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[学习交流] 肺鳞癌分子靶点研究进展--陶丹,石远凯,韩晓红

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肺癌是全球范围内癌症相关性死亡的首位原因,导致全世界每年约150万患者死亡。非小细胞肺癌(NSCLC)约占每年新诊断肺癌的85%,其组织学类型主要包括腺癌(50%)和鳞癌(30%)。肺鳞癌是仅次于肺腺癌的NSCLC组织学类型,与吸烟紧密相关,导致全世界每年约40万患者死亡。随着驱动基因的发现及其靶向抑制剂的临床应用,如表皮生长因子受体(EGFR)和间变性淋巴瘤激酶(ALK)融合基因等,肺腺癌的个体化治疗取得了显著的进展。但迄今肺鳞癌尚无应用于临床的分子靶点。目前,肺鳞癌的治疗仍采用以铂类为基础的化疗,而针对肺腺癌的表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)、ALK抑制剂、贝伐单抗等靶向药物均对肺鳞癌的疗效欠佳。因此,寻找针对肺鳞癌的分子靶点成为目前研究的关键。
随着肿瘤个体化治疗的发展,分子靶点检测技术取得了巨大的进展,其中新一代测序技术尤为引人注目。新一代测序技术主要包括全基因组测序、全外显子组测序和目标区域测序,具有通量大、时间短、精确度高和信息量丰富等优点。目前,已有研究者采用全基因组测序和全外显子组测序对肺鳞癌样本进行检测,全面分析了肺鳞癌遗传改变谱,为肺鳞癌的靶向治疗提供了潜在的分子靶点。我们旨在综述近年来肺鳞癌分子靶点相关的研究进展,以期为肺鳞癌的分子靶向治疗提供临床指导。
1.FGFR基因扩增成纤维细胞生长因子受体1(FGFR1)是FGFR酪氨酸激酶家族(包括FGFR1-4)成员之一,参与机体胚胎发育、细胞增殖、分化和血管生成等生理功能。FGFR1基因通过扩增、点突变或易位等异SAS常遗传改变而导致肿瘤细胞的生长、存活和化疗耐药等。Weiss等采用荧光原位杂交(FISH)法检测了153例肺鳞癌组织样本,发现22%(34/153)的肺鳞癌患者出现了FGFR1基因扩增,而在581例非鳞癌患者中,仅1%(6/581)的患者出现了FGFR1基因扩增,提示FGFR1基因扩增可能是肺鳞癌较为特异的分子标志物。该研究小组进一步在裸鼠致瘤模型中发现FGFR1抑制剂PD173074可使携有FGFR1基因扩增的肿瘤明显缩小。Dutt等发现具有FGFR1基因扩增的NSCLC细胞系的生长依赖于FGFR1的活性,采用FGFR1特异的shRNAs或FGFR小分子抑制剂处理含有FGFR1基因扩增的细胞系,可导致细胞的增殖抑制。上述两项研究提示FGFR1基因扩增是肺鳞癌的常见分子标志物,同时提示FGFR1基因扩增是肺鳞癌潜在药物治疗靶点。目前,已有多项研究探讨了FGFR1基因扩增在肺鳞癌患者中的临床病理特征及其预后意义。Kim等采用FISH技术检测了262例肺鳞癌患者的组织样本,发现正吸烟、曾吸烟和从不吸烟患者的FGFR1基因扩增发生率分别为28.9%、2.5%和0%,提示FGFR1基因扩增与吸烟具有较强的相关性。同时还发现,具有FGFR1基因扩增的肺鳞癌患者预后显著差于不具有FGFR1基因扩增的患者[无疾病生存时间(DFS):26.9vs.94.6个月;总生存时间(OS):51.2∶115个月]。多因素分析发现,FGFR1基因扩增是复发和死亡的显著独立预后影响因子[adjusted hazard ratio(AHR):2.24;95%CI,1.45~3.45;P<0.001;AHR:1.83;95%CI:1.15~2.89;P<0.01]。但另外几项研究并未发现FGFR1基因扩增与肺鳞癌患者预后的相关性。不同研究结果存在差异,可能与FGFR1基因扩增的判读标准或种族差异有关,仍需大样本量研究证实。