Rab GTPaser påvirker effekten av antistoff-legemiddelkonjugater

 
Last ned hele artikkelen i PDF-format med figurer her. (912KB)
 

Bakgrunn og hensikt

Den økende forståelsen av kreftbiologi har muliggjort utviklingen av målrettede terapier som selektivt angriper kreftceller, samtidig som friskt vev i stor grad skånes. Utviklingen av antistoff-legemiddelkonjugater (ADC-er) representerer en viktig milepæl innen målrettet kreftbehandling  (1).

ADC-er består av et antistoff koblet til et cytotoksisk legemiddel via en kjemisk kobling, og er utviklet for å levere cellegift direkte til kreftcellene (figur 1, se PDF) (2). Antistoffet sikrer spesifisitet ved å binde seg til antigen på overflaten av kreftcellen, mens koblingen kontrollerer hvor og hvordan legemiddelet frigjøres inne i cellen. Tradisjonelt har antigenuttrykk vært brukt til å forutsi behandlingsrespons, men siden ADC-er er designet for å frigi legemiddelet intracellulært, er også opptak og transport inne i cellen avgjørende for virkningsmekanismen. Denne prosessen reguleres av små molekylære brytere kalt Rab GTPaser og deres effektorproteiner (3).

Denne avhandlingen undersøker hvordan uttrykket av Rab GTPaser, mer spesifikt RAB5 og RAB4 som fungerer tidlig i endocytoseprosessen, påvirker effekten av tre ulike ADC-er: trastuzumabemtansin (T-DM1, Kadcyla), trastuzumabderukstekan (T-DXd, Enhertu) og sacituzumabgovitekan (SG, Trodelvy) (4). Tidligere er RAB5 identifisert som en biomarkør for klinisk T-DM1-respons, men betydningen av andre Rab GTPaser for ADC-effektivitet har i liten grad vært undersøkt (5).

Målet med prosjektet var å oppnå en dypere forståelse av virkningsmekanismene til ADC-er, for å bedre kunne forstå hvorfor disse legemidlene virker i noen pasienter, men ikke i andre.
 

Materiale og metoder

Effekten av T-DM1, T-DXd og SG ble undersøkt i HER2-positive brystkreftcellelinjer, trippel-negative brystkreftcellelinjer og lungekreftcellelinjer. Totalt ble 14 ulike cellelinjer benyttet i studien. Proteinekspresjonen av både antigen (HER2 og TROP-2) og Rab GTPaser (RAB4 og RAB5) ble analysert ved hjelp av Western blot. Korrelasjonen mellom IC₅₀-verdier (den legemiddelkonsentrasjonen som reduserer celleviabiliteten med 50 %) og uttrykket av RAB4 og RAB5 ble undersøkt ved lineær regresjonsanalyse.

Cellulære mekanistiske studier ble også gjennomført. Opptak og lokalisering av både antistoff (spesifikt opptak) og dekstranpartikler (uspesifikt opptak) ble analysert ved flowcytometri og med mikroskopi. Nivåene av RAB4 og RAB5 ble manipulert ved bruk av siRNA og gjennom etablering av transgene cellelinjer med overekspresjon. Effekten av disse manipulasjonene på ADC-sensitivitet ble deretter vurdert.
 

Resultater

T-DM1 og T-DXd er to HER2-rettede ADC-er som begge inneholder antistoffkomponenten trastuzumab. Kliniske rapporter har vist ulik effekt av disse legemidlene, og deres virkningsmekanisme ble derfor sammenliknet i HER2-positive brystkreftcellelinjer (6). I motsetning til T-DM1 viste ikke T-DXd noen klar sammenheng mellom cellulært HER2-uttrykk og effekt. Derimot korrelerte RAB5-uttrykk positivt med effekten av både T-DM1 og T-DXd, og manupulering av RAB5-nivåer avslørte at begge ADC-ene var avhengig av RAB5-regulerte transportveier for å ha effekt (figur 2, se PDF).

T-DXd har, noe uventet, vist god effekt hos pasienter med tumorer som har lavt HER2-uttrykk (7). Derfor ble mekanismen av T-DM1 og T-DXd undersøkt i HER2-lave cellelinjer. T-DM1-sensitivitet korrelerte ikke med RAB4- eller RAB5-nivåer, mens effektiviteten av T-DXd hadde en sterk positiv korrelasjon med mengden RAB4 (figur 3, se PDF). Overekspresjon av HER2 i disse cellene skiftet avhengigheten fra RAB4- til RAB5-regulerte transportveier.

ADC-er kan også tas opp via uspesifikk endocytose (makropinocytose). For å videre studere ADC-er med reseptoruavhengig effekt ble SG analysert. SG er designet for å være spesifikk mot TROP-2, men sensitiviteten til SG i 14 ulike cellelinjer var uavhengig av TROP-2-uttrykk. I lungekreft og trippel-negativ brystkreft korrelerte derimot RAB4 positivt med effekten av SG, og nedregulering av RAB4 reduserte cytotoksisiteten (figur 3, se PDF). Dette ble ikke observert i HER2-positive brystkreftcellelinjer, som kan tyde på at høyt HER2-uttrykk kan omdirigere intracellulære transportveier.
 

Diskusjon

Denne studien viser at intracellulær transport er en kritisk determinant for ADC-effektivitet, utover antigenuttrykk. T-DXd skiller seg fra T-DM1 ved redusert HER2-avhengighet og bredere aktivitet i HER2-lave modeller, delvis på grunn av linkerdesign. Likheter med SG tyder på at noen ADC-er kan virke uavhengig av reseptorbinding, hvor makropinocytose kan spille en rolle. RAB4 fremstår som en viktig regulator, mens videre studier trengs for å avklare dens eksakte funksjon.
 

Konklusjon

Tradisjonelt har antigenuttrykk vært brukt som primær biomarkør for å forutsi ADC-respons, men nyere arbeid, inkludert denne avhandlingen, viser at internalisering og intracellulær transport er sentrale for virkningsmekanismen. Studiene i denne avhandlingen representerer noen av de første forsøkene på å forstå hvordan spesifikke intracellulære transportkomponenter påvirker ADC-effektivitet, og kan bidra til å bedre design av ADC-er og utvikle nye prediktive biomarkører ADC-respons.
 

Referanser

1. Fu Z, Li S, Han S et al. Antibody drug conjugate: the «biological missile» for targeted cancer therapy. Signal Transduct Target Ther 2022; 7: 93.
2. Drago JZ, Modi S, Chandarlapaty S. Unlocking the potential of antibody-drug conjugates for cancer therapy. Nat Rev Clin Oncol 2021; 18: 327–44.
3. Stenmark H. Rab GTPases as coordinators of vesicle traffic. Nat Rev Mol Cell Biol 2009; 10: 513–25.
4. Dumontet C, Reichert JM, Senter PD et al. Antibody-drug conjugates come of age in oncology. Nat Rev Drug Discov 2023; 22: 641–61.
5. Engebraaten O, Yau C, Berg K et al. RAB5A expression is a predictive biomarker for trastuzumab emtansine in breast cancer. Nat Commun 2021; 12: 6427.
6. Cortés J, Kim S-B, Chung W-P et al. Trastuzumab Deruxtecan versus Trastuzumab Emtansine for Breast Cancer. N Engl J Med 2022; 386: 1143–54.
7. Bardia A, Hu X, Dent R et al. Trastuzumab Deruxtecan after Endocrine Therapy in Metastatic Breast Cancer. N Engl J Med 2024; 391: 2110–22.
    

(Publisert i NFT nr. 9/2025, side 28–29)