肺癌驱动基因及其靶向治疗药物

阳光56

本文原载于《国际肿瘤学杂志》2017年第1期

肺癌是目前世界上发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。国家癌症中心公布的数据显示，从2000—2011年，全国肺癌的发病率和死亡率均居所有癌症首位[1]。根据病理组织学可将肺癌分为两大类：非小细胞肺癌(NSCLC)和小细胞肺癌；NSCLC约占所有肺癌的80%～85%。自2002年由Weinstein[2]率先提出"驱动基因"的概念后，针对肺癌驱动基因的靶向治疗已取得了显著疗效。现就NSCLC的驱动基因及其靶向治疗药物的研究进展作一综述。

1　表皮生长因子受体
表皮生长因子受体(EGFR)基因位于第7号染色体p13～q22区，全长200 000 bp，由28个外显子组成，编码1 186个氨基酸。该基因编码的是一种跨膜的蛋白受体，为EGFR家族成员之一。
EGFR突变率在不同人种中存在显著差异。一项关于亚洲人群的前瞻性流行病学研究显示，EGFR基因整体突变率为51.4%[3]，女性以及不吸烟者突变率更高，在南美人群中约为26.0%[4]，而在北美和西欧人群中则为15.0%左右。突变热点主要是在其酪氨酸激酶的编码区，大多数集中在18～21外显子，最常见的突变是位于19外显子的缺失突变(约占EGFR突变的44%)和位于21外显子的L858R点突变(约占EGFR突变的41%)[5]。其他包括位于18外显子的G719X点突变(约占EGFR突变的3%～4%)、21外显子的L861Q点突变(约占EGFR突变的2%)和19外显子的插入突变(约占EGFR突变的1%)[6,7]。
EGFR的酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor，TKI)可竞争性抑制ATP与EGFR酪氨酸激酶结构域的结合，从而阻滞下游的信号通路。近期的Ⅲ期临床试验证明了在EGFR突变的肺癌患者中，EGFR-TKI(如厄洛替尼和吉非替尼)与标准化疗方案相比，在有效率(RR)、无进展生存期(PFS)和生命质量方面都有显著优势[8,9]。但在应用EGFR-TKI治疗之后有相当部分EGFR突变的患者会获得继发性耐药。EGFR-TKI获得性耐药的机制包括T790M突变、PIK3CA基因突变、MET以及原癌基因人类表皮生长因子受体2(HER2)基因扩增等，但是仍有大约30%的耐药机制不清楚[10]。
第2代EGFR-TKI(来那替尼、达克替尼)正作为一线治疗药物用于临床试验以克服获得性耐药并提高疗效。已有随机Ⅱ期临床试验证实，与安慰剂和厄洛替尼相比，达克替尼虽未能有效改善患者的总生存期，但是却显著延长了患者的PFS[11]，并提高了患者的RR[12]。其他第3代EGFR-TKI如Rociletinib(CO-1686)经过前期实验已经有初步的证据表明能够改善药物的不良反应及T790M突变所导致的获得性耐药问题。

2　KRAS
KRAS是RAS基因家族的一员，位于12号染色体上，编码含有189个氨基酸的RAS蛋白，在调控细胞增殖、分化的信号通路中扮演着重要角色。KRAS基因突变在肺腺癌患者中的发生率为20%～25%，在肺鳞状细胞癌患者中的发生率约为4%；而HRAS和NRAS突变的发生率则相对比较低[13,14]。KRAS突变通常不与EGFR、HER2突变或间变性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase，ALK)重排共存，与EGFR不同的是，KRAS突变更集中在白种女性以及吸烟的肺鳞状细胞癌患者。KRAS基因突变的方式多为点突变，主要集中在2号外显子的12号密码子(G12C、G12D、G12V)或13号密码子(G13D)，偶见于13号外显子的61号密码子(Q61H)[13]。KRAS突变在NSCLC尤其是肺腺癌患者中通常被视为不良的预后因子，根据Yagishita等[15]的统计分析，KRAS突变暗示着较差的化疗效果和更短的生存周期。
尽管目前做出了很多努力来研发针对KRAS突变的靶向药物，但是由于难度较大，其疗效仍不理想。目前治疗KRAS突变多是针对RAS通路下游的MET，丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)或磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)信号通路抑制剂联合化疗药物。Jänne等[16]的多中心、随机、安慰剂对照的Ⅱ期临床试验结果显示，MEK1/2抑制剂司美替尼(AZD6244)联合多西他赛治疗KRAS突变的晚期NSCLC患者与单独应用多西他赛相比，PFS显著延长，RR显著提高，并且12号密码子G12C或G12V突变的患者与其他类型KRAS突变的患者相比，更能从司美替尼和多西他赛的联合治疗中受益[17]。

3　ALK
ALK基因于1994年首次报道，并由日本学者于2007年通过筛选NSCLC的患者发现了位于2号染色体上的EML4-ALK基因重排。最常见的ALK基因突变是位于2号染色体短臂内的转位inv(2)(p21p23)，导致13号内含子内的棘皮类动物微管相关类蛋白4(echinoderm microtubule-associated protein-like 4，EML4)基因断裂与19号内含子的ALK基因耦联形成融合基因。由于EML4基因截断程度不同，目前已报道出至少有11种不同的EML4-ALK融合基因。除了EML4-ALK融合基因之外，还有KIF5B-ALK、TFG-ALK和PTPN3-ALK等10余种不同的ALK融合基因，但所占比例均较低。
ALK在NSCLC患者中的突变率约为4%，主要见于年轻、不吸烟的患者[18]。ALK靶向治疗药物克唑替尼已于2011年获得美国食品和药物监督管理局批准用于晚期原发性或转移性NSCLC患者的临床治疗。在最近的两个临床试验中，克唑替尼用于ALK融合基因阳性NSCLC患者的客观反应率分别为61%和50%，中位缓解时间分别为48个周和42个周[19]。旨在克服克唑替尼耐药问题以及提高RR的第2代ALK-TKI如色瑞替尼和艾乐替尼正在一系列的Ⅱ、Ⅲ期临床试验中测试[20,21,22]，有望进一步提高ALK阳性的靶向治疗进程。

