גנים מאוחים של משפחת NTRK וחלבוני TRK במחלת הסרטן - יעדים לטיפול מכוון מטרה - NTRK gene fusions and TRK proteins in cancer - targets for cancer therapy

ערך זה נמצא בבדיקה ועריכה על ידי מערכת ויקירפואה, וייתכן כי הוא לא ערוך ומוגה.

הדפס

גנים מאוחים של משפחת NTRK וחלבוני TRK במחלת הסרטן - יעדים לטיפול מכוון מטרה
NTRK gene fusions and TRK proteins in Cancer - Targets for cancer therapy
יוצר הערך	פרופ' ניר פלד

גנים מאוחים - Fusions

גנים מאוחים הם גנים היברידיים (Hybrid genes) המתקבלים מאיחוי של 2 גנים נפרדים בעבר. גנים מאוחים נוצרים על יד סידור-מחדש כרומוזומלי (Chromosomal), העשוי לכלול טרנסלוקציה (Translocation), אינוורסיה (Inversion), החסרה או הכפלה. גנים מאוחים ממלאים תפקיד סיבתי ביצירת גידולים (טומוריגנזה, Tumorigenesis), וקשורים לכ-20 אחוזים מהתחלואה בסרטן. פעמים רבות חלקו של האיחוי מוביל לביטוי של חלקו האחר אשר מושתק בתנאי בסיס. ההימצאות של גנים מאוחים משתנה באופן נרחב, על פני סוגי סרטן שונים. גנים מאוחים רבים ספציפיים לתתי-סוגים של סרטן. בהתאם לכך, זיהוי מהיר ומדויק של גנים מאוחים יכול לאפיין ולרבד אבחנות של סרטן. לעיתים קרובות, גנים מאוחים מביאים לתעתיקי איחוי ולתוצרי חלבון כימריים (Chimeric), אשר נעשה בהם שימוש כיעדים לטיפול. הדוגמאות הטובות ביותר לטיפול תרופתי מכוון מטרה, הם Imatinib‏ (Gleevec‏, Novartis ישראל) המכוון לגן המאוחה BCR-ABL1‏ (Breast Cancer Abelson-1) ו-Crizotinib‏ (Xalkori‏, Pfizer ישראל) המכוון לגן המאוחה EML4-ALK‏ (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 4 -Anaplastic Lymphoma Kinase).

משפחת הגנים NTRK‏ (Neurotrophic Tropomyosin Receptor Kinase)

משפחת הגנים NTRK מורכבת מ-3 גנים (NTRK2, NTRK1 ו-NTRK3) המתבטאים בעיקר, אך לא מוגבלים, למערכת העצבים המרכזית והפריפרית (Peripheral).

NTRK2, NTRK1 ו-NTRK3‏ (NTRKs) ממוקמים על כרומוזומים 9 ו-15 ומקודדים למשפחת ה-Tropomyosin Receptor Kinase‏ (TRKs) הכוללת את החלבונים TRK-A, TRK-B ו- TRK-C בהתאמה, אשר זוהו בתחילה כאונקוגנים (Oncogenes) בסרטן של המעי הגס והחלחולת (ColoRectal Cancer, CRC) ורק מאוחר יותר כקולטנים בעלי זיקה גבוהה ל-Neurotropin.

חלבוני ה-TRK עוררו עניין משום שהגנים המקודדים אותם (NTRKs) מעורבים באיחויי גנים, המאותרים על פני טווח רחב של מחלות סרטן.

מערכת ה-Tropomyosin Receptor Kinase‏ (TRK)

מבנה חלבוני ה-TRK

חלבוני TRK מייצגים את המבנה המוכר של קולטני Tyrosine kinase, המורכב מאתר תוך-תאי עם פעילות Kinase תלוית-Tyrosine, הקשורה דרך המבנה הטרנסממברנלי (Transmembrane) לאתר חוץ תאי, המורכב משני קולטנים בעלי זיקה גבוהה, דמויי Immunoglobulin ו-3 מוטיבים (Motives) עשירים בחומצת האמינו (Amino Acid)‏, Leucine.