目前,多个针对FGFR1基因扩增的靶向药物正在进行临床试验,主要包括AZD4547、BGJ398、LY2874455、Brivanib和Dovitinib等。其中,Dovitinib治疗具有FGFR1基因扩增的肺鳞癌患者的Ⅱ期临床试验(NCT01861197)最为引人关注。该研究入组的患者为组织学确认的鳞状非小细胞肺癌、既往接受过一线或二线化疗、具有FGFR1基因扩增(FISH基因拷贝数>5)、年龄≥20岁及ECOG评分0~2,给药方法为Dovitinib 500mg/d,每周连续用药5d,停药2d,直到肿瘤进展。AZD4547治疗化疗后进展的、具有FGFR1或FGFR2基因扩增的肺鳞癌患者的Ⅱ期临床试验(NCT01795768)同样引人关注。期待这些临床研究结果能为肺鳞癌患者靶向治疗翻开新的篇章。
2.PIAKT信号传导通路PI3K/AKT信号通路是一个主要的致癌信号通路,可调节细胞增殖、分化、血管发生等。研究发现PI3KCA的突变或扩增在肺鳞癌中的发生率较肺腺癌高。PI3KCA突变在肺鳞癌中的发生率为3.6%~6.5%,而PI3KCA扩增的发生率为33%~43%。一项临床研究结果显示,具有PI3KCA突变的患者对PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂的反应较不具有突变者好(35%∶5%,P<0.001),提示PI3KCA突变是PI3KCA抑制剂在肺鳞癌中疗效预测分子标志。PTEN属抑癌基因,具有磷酸酶活性,可负性调节PI3K/AKT/mTOR通路,其表达缺失可激活此信号通路,促进癌细胞的生长和增殖。研究报道,PTEN突变/缺失在肺鳞癌中的发生率为15%~28%。Yanagawa等采用免疫组织化学法(IHC)检测了44例肺鳞癌患者中PTEN蛋白表达情况,结果显示59%(26/44)的患者出现了PTEN表达缺失,显著高于肺腺癌患者(34%,32/94,P=0.009)。多因素回归分析显示,PTEN表达缺失在肺腺癌中是较差预后的独立影响因子,而在肺鳞癌中并未发现其与生存预后的显著相关性。另外,有研究报道PTEN缺失与厄洛替尼治疗EGFR突变NSCLC的较差疗效相关。AKT1是PI3K/AKT信号通路中的活性中心,E17K突变是AKT1基因最常见的突变之一,可导致PI3K/AKT信号通路的活化,具有促进肿瘤细胞的生长、增殖、抑制肿瘤细胞凋亡等作用。Malanga等研究显示,E17K突变在肺鳞癌中发生率约为5.6%(2/36),而在肺腺癌中并未发现该基因突变(0/53),提示E17K突变可作为肺鳞癌靶向治疗的靶标。Rekhtman等检测了95例经IHC确诊的肺鳞癌的基因突变状态,未发现EGFR/KRAS突变,但发现4%(4/95)的患者存在PIK3CA突变,1%(1/95)患者存在AKT1突变。该研究结果为PIK3CA突变和AKT1突变作为肺鳞癌特异的分子靶点提供了依据。目前,针对AKT基因突变的靶向药物正在临床研究中,包括GSK690693、GSK2141795和Mk2206等。具有AKT突变的肺鳞癌患者能否从AKT抑制剂的治疗中获益,需要后续临床试验数据提供证据。
3.DDR突变盘状结构域受体(discoidin domain receptor 2,DDR2)的编码基因位于1q23.3,是一种受体酪氨酸激酶,可促进肿瘤细胞的增殖、存活和迁移。DDR2突变可改变激酶活性,改变DDR2的位置及其与配体的结合,促进肿瘤的发生和发展。DDR2突变见于不同类型的恶性肿瘤,在NSCLC中可见DDR2激酶结构域和非激酶结构域的突变。Hammerman等对290例肺鳞癌组织样本进行了测序分析,发现DDR2基因突变在肺鳞癌中的发生率为3.8%。进一步体外研究发现RNA干扰技术沉默DDR2基因或DDR2激酶抑制剂达沙替尼(dasatinib)能够明显抑制具有DDR2突变细胞系的增殖。目前,DDR2抑制剂主要包括达沙替尼、尼洛替尼(nilotinib)和伊马替尼(imatinib)。尽管DDR2在肺鳞癌中的突变率不高,但针对肺鳞癌中DDR2突变的临床试验已经开展,如Dasatinib治疗具有DDR2突变的ⅢB或Ⅳ期肺鳞癌患者的Ⅱ期临床试验(NCT01491633)。如果研究证实DDR2抑制剂对含有DDR2突变的肺鳞癌患者具有较好疗效,将会为该分子亚型患者的治疗带来福音。
