Структурные изменения гена EGFR в образцах глиобластомы как фактор прогноза и молекулярная мишень для терапии

Введение. Рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) – трансмембранный белок семейства рецепторных тирозинкиназ, который активируется при различных видах рака (немелкоклеточном раке легкого, колоректальном раке, злокачественных опухолях головы и шеи). В глиальных опухолях головного мозга повышенный уровень экспрессии EGFR характерен для наиболее агрессивного подтипа злокачественных новообразований – глиобластомы. Частми структурными изменениями EGFR при данной патологии являются амплификация участка хромосомы, в котором расположен ген EGFR, точечные мутации, а также делеция 2–7-го экзонов гена EGFR, приводящая к образованию транскрипта EGFRvIII.
Цель исследования – определение структурных изменений гена EGFR (точечные мутации и амплификация гена EGFR, транскрипт EGFRvIII) в образцах опухоли с помощью различных методов и оценка их потенциальной клинической значимости.
Материалы и методы. В исследование включены 75 пациентов с глиомами головного мозга (из них 70 с глиобластомами) в возрасте от 34 до 78 лет (средний возраст 56 лет). Выделение ДНК и РНК проводили из свежезамороженной ткани опухоли, а также из лейкоцитов периферической крови. Мутации в гене EGFR выявляли методом секвенирования нового поколения (next generation sequencing, NGS), для определения копийности участков 7-й хромосомы проводили сравнительный анализ (норма – опухоль) частот β-аллелей (β allele frequency, BAF). Для подтверждения амплификации гена EGFR в образцах опухоли использовали полимеразную цепную реакцию в реальном времени, для обнаружения варианта EGFRvIII – полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией.
Результаты. Методом NGS в образцах глиобластомы выявлены 11 (16 %) мутаций в кодирующих участках гена EGFR, амплификация гена EGFR обнаружена в 26 (37 %) случаях; в 5 образцах глиом (астроцитома, олигодендроглиома) структурные изменения гена EGFR не определены. Все случаи амплификации гена EGFR, выявленные с помощью NGS, подтверждены методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Для поиска транскрипта EGFRvIII исследован 31 образец РНК опухоли, в 12 из которых присутствовала амплификация EGFR. Транскрипт EGFRvIII выявлен только в образцах с амплификацией гена EGFR (в 4 (33 %) из 12 случаев). Для оценки клинической значимости структурных изменений гена сравнивали частоту их встречаемости в образцах первичной и рецидивной глиобластом.
Заключение. Метод NGS позволяет выявлять как точечные мутации, так и амплификацию гена EGFR. Амплификация данного гена в 33 % случаев ассоциирована с мутацией EGFRvIII. Не выявлено статистически значимых различий в частоте структурных изменений гена EGFR между первичными и рецидивными глиобластомами.

1. Herbst R.S. Review of epidermal growth factor receptor biology. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004;59(2):21–6. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2003.11.041

2. Hynes N.E., Lane H.A. ERBB receptors and cancer: the complexity of targeted inhibitors. Nat Rev Cancer 2005;5(5):341–54. DOI: 10.1038/nrc1609

3. Jones S., Rappoport J.Z. Interdependent epidermal growth factor receptor signalling and trafficking. Int J Biochem Cell Biol 2014;51:23–8. DOI: 10.1016/j.biocel.2014.03.014

4. Sigismund S., Avanzato D., Lanzetti L. Emerging functions of the EGFR in cancer. Mol Oncol 2018;12(1):3–20. DOI: 10.1002/1878-0261.12155

5. Dreux A.C., Lamb D.J., Modjtahedi H., Ferns G.A. The epidermal growth factor receptors and their family of ligands: their putative role in atherogenesis. Atherosclerosis 2006;186(1):38–53. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2005.06.038

6. Saadeh F.S., Mahfouz R., Assi H.I. EGFR as a clinical marker in glioblastomas and other gliomas. Int J Biol Markers 2018;33(1): 22–32. DOI: 10.5301/ijbm.5000301

7. Brennan C.W., Verhaak R.G., McKenna A. et al. TCGA Research Network. The somatic genomic landscape of glioblastoma. Cell 2013;155(2):462–77. DOI: 10.1016/j.cell.2013.09.034

8. HigaN., AkahaneT., Hamada T. et al Distribution and favorable prognostic implication of genomic EGFR alterations in IDH-wildtype glioblastoma. Cancer Med 2023;12(1):49–60. DOI: 10.1002/cam4.4939

9. Louis D.N., Perry A., Wesseling P. et al. The 2021 WHO classification of tumors of the central nervous system: a summary. Neuro Oncol 2021;23(8):1231–51. DOI: 10.1093/neuonc/noab106

10. Gan H.K., Cvrljevic A.N., Johns T.G. The epidermal growth factor receptor variant III (EGFRvIII): where wild things are altered. FEBS J 2013;280(21):5350–70. DOI: 10.1111/febs.12393

11. Eskilsson E., Rosland G.V., Talasila K.M. et al. EGFRvIII mutations can emerge as late and heterogenous events in glioblastoma development and promote angiogenesis through Src activation. Neuro Oncol 2016;18(12):55. DOI: 10.1093/neuonc/now113

12. Alnahhas I., Rayi A., Guillermo Prieto Eibl M.D.P. et al. Prognostic implications of epidermal and platelet-derived growth factor receptor alterations in 2 cohorts of IDH wt glioblastoma. Neurooncol Adv 2021;3(1):vdab127. DOI: 10.1093/noajnl/vdab127