נוירוטרופינים - הליגנדים של קולטני TRK

קולטני TRK מופעלים על ידי משפחה של 4 חלבונים הנקראים נוירוטרופינים (Neurotrophins). הנויטרופינים ממלאים תפקידים רבים בהתפתחות ובתפקוד של מערכת העצבים. לכל אחד מהנוירוטרופינים יש ספציפיות ל-TRK מסוים והוא נקשר אליו באפיניות (Affinity) גבוהה.

גורם גדילה עיצבי (Nerve Growth Factor ,NGF) נקשר ל-TRKA‏, BDNF ‏(Brain-Derived Neurotrophic Factor) ו-Neutropin-4‏ (NT-4) נקשרים ל-TRKB ו-Neutropin-3‏ (NT-3) נקשר ל-TRKC.

מסלול העברת ה-Signal של TRKs

המסלול הנורמלי של העברת ה-Signal של TRK מתחיל כאשר קשירה של Neutropi לקולטני TRK על פני התא, גורמת ליצירת דימרים (Dimers) של הקולטן. הקולטן שעבר דימריזציה (Dimerization) מבצע זירחון עצמי של שיירי Tyrosine בלולאת האקטיבציה (Activation) של אתר ה-Kinase. זירחון זה נדרש לצורך אקטיבציה של קולטן TRK ומוביל לזירחון של שיירי Tyrosine נוספים, המאפשר עגינה של אדפטורים ציטופלסמיים (Cytoplasmic Adapters) ואנזימים, המניעים מסלולי העברת Signal המשכיים.

• קשירה של NGF ל-TRKA גורמת לאקטיבציה של מסלול RAS/MAPK ולעליה בשגשוג תאי ולגדילה, דרך מסלול העברת Signal של ERK
• קשירה נוירוטרופית ל-TRKB מביאה לאקטיבציה של מסלול RAS-ERK, PI3K ו-PLCγ‏ (Phosphoinositide phospholipase C), שתוצאותיה הן דיפרנציאציה (Differentiation) ושרידות נוירונלית (Neuronal)
• קשירה של NT-3 ל-TRKC גורמת לאקטיבציה מועדפת של מסלול PI3K/AKT, מה שמונע Apoptosis (מוות תאי מתוכנן) ומגדיל שרידות תאית

מיקום ופיזיולוגיה של קולטני TRK

קולטני TRK מתבטאים בעיקר ברקמה העיצבית וממלאים תפקיד חיוני במהלך התפתחות עוברית, כמו גם בתפקוד הנורמלי של מערכת העצבים. האקטיבציה של קולטני TRK על ידי נוירוטרופינים היא בעלת השפעה על מגוון של אירועים עיצביים, כמו דיפרנציאציה ושרידות של תאי עצב, שגשוג תאי, יצירה של סינפסות (Synapses) ופלסטיות סינפטית (Synaptic plasticity), שינוע ממברנלי ויצירה של אקסונים (Axons) ודנדריטים (Dendrites).

קולטני TRK והנוירוטרופינים המתאימים אליהם, נמצאו קשורים ביצירה ושמירה של זיכרון, תפיסת כאב והתמצאות, וכבעלי תפקידים ברקמות נון-עיצביות, בכללן המערכת הווסקולרית (Vascular), השחלות ומערכת החיסון. מוטציות ב-NTRKs הגורמות לחוסר תפקוד, עלולות להוביל למספר מחלות, מה שמצביע על תפקידם של קולטני TRK בתפקוד ורגולציה (Regulation) נורמליים.

קולטני TRKA למשל, מעורבים בתחושת כאב. מוטציות (Mutations) הגורמות לאיבוד תפקוד של TRKA עלולות לגרום ליכולת פגומה לחוש הבדלים בטמפרטורה (Temperature) או להרגיש כאב.

מוטציות הגורמות לחוסר תפקוד ב-TRKB מביאות לחוסר איזון אנרגטי, להיעדר בשליטה על תיאבון ומכאן להשמנת יתר חולנית, וכן לפגמים בלמידה, בזיכרון ובתפיסת כאב.

