ANALYSE DU RÔLE DE LA VOIE NOTCH DANS LA RÉSISTANCE AU TRAITEMENT CIBLÉ DE KRASG12C DANS LE CANCER DU POUMON
Auteur / Autrice : | Quentin Thomas |
Direction : | Antonio Maraver, Xavier Quantin |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Biologie Santé |
Date : | Inscription en doctorat le 09/01/2023 |
Etablissement(s) : | Université de Montpellier (2022-....) |
Ecole(s) doctorale(s) : | Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : IRCM - Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier |
Equipe de recherche : Voies oncogéniques dans le cancer du poumon. |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Description du projet scientifique Etat de l'art KRAS est parmi les oncogènes les plus fréquemment mutés dans les cancers humains et est associé à un mauvais pronostic et à une évolution agressive de la maladie, ce qui en fait l'un des principaux moteurs oncogéniques du cancer humain. Les mutations de KRAS sont le plus souvent trouvées dans les cancers épithéliaux tels que le cancer du pancréas, le cancer colorectal ou le cancer du poumon 1, ce dernier étant la principale cause de décès par cancer dans le monde avec 18,2 % de tous les cas de cancer 2. Dans le cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC), KRAS est muté chez environ un tiers des patients, bien plus fréquemment que d'autres facteurs oncogènes tels que l'EGFR (15 %), les réarrangements ALK (5 %), les mutations MET (3 %), pour lesquels des thérapies ciblées sont disponibles 3. Pour KRAS, la grande majorité (83%) des mutations associées au cancer se produisent au codon 12, le variant G12C étant le plus fréquemment trouvé dans les CBNPC (11% de tous les patients) 1. En dépit des implications pertinentes des altérations de KRAS dans le cancer, les mutations de KRAS ont été reconnues comme non modifiables pendant de nombreuses années 4. Il est important de noter qu'après un effort exhaustif de ciblage des médicaments au cours des trois ou quatre dernières décennies, de nouveaux inhibiteurs covalents de KRASG12C ont été récemment développés dans le cadre d'essais cliniques et ont révélé des résultats prometteurs dans le CBNPC avec les inhibiteurs adagrasib 5 ou sotorasib 6. Grâce à ces résultats, le sotorasib a été récemment approuvé pour le traitement des patients atteints de NSCLC mutant KRASG12C en deuxième ligne par la FDA le 28 mai 2021, ce qui constitue la première thérapie ciblée approuvée pour les tumeurs présentant une mutation KRAS. Malheureusement, il existe un nombre important de patients mutés KRASG12C qui ne répondent pas du tout à ces molécules. La résistance aux médicaments anticancéreux peut être intrinsèque ou acquise. Étant donné l'absence de bénéfice chez environ 50-60% des patients 5 ;6, il est probable que certains sous-groupes de patients présentent une résistance intrinsèque aux inhibiteurs de KRASG12C. De plus, chez les patients qui répondent bien, une résistance acquise se développe inévitablement contre la thérapie ciblée, comme le montre la courte PFS obtenue 6;7. Il est donc important d'élucider complètement les mécanismes possibles de résistance intrinsèque et acquise aux inhibiteurs de KRASG12C. Ces connaissances aideront à stratifier les patients atteints de cancer piloté par KRAS pour qu'ils reçoivent des inhibiteurs de KRASG12C en monothérapie et à trouver un traitement combinatoire avec d'autres inhibiteurs de la voie unique. Le mécanisme précis de la résistance chez les patients atteints de cancer traités par un inhibiteur de KRASG12C n'est pas clair pour le moment. Il est probable que la résistance intrinsèque et la résistance acquise puissent coexister et s'entremêler chez le même patient traité par des thérapies ciblées. La biologie de la résistance acquise à l'inhibiteur de KRASG12C a été étudiée par des approches génomiques et des études fonctionnelles in vitro et in vivo dans l'espoir de trouver un moyen d'améliorer l'efficacité de ces nouvelles molécules. Les mécanismes de résistance putatifs identifiés comprennent des altérations sur la cible et au-delà de la cible et se répartissent en quatre classes différentes : i) les altérations de KRAS (mutations dans la poche de commutation II, autres mutations activatrices de KRAS, conversion de l'allèle cis de la mutation du codon KRASG12C, ou amplification de KRASG12C) ii) les mutations de contournement de KRASG12C dans la voie RAS/MAPK/PI3K (RTKs MET, EGFR, RET, ALK, FGFR3, BRAF, CRAF, MEK1, NRAS, PI3K), ii) transformation de l'état cellulaire d'un adénocarcinome à une histologie de carcinome épidermoïde et iv) activation de la signalisation hedgehog, Notch et