4.PDGFR-α基因扩增或突变血小板源性生长因子受体(PDGFR)属受体酪氨酸激酶,分为PDGFR-α和PDGFR-β两种结构相似的受体亚型,在正常机体的细胞增殖和血管生成方面发挥重要作用,而在多种人肿瘤细胞中呈高表达状态。PDGFR的过度激活,可增强细胞的增殖转化能力,从而促进肿瘤的发生和发展。研究报道,含有PDGFR-α基因的染色体片段4q12扩增在肺鳞癌中的发生率为9%。目前已有多个针对PDGFR-α的多靶点抑制剂,包括苏尼替尼(sunitinib)、索拉非尼(sorafenib)和伊马替尼(imatinib)等。尽管对抗PDGFR-α靶向治疗抱以巨大的希望,但一项随机Ⅲ期临床试验结果显示,索拉菲尼联合以铂类为基础的化疗并未改善晚期NSCLC患者的生存,且索拉菲尼的联合应用增加了部分肺鳞癌患者的死亡风险。而另一个选择性针对PDGFR-α的靶向药物(crenolanib),正在进行Ⅱ期临床试验(NCT01229644,NCT01243346),期待该研究结果能为改善患者生存提供阳性数据。
5.SOX基因扩增性别决定区Y框蛋白2(SRY-related HMG-box,SOX2)是SOX基因家族的一个成员,存在于染色体3q26.33位点,在胚胎早期发育过程中调控胚胎干细胞多潜能性和自我更新能力。同时,SOX2被认为是一种潜在的驱动基因,其在多种恶性肿瘤中的异常改变可能促进肿瘤的发生和进展。SOX2基因扩增在肺鳞癌中的发生率为8%~42%。癌症基因组图谱研究网络组(The Cancer Genome Atlas ResearchNetwork,TCGA)和Kim等采用全基因组测序和全外显子测序研究肺鳞癌患者的遗传特征,结果发现SOX2基因扩增的发生率分别为21%和42%。Wilbertz等采用FISH法和IHC法分别检测了来自两个独立队列的891例NSCLC患者的SOX2基因扩增和蛋白表达情况,结果显示,SOX2低水平和高水平扩增在肺鳞癌中的发生率分别为68%和8%,而在肺腺癌中仅为6%和0%;IHC检测发现,SOX2在肺鳞癌中的表达水平显著高于肺腺癌(P<0.001)。在肺鳞癌中,SOX2基因扩增与低的肿瘤分级显著相关,而SOX2高表达则与年轻、肿瘤直径小、淋巴血道侵袭和转移发生概率低相关。生存分析发现,SOX2的高表达在肺鳞癌中是一个较长OS的预测标志物。目前尚无针对SOX2扩增的靶向药物。
6.EGFR基因扩增和EGFR突变EGFR敏感突变(第19号外显子缺失和L858R点突变)常出现于肺腺癌,含有这些突变的患者对EGFR-TKI具有较好的反应,而肺鳞癌中鲜有这些突变。但研究发现肺鳞癌中EGFR基因常出现拷贝数变异和第Ⅲ类EGFR缺失突变(EGFRⅧ)。多项研究显示肺鳞癌中EGFR基因扩增和蛋白质过表达显著高于肺腺癌。Dacic等和Sholl等采用FISH法检测了肺鳞癌中EGFR基因状态,结果发现EGFR基因扩增率分别为13.3%(2/15)和14.9%(10/67)。2012年TCGA通过全基因组和全外显子组测序发现9%的肺鳞癌患者出现EGFR基因扩增。尽管研究显示EGFR过表达与较差的预后相关,但并未发现EGFR过表达与EGFR-TKI疗效的相关性。一项Ⅲ期临床研究评估了单纯化疗或化疗联合抗EGFR抗体-西妥昔单抗的疗效,结果显示在联合西妥昔单抗组中,EGFR过表达可能与更好的疗效相关,但尚无进一步研究验证该发现。EGFR基因外显子2-7的第Ⅲ类(EGFRⅧ)缺失突变导致配体二聚体形成并促进磷酸化激活,在肺鳞癌中其突变发生率约为5%~8%。Ji等检测了EGFR Ⅷ突变在NSCLC中的发生率,结果发现肺鳞癌中的该突变的发生率为5%(3/56),而在123例肺腺癌中并未发现该突变。