גנים מאוחים של משפחת NTRK ומנגנונם האונקוגני

איחויים סומטיים (Somatic) הקשורים ל- NTRKs ניצפו לראשונה בחולה עם סרטן של המעי הגס והחלחולת, בשנת 1986, כאשר זוהה אונקוגן מאוחה כימרי, אשר נוצר מסידור-מחדש אינטרה-כרומוזומלי (Intrachromosomal) בכרומוזום 1 (1q22-23). אונקוגן זה הכיל את הגן ל-Tropomyosin‏ 3 (TPM3) ואתר גנטי שנמצא כמקודד לקולטן ל-NGF‏ (NTRK1). בהמשך לתגלית של איחוי הגן TPM3-NTRK1, זיהוי של איחויים אחרים של NTRKs ב-CRC עורר את העניין של קלינאים בקיום אפשרי של גנים מאוחים אונקוגניים בסוגים אחרים של מחלות סרטן. יותר מ-80 גנים מאוחים זוהו, על פני מגוון רחב של גידולים.

באירועי האיחוי של NTRKs, אזור '3 של גן NTRK מתחבר לקצה '5 של הגן השותף לאיחוי, על ידי סידור-מחדש אינטרה-כרומוזומלי או אינטר-כרומוזומלי (Interchromosomal). הגן המאוחה שנוצר, מקודד לחלבון המכיל את הקצה ה-N טרמינלי (Terminal) של השותף לאיחוי המחובר לקצה ה-C טרמינלי של חלבון TRK, כולל האתר הקטליטי (Catalytic) של Tyrosine kinase. מרבית האיחויים המאפיינים את ה- NTRKs מכילים רצף 5’ של הגן השותף, המקודד לאחד או יותר אתרי דימריזציה. אתרי דימריזציה אלה מתווכים את פעילות ה-Tyrosine kinase הקונסטיטוטיבית (Constitutive) המתאימה, ובכך מעניקים פוטנציאל אונקוגני, ללא תלות ב-Ligand, באמצעות סיגנלים (Signals), המועברים ללא-הפרעה, בהמשך המסלול, ומקדמים שגשוג תאים ושרידות.

איחויי NTRKs במחלות סרטן

איחויי NTRKs זוהו בשתי קטגוריות עיקריות של גידולים, עם שיעורים שונים, באופן נרחב, של היקרות. מספר מחלות סרטן נדירות מציגות שכיחות גבוהה (מעל 80 אחוזים) של איחויי NTRKs, בעוד שמחלות סרטן שכיחות יותר, מראות שכיחות נמוכה יותר של איחויי NTRKs‏ (מתחת ל-25 אחוזים). ההערכה הכללית היא כי איחויי NTRKs קורים בעד אחוז אחד מכלל הגידולים המוצקים. מסתמן, כי אירועי איחוי גנים קורים בצורה נפוצה יותר עם NTRK1 ו-NTRK3, למעט כנראה, בגידולים במוח.

מחלות סרטן נדירות

פיברוסרקומה של תינוקות (Infantile FibroSarcoma, IFS) מייצגת פחות מאחוז אחד מכלל מחלות הסרטן בילדים, אך היא ה-Sarcoma של רקמות רכות (שאינה Rhabdomyosarcoma), הנפוצה ביותר בילדים מתחת לגיל שנה. מחלה זו זהה היסטולוגית (Histologically) לנפרומה מזובלסטית מולדת (Congenital Mesoblastic Nephroma ,CMN), גידול מסוג תאי ציר (Spindle) של הכליה, אשר מתרחש באותה קבוצת גיל ומייצג כ-5 אחוזים מכלל מחלות הסרטן של הכליה בילדות. בשנת 1998 נמצא כי האיחוי ETV6-NTRK3 מופיע בכ-70 אחוזים מהמקרים של IFS. מציאת איחוי זה ב-Variant תאי של CMN, אישר קשר גנטי בין IFS ל-CMN. זיהוי של הטרנסלוקציה ETV6-NTRK3 הפך לסמן אבחנתי בעל ערך עבור IFS/CMN.