WNT/b-caténine ainsi que des voies de transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) et d'activation de l'angiogenèse tumorale 8-10. Parmi toutes ces possibilités, le projet actuel s'appuie sur la voie Notch. En effet, les travaux du laboratoire du Dr Maraver ont défini la voie Notch comme un acteur pertinent dans le NSCLC piloté par KRAS et ont montré un bénéfice thérapeutique lorsque les inhibiteurs de Notch étaient utilisés en monothérapie, un travail publié dans la revue Cancer Cell 11. Le laboratoire a récemment démontré que la voie Notch joue un rôle majeur dans la résistance aux inhibiteurs de la tyrosine kinase de l'EGFR dans les CBNPC dirigés par l'EGFR. Cette dernière étude, publiée dans le magazine Journal of Clinical Investigation 12, a ouvert la voie à des essais cliniques et a attiré l'attention de SpringWork Therapeutics, propriétaire du nirogacestat, un puissant inhibiteur de la g-sécrétase qui affecte la voie Notch et qui a montré des résultats très impressionnants dans une tumeur solide dépendante de Notch, à savoir la tumeur desmoïde 13. Un essai clinique de phase 1 commencera dès que possible à notre hôpital local, l'ICM (Montpellier). Scientific project and significance KRASG12C inhibitors have shown some efficacy in early clinical trials, however, responses have been variable and short, since intrinsic and acquired resistance limits their efficacy. The so far developed studies designed to elucidate the mechanisms of acquired resistance have proposed different combination therapies that could evade this kind of resistance and maximize their therapeutic potential. Nevertheless, these potential combination strategies should be tested in preclinical models derived from patients, which are the ones that best represent the intra- and inter-tumoral heterogeneity and best predict the clinical response to treatments and in GEMM that are immunocompetent and actually, combination of both type of preclinical models are the best choice to find new treatments. The purpose of this project is: firstly, expand the collection of preclinical models of KRAS-driven PDX, PDXDO. And secondly, to explore in our preclinical models, both PDX and PDXDO as well as GEMM, the efficacy of combining Notch inhibitors with KRASG12C inhibitors in order to avoid/delay the appearance of resistance against KRASG12C inhibitors as well as to regain KRASG12C inhibitors efficacy on those tumors that relapsed. Thus, we will contribute to personalize oncology selecting the right patient population that can benefit from each therapeutic strategy. Maintenant, nous voulons étendre notre propre collection de modèles PDX d'adénocarcinome pulmonaire piloté par KRAS et nous proposons de générer au moins 6 autres modèles. Pour générer les nouveaux modèles PDX, du matériel de résection ou de biopsie de tumeurs pulmonaires de patients sera obtenu en collaboration avec les départements d'oncologie et de pathologie, puis inoculé par voie sous-cutanée et développé chez la souris. Tous les patients fourniront un consentement éclairé écrit conformément à un protocole approuvé par le comité d'éthique local. Les expériences seront réalisées conformément aux directives européennes pour le soin des animaux de laboratoire, et le comité institutionnel de soin et d'utilisation des animaux approuvera cette étude au préalable. En bref, les PDX seront établis en implantant des fragments de tumeurs par voie sous-cutanée dans les deux flancs ou par voie orthotopique de souris nude (nu/nu). La taille de la tumeur sera mesurée une fois par semaine, et le volume de la tumeur sera calculé à l'aide de la formule ([longueur × largeur2]/2). Les tumeurs seront éliminées lorsque leur taille atteindra 1000mm3. Nous définirons les souris avec l'échantillon original du patient, comme le passage 0 (P0), tandis que les générations suivantes ont été numérotées consécutivement. Les modèles PDX seront considérés comme établis lorsque les tumeurs auront atteint le passage 2 (P2). Dans tous les passages, des fragments de tumeurs seront conservés pour des études histologiques et moléculaires ultérieures. Les neuf modèles PDX de poumon pilotés par KRAS dont nous disposons déjà sont caractérisés de manière exhaustive au niveau histologique, transcriptomique, génomique et protéomique. Les 6 nouveaux modèles seront caractérisés au même niveau histologique et moléculaire. Pour la caractérisation des nouveaux modèles : a) une caractérisation histologique sera effectuée en utilisant des microarrays de tissus (TMA), qui seront colorés automatiquement sur la plateforme BONDIII (Leica), en utilisant les réactifs recommandés