Ast, David ORCID: 0000-0001-6699-0754 (2026). Clonal evolution and resistance mechanisms in BRAF-driven EGFR-mutated lung cancer. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Despite the clinical success of third-generation epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitors (TKIs), acquired resistance remains a key limitation for the treatment of non-small cell lung cancer (NSCLC). This study investigates co-occurring EGFR and BRAF mutations at initial diagnosis and as resistance mechanism after EGFR-TKI therapy in a cohort of patients. Using whole-exome sequencing (WES) of multiple biopsies from individual patients provided insights into the clonal evolution of detected subclones and their respective mechanisms of resistance as well as their origin. The findings of multiple studies have shown that cells with co-occurring EGFR and KRAS mutations exhibit synthetic lethality1–3 . This work explored whether simultaneous overexpression of EGFR and BRAF could result in a similar synthetic lethal cytotoxic effect. Our functional studies revealed that patient-derived NSCLC cells harbouring co-expression of EGFRdel19 and BRAFV600E mutations are resistant to EGFR-TKI therapy through sustained activation of the MAPK signalling pathway. However, no fitness disadvantages or synthetic lethality were observed. The study demonstrated that BRAFV600E in EGFR-mutant NSCLC is a robust and relevant mechanism of resistance against EGFR TKI therapy. The study also highlighted the clinical relevance of BRAF mutations in NSCLC patients and the potential to overcome MAPK pathway-mediated resistance through combined vertical inhibition of EGFR and MEK1/2. This combination therapy of osimertinib and trametinib suppressed tumour growth in vitro and in in vivo mouse xenograft models.

Item Type: Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:
Abstract
Language
Trotz des klinischen Erfolges der Drittgenerations-Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI) des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) stellt die TKI-Therapie erworbene Resistenz nach wie vor eine bedeutende Einschränkung bei der Behandlung von nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) dar. In dieser Studie wird eine Kohorte von Patienten mit gleichzeitig auftretenden EGFR- und BRAF-Mutationen sowohl bei der Erstdiagnose als auch als Resistenzmechanismus nach einer EGFR-TKI-Therapie untersucht. Mithilfe von Whole-Exom- Sequenzierung (WES) multipler Biopsien einzelner Patienten konnten die klonale Entwicklung der entdeckten Subklone und ihre jeweiligen Resistenz- und Entstehungsmechanismen beschrieben werden. Die Ergebnisse mehrerer Studien haben gezeigt, dass Zellen mit gleichzeitigen EGFR- und KRAS-Mutationen eine synthetische Letalität aufweisen1–3 . In dieser Arbeit wurde untersucht, ob die gleichzeitige Überexpression von EGFR und BRAF zu einer ähnlichen zytotoxischen Wirkung führen. Funktionelle Untersuchungen ergaben, dass NSCLC-Zelllinien aus Patienten mit einer Koexpression von EGFRdel19 und BRAFV600E -Mutationen durch eine anhaltende Aktivierung des MAPK-Signalwegs eine Resistenz gegen eine EGFR-TKI-Therapie aufweisen. Es wurden jedoch keine Fitnessnachteile oder synthetische Letalität beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass die BRAFV600E -Mutation bei EGFR-mutiertem NSCLC ein robuster und relevanter Resistenzmechanismus gegen eine EGFR-TKI-Therapie ist. Die Studie zeigt die klinische Relevanz von BRAF-Mutationen in NSCLC-Patienten und das Potenzial, MAPK-Signalweg vermittelte Resistenzen durch die kombinierte, vertikale Inhibition von EGFR und MEK1/2 zu überwinden. Diese Kombinationstherapie mittels osimertinib und trametinib unterdrückte das Tumorwachstum in vitro sowie in vivo in murinen Xenograft- Modellen.
German
Creators:
Creators
Email
ORCID
ORCID Put Code
Ast, David
David.Ast321@gmail.com
UNSPECIFIED
Corporate Creators: Institut für Pathologie der Universität zu Köln
URN: urn:nbn:de:hbz:38-797258
Date: 2026
Language: English
Faculty: Faculty of Medicine
Divisions: Faculty of Medicine > Pathologie und Neuropathologie > Institut für Pathologie
Subjects: Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:
Keywords
Language
NSCLC
UNSPECIFIED
Resistance mechanism
English
BRAF
UNSPECIFIED
EGFR
UNSPECIFIED
Adenocarcinoma
English
targeted therapy
English
Date of oral exam: 18 December 2025
Referee:
Name
Academic Title
Sos, Martin
Prof. Dr. med
Scheffler, Matthias
Priv.-Doz.
Refereed: Yes
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/79725

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