ETV6-NTRK3 נתגלה מאוחר יותר בשתי מחלות נדירות נוספות, בקרצינומה מפרישה של השד (SBC‏, Secretory Breast Carcinoma) המהווה כ-0.15 האחוז מכלל סרטני השד ובקרצינומה מפרישה של בלוטות הרוק (MASC‏, Mammary Analogue Secretory Carcinoma)

סוגי סרטן נפוצים

סרטן פפילרי של בלוטת התריס - (Papillary Thyroid Carcinoma ,PTC) מהווה כ-80 אחוזים מכלל מיקרי סרטן בלוטת התריס. הודגם כי השכיחות של סידור-מחדש של NTRK1 ב-PTC נעה בין פחות מ-5 אחוזים ל-25 אחוזים. נמצאו ב-PTC איחויים של NTRK3, ובעיקר של האיחוי ETV6-NTRK3. אף על פי שההימצאות של ETV6-NTRK3 ב-PTC, במבוגרים נמוכה מאוד (אחוז אחד), זהו הסידור-מחדש הנפוץ ביותר ב-PTC, הקשור לקרינה.

סרטן המעי הגס והחלחולת וסרטן התוספתן - זוהו איחויי גנים של NTRK1 או NTRK3 עם גנים שותפים שונים, וחלקם אף הגיב לטיפול פרמקולוגי (Pharmacological). סקירה של 4290 חולים עם CRC שבחנה איחויי גנים עם NTRK1 בלבד, איתרה איחויים ב-0.07 האחוז מהמקרים. רק איחויי NTRK2 זוהו במקרים של סרטן התוספתן.

סרטן ריאות - סידורים-מחדש של NTRK1 תוארו לראשונה ב-2013, בחולים עם סרטן ריאות של תאים לא-קטנים (NSCLC‏, Non-Small Cell Lung Carcinoma) המהווה כ-85% מכלל מיקרי סרטן הריאות. איחויים של NTRK2 ו- NTRK3 דווחו גם כן לגבי NSCLC. באופן כולל, איחויי NTRKs מתרחשים ב-NSCLC בשכיחות של 0.1 האחוז עד אחוז אחד.

סרקומה - איחויי NTRKs נדירים יחסית בסרקומה של רקמות רכות. איחויי NTRK1 נמצאו בסרקומות של רקמות רכות עם דפוס גדילה מיופריציטי/המנגיופריציטי.

מחלות סרטן של מערכת העצבים המרכזית - איחויי NTRKs זוהו בגידולים ראשוניים של מערכת העצבים המרכזית (CNS) בילדים ובמבוגרים, כולל Glioblastoma Multiforme‏ (GBM) ובגליומות (Gliomas) ואסטרוציטומות פדיאטריות (Pediatric astrocytomas). ב-2014 דיווחו Wu et al, על איחויים נשנים הכוללים NTRKs ב-40 אחוזים (4 מ-10) מהילדים מתחת לגיל 3, עם גליומות בדרגה ממאירות גבוהה, שאינן בגזע המוח (NBS-HGGs‏, Non-Brainstem-High-Grade Glioma).

מלנומה - טרנסלוקציות שונות הכוללות NTRK1 או NTRK3 דווחו לגבי מלנומות ספיצואידיות. נמצאה שכיחות של 0.8% ו-0.9% של מקרים עם איחויים של NTRK1 או NTRK2, במלנומה ראשונית עורית ובמלנומה מוקוזלית\פאראמוקוזלית, בהתאמה.

בנוסף לכך, נמצא כי מחלות סרטן המעגנות איחויים של NTRKs, כמו סרטני ריאות ומלנומות נמצאו כבעלי נטייה לגרורות ב-CNS.

סוגי סרטן אחרים

איחויים של NTRKs דווחו בכולנגיוקרצינומות אינטרה-הפטיות, בסרטן שד, בגידולים סטרומליים גסטרואינטסטינליים (GIST), באדנוקרצינומות של כיס המרה, בסרטן לבלב, בגידולים נוירואנדוקריניים של המעי הדק, ועוד.

בנוסף לנוכחות בגידולים מוצקים, איחויים של NTRKs אותרו בלוקמיה לימפובלסטית חריפה (ALL) ולוקמיה מיאלואידית חריפה (AML) בשכיחות של <5%.

