서론: FMS-like 티로신 키나제 3 (FLT3) 유전자에서의 돌연변이는 급성 골수성 백혈병(AML) 전체 사례의 약 25~30%에서 발생하며, FLT3-ITD 돌연변이는 예후가 불량하다. 2022년 FDA는 재발성 또는 불응성 AML의 치료를 위해 2세대 FLT3 억제제인 길테리티닙(Gilteritinib)을 승인하였다. 비록 길테리티닙이 R/R AML 환자에서 효능을 입증했으나, 이차적 내성의 발달로 인해 반응 지속 기간이 제한된다. 본 연구에서는 길테리티닙 내성의 현재까지 미충족된 필요를 해소하기 위해, 즉 FLT3-변이 AML에서 FLT3-ITD-TKD 및 Ras 돌연변이를 포함한 내성을 극복하는 데 유망한 전임상 결과를 보인 차세대 약물 후보 PLM-102를 보고한다. 목적: 본 연구의 주요 목표는 in vitro 및 in vivo에서 획득된 길테리티닙 내성 모델에서 PLM-102의 효과를 규명하고, 그에 대한 기저 신호 전달 경로를 해명하는 것이다. 방법: 길테리티닙 내성 세포주를 확립하기 위해, AML 세포를 10 ng/ml의 FLT3 리간드 및 10 nM~100 nM 범위의 길테리티닙 농도로 4개월 동안 노출하였다. 이후 다음 4개월 동안은 FLT3 리간드를 처리에서 제외하고, 세포에 길테리티닙 100 nM만 단독으로 처리하였다. 1차 FLT3 변이 AML 세포 및 길테리티닙 내성 FLT3 변이 AML 세포에서 전엑솜시퀀싱(Whole Exome Sequencing, WES)과 mRNA 시퀀싱을 수행하였다. 이어서 모세포(부모) FLT3 변이 AML 세포와 길테리티닙 내성 FLT3 변이 AML 세포 모두에 대해 세포 생존성 분석을 시행하였다. PLM-102의 온타깃(on-target) 및 오프타깃(off-target) 내성 기전에 대한 활성을 평가하기 위해 면역블롯 분석을 수행하였다. 생체 내 연구는 길테리티닙 내성 MOLM-14 AML 이종이식 마우스 모델을 사용하여 수행하였다. 결과: 길테리티닙 내성 MOLM-13 및 MOLM-14 세포주에서 전엑솜시퀀싱을 수행하였다. 분석 결과, 길테리티닙 내성 MOLM-13 세포주에는 KRAS G13D 및 FLT3-ITD-C828G 돌연변이가 존재하는 것이 확인되었고, 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포주에는 NRAS G13D 및 FLT3-ITD-G697R 돌연변이가 존재하는 것이 확인되었다. 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포주에서 길테리티닙과 PLM-102의 효능을 평가한 결과, 길테리티닙과 PLM-102의 GI 50 값은 각각 427 nM과 6.17 nM으로 결정되었다. 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포(20 mg/kg, p.o.)를 이용한 이종이식 모델 연구에서는 PLM-102 대 길테리티닙에 대해 종양성장억제(Tumor Growth Inhibition, TGI, %) 값이 각각 71.9% 대 17.1%로 확인되었다. 이러한 결과는 길테리티닙 내성 세포에서 PLM-102의 생체 내에서의 우수한 효능을 입증하였다. mRNA 시퀀싱을 MOLM-14 세포 및 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포에 대해 수행한 결과, 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포에서 케모카인을 포함한 사이토카인 매개 신호전달 경로가 상향조절되는 것으로 나타났다. 또한 우리는 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포에 10 nM 농도의 PLM-102를 처리한 군과 무처리 군에서 mRNA 시퀀싱을 수행하였다. 흥미롭게도, 10 nM의 PLM-102 처리군에서는 케모카인을 포함한 사이토카인 매개 신호전달 경로가 현저히 감소하는 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 사이토카인 매개 신호전달 경로를 조절함으로써 PLM-102가 길테리티닙 내성 세포에서 항백혈병 효과를 나타낼 수 있는 잠재적 기전을 이해하는 데 유용한 통찰을 제공한다. NRAS G13D 돌연변이를 보유한 길테리티닙 내성 MOLM-14 세포에서 MEK-ERK 신호전달 경로의 과활성화를 확인하였다. MEK 억제제인 Trametinib과 PLM-102의 병용에서 세포 생존성 분석 및 이종이식 모델을 통해 유의하게 향상된 효과가 관찰되어, 이들의 병용 요법이 상승(synergistic) 치료 전략으로서 잠재력이 있음을 추가로 뒷받침한다. 현재 PLM-102의 GLP 독성시험은 성공적으로 완료되었으며, 인체 임상시험을 위한 임상시험계획서(Investigational New Drug, IND)는 가까운 시일 내에 제출될 예정이다. 결론: 본 연구 결과는 길테리티닙 내성에 의해 RAS-MEK-ERK 신호전달 경로 및 사이토카인 신호전달 경로가 활성화됨을 확인하였다. 특히 PLM-102는 RAS-MEK-ERK-사이토카인 신호전달 경로를 억제하는 독특한 기전을 통해 길테리티닙 내성 세포주에서 탁월한 항백혈병 활성을 보였다. 이러한 결과는 현재의 FLT3 억제제에 대해 내성을 보이는 환자에서 유리한 효능을 가질 수 있는 3세대 억제제로서 PLM-102의 잠재력을 강조한다.

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