4　BRAF
BRAF是7号染色体q34上的一个原癌基因，编码丝-苏氨酸蛋白激酶，是RAF家族成员之一。BRAF蛋白是RAS-MAPK信号通路中的关键激活因子，位于KRAS蛋白下游，并通过该信号途径调控细胞的增殖和存活。
BRAF突变常见于恶性黑色素瘤和NSCLC，发生在NSCLC患者中的概率为1%～3%，且大部分是女性以及有吸烟史或正在吸烟的肺腺癌患者。NSCLC患者中BRAF突变类型多变，其中以15外显子的V600E(约占BRAF突变类型的50%)、11外显子的G469A(39%)和15外显子的D594G(11%)较多见[23]。其他位于甘氨酸环(G-loop)激活区的G465V或G568A，则比较少见。BRAF突变与EGF、KRAS突变相互排斥，并不同时出现。
索拉替尼是第一代BRAF抑制剂，但多项临床试验证明其单用时疗效有限[24]。近期研究表明，维罗非尼联用曲美替尼(MEK抑制剂)治疗BRAF突变的NSCLC患者能取得不错的效果[25]，其疗效值得期待。

5　ROS1
ROS1是位于6号染色体q21上的原癌基因，包含44个外显子，编码2 347个氨基酸，相对分子质量为259 000。ROS1受体酪氨酸激酶参与多条下游信号转导通路的激活，包括MAPK、PI3K-蛋白激酶B(AKT)-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、Janus蛋白酪氨酸激酶-信号转导子和转录激活子3等调控细胞的增殖与存活。
ROS1融合基因于2007年首次报道，随后更多的ROS1融合基因被发现，其伴侣基因包括FIG、KDELR2、LRIG3和EZR等，并在随后的体外及动物实验中均证实ROS1融合基因具有致瘤作用，但是ROS1基因融合的机制仍未完全清楚。在NSCLC患者中，ROS1融合基因的发生率为1%～2%，其临床病理特征与ALK融合基因相似。Scheffler等[26]通过筛查1 137例肺腺癌患者发现，在1 035例有效标本中有19例(1.8%)存在ROS1基因重排。
ROS1与ALK同属胰岛素样酪氨酸受体家族，且两者的激酶结构域的氨基酸序列有约49%的同源性，所以被美国食品和药物监督管理局批准用于治疗ALK融合基因阳性的克唑替尼对于ROS1融合基因同样有效。Bergethon等[27]已通过细胞实验证实，克唑替尼对ROS1融合基因阳性的肺癌细胞株的生长具有显著的抑制作用。

6　PIK3CA
PI3K-AKT-mTOR是众多调控细胞增殖、分化和存活的信号转导通路之一。PIK3CA基因位于3号染色体q25～27，编码PI3K的催化亚基p110α。PIK3CA突变主要集中在9外显子的螺旋区(E542和E545)和20外显子的激酶区(H1047)这两个突变热点上，并与EGFR、ALK或KRAS突变可以同时出现。在两个大规模的临床分析中，PIK3CA的突变率分别为3.4%(8/237)和1.6%(11/691)；而PIK3CA基因的扩增率却显著高于其突变率，鳞状细胞癌中高达33.1%，腺癌为6.2%，小细胞肺癌为4.7%。多种PI3K抑制剂正单独(NCT01501604)、联合化疗药物(NCT00974584)或其他靶向药物(NCT00974584)用于早期临床试验的评估，有望为鳞状细胞癌的治疗带来突破。

7　成纤维细胞生长因子1
成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor，FGFR)1是一种膜受体酪氨酸激酶，属于FGFR受体酪氨酸激酶家族之一。Dutt等[28]首次发现8号染色体p12存在FGFR1片段扩增，在肺鳞状细胞癌患者中FGFR基因扩增率约为20%，而在肺腺癌患者中仅为3%。FGFR扩增多见于吸烟的患者，并且预后较差。关于FGFR抑制剂尚处于早期临床试验中，PD173074已被证明对FGFR扩增的NSCLC患者有效。随着FGFR1抑制剂的出现，必将会有更多的肺鳞状细胞癌患者从中受益。


8　结语
针对驱动基因的靶向治疗能克服传统治疗的劣势，减少对正常组织的毒性，并显著增强抗肿瘤活性，对NSCLC的治疗产生了深远的影响。然而，目前的分子靶向治疗还存在局限性，仍有相当多的驱动基因未被发现，还有待于进一步探索。已成功研发的EGFR-TKI和ALK-TKI等靶向药物由于原发性或继发性耐药问题也限制了其应用，其耐药机制尚有相当部分未明确，可作为今后研究的突破点。此外，针对肺鳞状细胞癌的驱动基因尚缺乏有效的靶向治疗药物。但相信随着研究的不断突破以及新药的不断研发，这些问题都会迎刃而解，NSCLC的治疗将会步入"个体治疗"新时代。

xiaofeng

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