טיפול מכוון מטרה עם מעכבי TRKs במחלות סרטן עם איחויי NTRKs

מעכבי טירוזין קינאז (TKis) כמעכבי TRKs

ניסויים פרה-קליניים עם מעכבים של חלבוניTRK אישרו את התפקיד שממלאים איחויים של NTRKs כמניעים אונקוגניים. ניסויים בעכברים עם גידולים סרטניים מהונדסים גנטית, חיוביים לאיחויים של NTRKs, הראו התפתחות של גידולים אגרסיביים ביותר. בניסויים אלה ניתן היה לשלוט על הגידולים באמצעות מעכבים של TRKs, מה שהצביע על כך שחלבון האיחוי של TRK מעורב בשגשוג ובשרידות של תאי הגידול. ניסויים פרה-קליניים וקליניים עם מעכבים של טירוזין קינאז (TKIs), סיפקו עדות נוספת לגבי איחויים של NTRKs, כמניעים אונקוגניים.

מספר TKIs עם דרגות שונות של פעילות כנגד TRKA,TRKB או TRKC, ניתנים לסיווג כמעכבי מולטי-קינאזות עם פעילות כנגד טווח רחב של יעדים, בכללם TRKs או כמעכבים יותר סלקטיבים של TRKs. קבוצת מעכבי המולטי-קינאזות כוללת את אנטרקטיניב (Entrectinib), קריזוטיניב (Crizotinib), קבוזנטיניב (Cabozantinib) ועוד. המעכב הסלקטיבי היחיד של TRKs, הנמצא בשימוש הוא לרוטרקטיניב (Larotrectinib).

מעכבי TRKs מהדור הראשון, שאושרו לשיווק בארצות הברית ובישראל, עבור טיפול בגידולים מוצקים המעגנים איחויים של NTRKs, ללא מוטציות עמידות, הם אנטרקטיניב (רוזליטרק, רוש ישראל) אשר אושר לשיווק עבור טיפול בילדים מגיל 12 שנים ובמבוגרים ולרוטרקטיניב (ויטראקבי, באייר ישראל) אשר אושר לשיווק עבור טיפול בכל הגילאים.

ניסויים פרה-קליניים של אנטרקטיניב (Entrectinib) ולרוטרקטיניב (Larotrectinib)

על בסיס ניסויים במבחנה (אין-ויטרו), אנטרקטיניב ולרוטרקטיניב עיכבו את חלבוני ה-TRK בריכוזים ננומולריים נמוכים (IC50 < ~10nM) ונמצאו יעילים ביותר, בעיכוב גדילה של תאי BaF3 שעברו טרנסדוקציה עם איחויי NTRKs שונים ושל קווי תאים של סרטן ראשוני שעיגנו סידור-מחדש של NTRK, במבחנה ובעכברים. טיפול במודלים של סרטן שהכילו גנים מאוחים של NTRKs, הביאו לעיכוב של מסלולי MAPK, PI3K–AKT, PKC ו-STAT3.

ניסויים קליניים של אנטרקטיניב (Entrectinib) ולרוטרקטיניב (Larotrectinib)

אנטרקטיניב הוא מעכב פומי של כלל ה-TRKs עם פעילות נוספת כנגד ROS1 ו-ALK100. תוצאות של אנליזה מרוכזת של 3 ניסויים קליניים של אנטרקטיניב ב-54 חולים מבוגרים עם גידולים מוצקים מתקדמים או גרורתיים, ועם איחויי NTRKs, הראו שיעור תגובה אובייקטיבית (ORR) של 57% ושיעור תגובה מליאה (CR) של 7%. תופעות הלוואי המשמעותיות הנפוצות ביותר, הקשורות לטיפול, היו הפרעות במערכת העצבים.

לרוטרקטיניב הוא מעכב פומי פוטנטי וסלקטיבי של שלושת חלבוני ה-TRK. הפעילות של לרוטרקטיניב בחולים עם גידולים בעלי איחויים של NTRKs נחקרה ב-3 ניסויים קליניים שכללו חולים פדיאטריים, מתבגרים ומבוגרים. 55 חולים עם גידולים מוצקים נכללו באנליזה הראשונית ו-159 חולים נחקרו במסגרת אנליזה מרוכזת. גידולים של בלוטות הרוק (22%), סרקומה של רקמות רכות (20%), פיברוסרקומה של תינוקות (IFS) (13%) וסרטן של בלוטת התריס (9%), היו הגידולים הנפוצים ביותר. שיעור התגובה האובייקטיבית (ORR) היה 80%, ושיעור התגובה המלאה (CR) היה 16%. תופעות הלוואי הרציניות הנפוצות ביותר, הקשורות לטיפול, היו עליות ברמות אנזימי כבד ובחילה.

