Role of HER2 mutations in breast cancer progression and response to targeted therapies

HER2 突变在乳腺癌进展和靶向治疗反应中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10214565
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-07 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Activating mutations in ERBB2, the gene encoding the HER2 receptor tyrosine kinase (RTK), occur in ~3% of human tumors and correlate with poor prognosis in breast cancer. Since HER2 mutations usually occur in the absence of HER2 gene amplification, there are currently no approved therapies for this breast cancer subtype. A subset of patients with HER2-mutant breast cancers exhibit excellent clinical responses to anti-HER2 therapies such as the tyrosine kinase inhibitor (TKI) neratinib, suggesting that HER2 mutations are oncogenic drivers. However, the molecular mechanisms by which mutant HER2 promotes breast cancer progression are poorly understood and the response of the most common HER2 mutants to the multiple available anti-HER2 therapies has not been systematically investigated. Finally, durable clinical responses to HER2 TKIs are not the rule and are generally transient, suggesting mechanisms of drug resistance that remain to be discovered. Our objectives are to determine the mechanisms by which mutant HER2 promotes breast cancer oncogenesis and to identify the treatments that are most effective against HER2-mutant breast cancers. We hypothesize that 1) recurrent HER2 mutations generate gain-of-function activity and, as such, tumor dependence on aberrant HER2 signaling, which can be inhibited with targeted therapies; 2) HER2 mutations cooperate with co-occurring mutations in other ERBB RTKs to promote breast cancer growth; and 3) co-occurring genomic alterations will lead to intrinsic or acquired resistance to HER2 TKIs in HER2-mutant cancers. To test these hypotheses, we propose the following three aims: 1) To define mechanisms by which HER2 mutants promote breast oncogenesis and cancer progression; 2) To examine whether HER2 mutations cooperate with alterations in other ERBB RTKs; and 3) To identify mechanisms of resistance to HER2 TKIs in HER2-mutant breast cancers. We propose to integrate structural, biochemical, molecular and in vivo approaches to complete these aims. We will use computational modeling and phospho-protein arrays to determine the mechanisms by which HER2 mutations exert their tumorigenic properties, and will use inhibitors of HER2 signaling to block these effects in HER2-mutant cell lines and patient-derived xenografts (PDXs). We will model cooperation between observed co-occurring mutations in HER2/EGFR and HER2/HER3 in vitro and in vivo. We will employ a genome-wide genetic screen to identify genes that promote resistance to neratinib ± antiestrogens in HER2-mutant breast cancer cells. Finally, we will develop models of acquired resistance to neratinib using HER2-mutant PDXs and identify mechanisms of resistance by next-generation DNA and RNA sequencing, which will be confirmed in patient samples from the SUMMIT clinical trial. These studies will determine the best drug combinations to use in order to inhibit mutant HER2-driven cancer progression and will identify strategies to overcome resistance to HER2 mutation inhibitors. These studies have the potential to be rapidly translated to the clinic and significantly reduce mortality from HER2-mutant cancers.
摘要 编码HER2受体酪氨酸激酶(RTK)的ERBB2基因的激活突变发生在约3%的 人类肿瘤与乳腺癌预后不良密切相关。由于HER2突变通常发生在 由于缺乏HER2基因扩增,目前还没有批准的治疗这种乳腺癌亚型的方法。 一组HER2突变乳腺癌患者对抗HER2抗体的临床反应良好 治疗,如酪氨酸激酶抑制剂(TKI)neratinib,表明HER2突变是致癌的 司机。然而,突变的HER2促进乳腺癌进展的分子机制是 最常见的HER2突变体对多种可用的抗HER2抗体的反应 治疗方法还没有得到系统的研究。最后,对HER2 TKIs的持久临床反应不是 这一规律通常是暂时的,这表明耐药机制仍有待发现。 我们的目标是确定突变的HER2促进乳腺癌发生的机制。 并确定对HER2突变乳腺癌最有效的治疗方法。我们假设 1)反复发生的HER2突变产生功能获得活性,因此,肿瘤依赖于 异常的HER2信号,可以通过靶向治疗来抑制;2)HER2突变与 促进乳腺癌生长的其他ERBB RTK的共生突变;以及3)共生基因组 在HER2突变的癌症中,改变将导致对HER2 TKI的内在或获得性耐药。 为了验证这些假设,我们提出了以下三个目标:1)定义HER2 突变促进乳腺肿瘤发生和癌症进展;2)检查HER2突变 配合其他ERBB RTKs的改变;以及3)识别HER2 TKIs的抗性机制 HER2-突变乳腺癌。我们建议将结构、生物化学、分子和体内 实现这些目标的方法。我们将使用计算建模和磷酸化蛋白质阵列来 确定HER2突变发挥其致瘤特性的机制,并将使用抑制剂 在HER2突变细胞系和患者来源的异种移植(PDX)中使用HER2信号来阻断这些效应。我们 将在体外模拟观察到的HER2/EGFR和HER2/HER3的共生突变之间的合作 在活体内。我们将使用全基因组遗传筛选来确定促进对neratinib±的抗性的基因。 HER2突变乳腺癌细胞中的抗雌激素。最后,我们将开发获得性抵抗力模型 使用HER2突变型PDXs和鉴定下一代DNA和RNA的抗性机制 测序,这将在顶峰临床试验的患者样本中得到确认。这些研究将 确定最佳药物组合,以抑制突变HER2驱动的癌症进展和 将确定克服对HER2突变抑制剂的耐药性的策略。这些研究有可能 可迅速转化为临床,并显著降低HER2突变癌症的死亡率。

项目成果

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