13. Li J., Liang R., Song C. et al. Prognostic significance of epidermal growth factor receptor expression in glioma patients. Onco Targets Ther 2018;2018(11):731–42. DOI: 10.2147/OTT.S155160

14. Hovinga K.E., McCrea H.J., Brennan C. et al. EGFR amplification and classical subtype are associated with a poor response to bevacizumab in recurrent glioblastoma. J Neurooncol 2019;142(2):337–45. DOI: 10.1007/s11060-019-03102-5

15. Le Rhun E., Preusser M., Roth P. et al. Molecular targeted therapy of glioblastoma. Cancer Treat Rev 2019;80:101896. DOI: 10.1016/j.ctrv.2019.101896

16. Vivanco I., Robins H.I., Rohle D. et al. Differential sensitivity of glioma- versus lung cancer-specific EGFR mutations to EGFR kinase inhibitors. Cancer Discov 2012;2(5):458–71. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-11-0284

17. Desai R., Suryadevara C.M., Batich K.A. et al. Emerging immunotherapies for glioblastoma. Expert Opin Emerg Drugs 2016;21(2):133–45. DOI: 10.1080/14728214.2016.1186643

18. Weller M., Butowski N., Tran D.D. et al. Rindopepimut with temozolomide for patients with newly diagnosed, EGFRvIII expressing glioblastoma (ACT IV): a randomised, double-blind, international phase 3 trial. Lancet Oncol 2017;18(10):1373–85. DOI: 10.1016/S1470-2045(17)30517-X

19. Felsberg J., Hentschel B., Kaulich K. et al. German Glioma Network. Epidermal growth factor receptor variant III (EGFRvIII) positivity in EGFR-amplified glioblastomas: prognostic role and comparison between primary and recurrent tumors. Clin Cancer Res 2017;23(22):6846–55. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-17-0890

20. Краснов Г.С., Гукасян Л.Г., Абрамов И.С., Наседкина Т.В. Определение субклональной структуры опухоли по данным высокопроизводительного секвенирования на примере острого миелоидного лейкоза у детей и акральной меланомы. Молекулярная биология 2021;55(5):829–45. DOI: 10.31857/S0026898421050050

21. Chang M.T., Asthana S., Gao S.P. et al. Identifying recurrent mutations in cancer reveals widespread lineage diversity and mutational specificity. Nat Biotechnol 2016;34(2):155–63. DOI: 10.1038/nbt.3391

22. Naidoo J., Sima C.S., Rodriguez K. et al. Epidermal growth factor receptor exon 20 insertions in advanced lung adenocarcinomas: clinical outcomes and response to erlotinib. Cancer 2015;121(18):3212–20. DOI: 10.1002/cncr.29493

23. The cBio Cancer Genomics Portal. https://www.cbioportal.org/.

24. Zacher A., Kaulich K., Stepanow S. et al. Molecular diagnostics of gliomas using next generation sequencing of a glioma-tailored gene panel. Brain Pathol 2017;27(2):146–59. DOI: 10.1111/bpa.12367

25. Blobner J., Dengler L., Blobner S. et al. Significance of molecular diagnostics for therapeutic decision-making in recurrent glioma. Neurooncol Adv 2023;5(1):vdad060. DOI: 10.1093/noajnl/vdad060

26. Rutkowska A., Strózik T., Jędrychowska-Dańska K. et al. Immunohistochemical detection of EGFRvIII in glioblastoma – anti-EGFRvIII antibody validation for diagnostic and CAR-T purposes. Biochem Biophys Res Commun 2023;685:149133. DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.149133

27. Padovan M., Maccari M., Bosio A. et al. Actionable molecular alterations in newly diagnosed and recurrent IDH1/2 wild-type glioblastoma patients and therapeutic implications: a large mono-institutional experience using extensive next-generation sequencing analysis. Eur J Cancer 2023;191:112959. DOI: 10.1016/j.ejca.2023.112959

28. Li J., Liang R., Song C. et al. Prognostic significance of epidermal growth factor receptor expression in glioma patients. Onco Targets Ther 2018;11:731–42. DOI: 10.2147/OTT.S155160

29. Yang K., Ren X., Tao L. et al. Prognostic implications of epidermal growth factor receptor variant III expression and nuclear translocation in Chinese human gliomas. Chin J Cancer Res 2019;31(1):188–202. DOI: 10.21147/j.issn.1000-9604.2019.01.14

30. Begagić E., Pugonja R., Bečulić H. et al. Molecular targeted therapies in glioblastoma multiforme: a systematic overview of global trends and findings. Brain Sci 2023;13(11):1602. DOI: 10.3390/brainsci13111602

31. An Z., Aksoy O., Zheng T. et al. Epidermal growth factor receptor and EGFRvIII in glioblastoma: signaling pathways and targeted therapies. Oncogene 2018;37(12):1561–75. DOI: 10.1038/s41388-017-0045-7

32. Hegi M.E., Diserens A.C., Bady P. et al. Pathway analysis of glioblastoma tissue after preoperative treatment with the EGFR tyrosine kinase inhibitor gefitinib – a phase II trial. Mol Cancer Ther 2011;10(6):1102–12. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-11-0048

33. Hu C., Leche C.A., Kiyatkin A. et al. Glioblastoma mutations alter EGFR dimer structure to prevent ligand bias. Nature 2022;602(7897):518–22. DOI: 10.1038/s41586-021-04393-3

34. Nathanson D.A., Gini B., Mottahedeh J. et al. Targeted therapy resistance mediated by dynamic regulation of extrachromosomal mutant EGFR DNA. Science 2014;343(6166):72–6. DOI: 10.1126/science.1241328