אף על פי שרוב החולים בניסויים קיבלו לרוטרקטיניב עבור מחלה גרוררתית, במספר חולים הייתה מחלה מקומית מתקדמת, למשל 2 ילדים עםIFS של הברך, שחוו הצטמקות משמעותית של הגידולים עם הטיפול, מה שמנע כריתה של הגפיים. מקרים אלה מבליטים את השימוש הפוטנציאלי של עיכוב TRK, כטיפול נאו-אדג'ובנטי עבור חולים עם איחויים של NTRKs ועם מחלה שאינה גרוררתית.

עמידות לטיפול

עמידות לאנטרקטיניב וללרוטרקטיניב עלולה להתרחש על ידי התפתחות של מוטציות ב-NTRKs. מעכבי TRKs מדור-שני, כמו סליטרקטיניב (selitrectinib, Bayer/Loxo) נמצאים תחת פיתוח קליני, תוך התבססות על יכולתם להתגבר על עמידות נרכשת, המתווכת על ידי מוטציות נרכשות ב- NTRKs.

סיכום

איחויי NTRKs ספציפיים זוהו במגוון של גידולים, עם הימצאות גבוהה בסוגי סרטן נדירים מסוימים, בילדים ובמבוגרים, ועם הימצאות נמוכה ברוב סוגי הסרטן הנפוצים. איחויי NTRKs יכולים להוות מניעים של התקדמות סרטן ולכן תוצריהם האונקוגניים מהוים מטרה לטיפול תרופתי. התקדמות באיתור של איחויי NTRKs ופיתוח טיפולים מכווני מטרה, לעיכוב TRK, משנים את הנוף האבחנתי והתרפויטי של הטיפול בסוגי סרטן אלה.

הבהרה:

• אין באמור לעיל, משום ייעוץ או המלצה רפואית או תרופתית כלשהם, והמידע אינו בא להחליף בדיקה וייעוץ על ידי רופא מומחה או טיפול תרופתי
• בכל עניין רפואי או תרופתי, יש לפנות לרופא המטפל

ביבליוגרפיה

• The impact of translocations and gene fusions on cancer causation: Mitelman F et al., Nat Rev Cancer. 2007 Apr; 7(4):233-45.
• Detecting and targeting oncogenic fusion proteins in the genomic era: Davare MA & Tognon CE., Biol Cell. 2015 May; 107(5):111-29.
• NTRK fusion-positive cancers and TRK inhibitor therapy: Cocco E et al., Nat Rev Clin Oncol. 2018 Dec; 15(12):731-747.
• Gene fusions and chimeric RNAs, and their implications in cancer: Wu H et al., Genes Dis. 2019 Aug 30; 6(4):385-390.
• Tropomyosin receptor kinase (TRK) biology and the role of NTRK gene fusions in cancer:Amatu A et al., Ann Oncol. 2019 Nov; 30 Suppl 8:viii5-viii15.
• NTRK Fusions in Central Nervous System Tumors: A Rare, but Worthy Target: Gambella A et al., Int J Mol Sci. 2020 Jan 23; 21(3). pii: E753.
• Entrectinib in patients with advanced or metastatic NTRK fusion-positive solid tumours: integrated analysis of three phase 1-2 trials: Doebele RC et al., Lancet Oncol. 2020 Feb; 21(2):271-282.
• Larotrectinib in patients with TRK fusion-positive solid tumours: a pooled analysis of three phase 1/2 clinical trials: Hong DS et al., Lancet Oncol. 2020 Apr; 21(4):531-540.

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' ניר פלד, יו"ר תחום סרטן הריאה באיגוד רופאי הריאות האירופאי, יו"ר הוועדה הבינלאומית לאבחון מוקדם של סרטן הריאה ומנהל היחידה לגידולי בית חזה והמרכז לרפואה מותאמת אישית, מרכז דוידוף לסרטן, המרכז הרפואי בילינסון, פתח תקוה