink uttrykker amfiregulin men ikke heregulin, den objektiv responsrate var 58%. Spesielt er dette responsraten signifikant forskjellig (
p
= 0,0069, Fishers eksakte test) fra svarprosenten hos andre pasienter 16% (n = 38). Videre var svarprosenten 7% hos pasienter med lav amfiregulin og høy heregulin, 15% hos pasienter med lav amfiregulin og lav heregulin, og 30% hos pasienter som uttrykker både ligander veldig.
Pasientene ble inndelt i fire grupper basert på median nivåer av amfiregulin (16,8 pg /ml) eller heregulin (1292 pg /ml). Røde prikker er pasienter som responderte på anti-EGFR terapi.
Association of plasma amfiregulin og heregulin med overlevelse
Vi analyserte effekten av amfiregulin og heregulin nivåer på progression- og total overlevelse. I samsvar med bedre responsrater, pasienter som klink uttrykkelig amfiregulin men ikke heregulin opplevd betydelig lengre progresjonsfri overlevelse enn andre pasienter (log-rank test,
p
0,05), med median 216 dager og 81 dager, henholdsvis (figur 3). Pasienter som uttrykker både molekyler på høye nivåer opplevde en median på 65 progresjonsfrie dager, mens de som uttrykker både på lave nivåer hadde median progresjonsfri overlevelse av 119 dager. Til slutt, pasienter som har lav amfiregulin og høy heregulin hadde median 76 progresjonsfrie dager (figur A i S1 File).
Plasmanivåer av amfiregulin og heregulin ble målt med ELISA. Pasienter som er delt inn i undergrupper basert på amfiregulin (AR) eller heregulin (HRG) overflod, som vist i figur 2. Den røde kurven representerer overlevelsen hos pasienter med høy amfiregulin og lav heregulin (n = 12), og den grønne linje representerer overlevelse i alle andre pasienter (n = 38).
Disse trendene er reflektert i total overlevelse. Derfor vil pasienter med høye nivåer av amfiregulin og lave nivåer av heregulin tendens til å oppleve lengre total overlevelse enn andre pasienter med median 356 dager (fig 4). De med lave eller høye nivåer av både molekyler levde med en median på 231 og 164 dager, henholdsvis. Til slutt, pasienter som uttrykker heregulin klink men ikke amfiregulin hadde samlet median overlevelse på 150 dager (Fig B i S1 File).
Plasmanivåer av amfiregulin og heregulin ble målt med ELISA. Pasienter som er delt inn i undergrupper basert på amfiregulin (AR) eller heregulin (HRG) overflod, som vist i figur 2. overlevelse hos pasienter med høy amfiregulin og lav heregulin (n = 12) blir plottet i rødt. Overlevelse i alle andre pasienter (n = 38) er plottet i grønt.
Plasma amfiregulin, heregulin, og cetuximab respons i en validerings kohort
Vi validert foreningen av begge ligander med cetuximab respons ved hjelp av et uavhengig sett med 10 pasienter. Tre av disse pasientene hadde høy amfiregulin og lav heregulin, mens tre hadde lav amfiregulin og høy heregulin. Av de resterende pasientene, tre uttrykte begge ligander ved lave nivåer, og en uttrykte både rikelig (Fig C i S1 File). Tre pasienter var lydhør overfor anti-EGFR terapi, som alle hadde høy amfiregulin men ikke heregulin (tabell 4).
Diskusjoner
Vi og andre har tidligere rapportert at EGFR-ligander, spesielt amfiregulin, er forbundet med cetuximab effekt [8-10]. I motsetning til dette ble det HER3 liganden heregulin signifikant korrelert med cetuximab motstand [13, 18]. Denne studien er den første til å undersøke hvorvidt den kombinerte ekspresjon av amfiregulin og heregulin påvirker utfallet av anti-EGFR-terapi hos pasienter CRC. Vi fant at pasienter med høye nivåer av amfiregulin og lave nivåer av heregulin svare betydelig bedre å cetuximab, med 58% objektiv responsrate og 216 dager median progresjonsfri overlevelse. Responsen er særlig bedre enn den publiserte generelle reaksjon i den generelle befolkning CRC [4, 20, 21]. Disse resultatene ble bekreftet i en mindre, men uavhengig kohort, og tyder på at vurdering av både amfiregulin og heregulin i plasma kan mer nøyaktig forutsi utfallet cetuximab, og kan således gi grunnlag for å optimalisere CRC behandlinger.
I kontrast pasienter som rikelig uttrykker både amfiregulin og heregulin erfaring dårlige resultater. Denne kliniske observasjon er i samsvar med laboratorieforsøk ved bruk av CRC-cellelinjen Difi [18]. Faktisk har Difi celler med høye nivåer av amfiregulin økt følsomhet for cetuximab, mens celle overekspresjon heregulin er motstandsdyktig mot cetuximab
in vitro Hotell og i muse xenografter. Derfor kan pasienter med disse egenskapene krever flere, nye, eller alternative behandlinger for å overvinne motstand. For eksempel har det blitt vist at celler som overuttrykker heregulin er følsomme for en kombinasjon av cetuximab og patritumab, et antistoff mot HER3, selv om hvert antistoff i seg selv er ineffektiv [18]. Alternativt kombinere cetuximab med en nedstrøms hemmer av HER3 kan vise seg også vise seg å være effektive. Slike forbindelser omfatter inhibitorer av PI3K og AKT.
Spesielt, tre pasienter med lave nivåer av amfiregulin også reagert på cetixumab, noe som tyder på at EGFR aktiveres av andre ligander i en liten gruppe pasienter. Faktisk er EGFR kjent for å binde seks forskjellige ligander, inkludert EGF, transformerende vekstfaktor-α, amfiregulin, betacelluline, heparin-bindende EGF, eller epiregulin [8]. Av disse har epiregulin ekspresjon i tumorer blitt funnet å korrelere med også cetuximab effekt [9, 10]. Til slutt kan alle EGFR-ligander må vurderes å forutsi cetuximab respons.
Men denne studien er begrenset av små utvalg, og den retrospektive natur av analysen. For å møte disse begrensningene, er vi nå gjennomfører en prospektiv randomisert klinisk studie av anti-EGFR terapi i avanserte CRC pasienter, der vi måler klinisk utfall som en funksjon av plasma amfiregulin og heregulin. Vi forventer at denne rettssaken vil gi mer bevis for bruk av amfiregulin og heregulin som biomarkører.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 datasett. Full datasett
doi:. 10,1371 /journal.pone.0143132.s001 plakater (XLSX)
S1 fil. Kaplan-Meier progresjonsfri overlevelse kurver (figur A). Kaplan-Meier totale overlevelseskurver (Fig B). Spredningsdiagram av plasma amfiregulin og heregulin i validere kohort inkludert 10 pasienter med kolorektal kreft (figur C)
doi:. 10,1371 /journal.pone.0143132.s002 product: (PDF)
S1 Table. Svarprosent når pasientene ble fordelt etter for hver variabel
doi:. 10,1371 /journal.pone.0143132.s003 plakater (PPTX)
Takk
Vi takker alle pasienter som var inkludert i studien.