par la société et les tranches seront quantifiées par des pathologistes. b) une caractérisation génomique et transcriptomique sera également effectuée. L'ADN et l'ARN seront extraits des PDX en P2. Ce matériel sera soumis au séquençage de l'exome entier (WES) et au séquençage du transcriptome entier (WTS). Enfin, nous utiliserons également le GEMM mentionné ci-dessus qui développe des adénocarcinomes pulmonaires ''de novo'' induits par KrasG12C 16. Nous suivrons la formation des tumeurs par petite imagerie, c'est-à-dire par tomographie assistée par ordinateur (CT) en utilisant l'appareil récent mais pleinement fonctionnel de l'IRCM (Montpellier). Après randomisation, nous traiterons les souris dès le début avec le véhicule (contrôle), le sotorasib ou l'adagrasib en traitement unique et les combinaisons de ces molécules avec le nirogacestat, inhibiteur de Notch, soit 5 groupes de traitement au total avec n = 10 souris par groupe. Nous suivrons la croissance tumorale à l'aide du CT et contrôlerons l'apparition de la résistance tumorale ainsi que la survie par analyse Kaplan- Meier. Le laboratoire du coordinateur a une grande expérience de l'utilisation de la tomodensitométrie et de la réalisation de courbes de survie chez la souris 11;12. Quant au GEEM, nous tirerons parti d'un sous-ensemble de souris qui développent une résistance au sotorasib dans le modèle de souris KrasG12C. A noter que le laboratoire du coordinateur a déjà montré que bien que les tumeurs répondent au sotorasib, après 3-4 mois toutes les tumeurs rechutent (données non publiées et non montrées par manque d'espace). Nous réalisons actuellement une expérience similaire avec l'adagrasib pour vérifier si c'est également le cas pour cet inhibiteur. Quoi qu'il en soit, nous allons co-traiter avec le nirogacestat les tumeurs qui rechutent à l'inhibiteur de KrasG12C en traitement unique afin de tester un regain de sensibilité au traitement, comme cela se produit dans les tumeurs pulmonaires dirigées par l'EGFR et résistantes aux TKI de l'EGFR lors de la combinaison des inhibiteurs de Notch 12. Bibliographie 1. Cerami, E., et al. The cBio cancer genomics portal: an open platform for exploring multidimensional cancer genomics data. Cancer Discov 2, 401-404 (2012). 2. Organization, W.H. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer. (2021). 3. Pakkala, S. & Ramalingam, S.S. Personalized therapy for lung cancer: striking a moving target. JCI Insight 3(2018). 4. Ferrer, I., et al. KRAS-Mutant non-small cell lung cancer: From biology to therapy. Lung Cancer 124, 53-64 (2018). 5. Hallin, J., et al. The KRAS(G12C) Inhibitor MRTX849 Provides Insight toward Therapeutic Susceptibility of KRAS-Mutant Cancers in Mouse Models and Patients. Cancer Discov 10, 54-71 (2020). 6. Hong, D.S., et al. KRAS(G12C) Inhibition with Sotorasib in Advanced Solid Tumors. N Engl J Med 383, 1207-1217 (2020). 7. Janne, P.A., et al. Adagrasib in Non-Small-Cell Lung Cancer Harboring a KRAS(G12C) Mutation. N Engl J Med 387, 120-131 (2022). 8. Awad, M.M., et al. Acquired Resistance to KRAS(G12C) Inhibition in Cancer. N Engl J Med 384, 2382-2393 (2021). 9. Adachi, Y., et al. Epithelial-to-Mesenchymal Transition is a Cause of Both Intrinsic and Acquired Resistance to KRAS G12C Inhibitor in KRAS G12C-Mutant Non-Small Cell Lung Cancer. Clin Cancer Res 26, 5962-5973 (2020). 10. Tsai, Y.S., et al. Rapid idiosyncratic mechanisms of clinical resistance to KRAS G12C inhibition. J Clin Invest 132(2022). 11. Maraver, A., et al. Therapeutic Effect of gamma-Secretase Inhibition in Kras(G12V)- Driven Non-Small Cell Lung Carcinoma by Derepression of DUSP1 and Inhibition of ERK. Cancer Cell 22, 222-234 (2012). 12. Bousquet Mur, E., et al. Notch inhibition overcomes resistance to tyrosine kinase inhibitors in EGFR-driven lung adenocarcinoma. J Clin Invest 130, 612-624 (2020). 13. Kummar, S., et al. Clinical Activity of the gamma-Secretase Inhibitor PF-03084014 in Adults With Desmoid Tumors (Aggressive Fibromatosis). J Clin Oncol 35, 1561-1569 (2017). 14. Byrne, A.T., et al. Interrogating open issues in cancer precision medicine with patient- derived xenografts. Nat Rev Cancer 17, 254-268 (2017). 15. Guillen, K.P., et al. A human breast cancer-derived xenograft and organoid platform for drug discovery and precision oncology. Nat Cancer 3, 232-250 (2022). 16. Zafra, M.P., et al. An In Vivo Kras Allelic Series Reveals Distinct Phenotypes of Common Oncogenic Variants. Cancer Discov 10, 1654-1671 (2020). 17. Day, C.P., Merlino, G. & Van Dyke, T. Preclinical mouse cancer models: a maze of opportunities and challenges. Cell 163, 39-53 (2015