在动物模型研究中发现,EGFRⅧ缺失突变蛋白的表达促进了NSCLC的发展,而应用不可逆EGFR抑制剂能使肿瘤获得缓解。另一项研究检测了252例肺癌患者,发现8例患者存在EGFRⅧ突变,所有携有该突变的患者均为吸烟男性,其中7例为肺鳞癌。目前尚无针对EGFR拷贝数变异和EGFR Ⅷ突变的靶向药物。由于EGFR Ⅷ的激酶区与野生型EGFR的激酶区对可逆的EGFR抑制剂,如厄洛替尼或吉非替尼,具有相同的亲和性,临床前研究显示厄洛替尼/吉非替尼对EGFRⅧ突变没有显著的治疗活性。但具有EGFR Ⅷ的肿瘤依赖EGFR信号通路,因此,这类肿瘤可能对抑制EGFR信号通路的药物敏感。
7.HER基因扩增原癌基因人类表皮生长因子受体2(HER2)基因,即c-erbB-2基因,位于第17号染色体q2l上,该基因分为胞外段、跨膜区和胞内段3部分,编码相对分子质量为185kb的具有跨膜酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白。HER2基因扩增和过表达激活与多种恶性肿瘤的发生发展相关,并且与肿瘤较差的预后相关。Grob等采用FISH法检测了526例肺癌患者的HER2基因状态,结果发现3%(17/526)的患者出现HER2基因扩增,主要发生在腺癌(6%)和大细胞癌(4%),而肺鳞癌中未发现HER2扩增。而TCGA的关于肺鳞癌的全基因组测序研究发现,4%的肺鳞癌患者存在HER2基因扩增。因此,HER2在肺鳞癌中的确切扩增率及针对HER2的靶向药物是否对HER2扩增肺鳞癌患者有效仍需进一步研究揭示。
8.细胞周期依赖性激酶抑制基因CDKN基因缺失CDKN2A是一种重要的抑癌基因,位于染色体9p21,属于细胞周期依赖性激酶抑制因子基因家族,在细胞增殖和凋亡过程中起重要作用。CDKN2A基因编码两种不同的抑癌蛋白,一种是细胞周期依赖性激酶抑制蛋白p16INK4a,另一种是可变读框基因(ARF)p14ARF产物。p16INK4a/p14ARF基因变异,包括p16INK4a/p14ARF基因的纯合性缺失、杂合性缺失、突变和启动子高甲基化,见于多种恶性肿瘤中。2012年,TCGA采用全基因组测序和全外显子组测序检测了176例肺鳞癌患者基因变异情况,结果发现72%的患者存在CDKN2A失活性改变,包括21%甲基化导致的表观遗传沉默,18%失活性突变,4%外显子1β跳跃和29%同质性缺失。尽管CDKN2A基因突变和缺失在肺鳞癌中的发生率较高,但目前尚无针对该分子的靶向药物。
9.CCND基因扩增细胞周期素D1(CCND1)属癌基因,位于染色体11q13,编码cyclin D1。在正常细胞中,cyclin D1在G1早期产生,可通过依赖CDK途径和不依赖于CDK途径参与对细胞周期G1/S转化期的调控。在肿瘤细胞中,CCND1基因除参与细胞周期调控外,还参与肿瘤的侵袭并与化疗和放疗的疗效相关。CCND1基因异常可出现于多种肿瘤中,包括肺癌、食管癌和乳腺癌等。2012年TCGA关于肺鳞癌的研究显示,176例肺鳞癌中有12.5%(22/176)的患者出现了CCND1基因扩增。目前,关于CCND1在肺鳞癌中的遗传改变情况的研究较少,需要大样本量研究进一步揭示其在肺鳞癌中的临床意义。
随着二代测序技术的广泛应用,肺鳞癌的基因组学特征得以发现,使肺鳞癌的靶向治疗紧跟肺腺癌的发展步伐,成为目前肺癌基础和临床研究热点。肺鳞癌中潜在驱动基因也相继被发现,包括:FGFR1基因扩增、PI3KCA突变、PTEN突变/缺失、PDGFRα基因扩增/突变、DDR2基因突变、SOX2基因扩增、EGFR基因扩增或EGFRⅧ突变、HER2基因扩增、CDKN2A缺失、CCND1基因扩增等。目前公认的最具潜力的靶点分子为FGFR1基因扩增,已成为肺鳞癌个体化治疗靶点的首要选择。迄今,已经开展了多项针对以上分子靶点的临床研究。尽管这些研究仅处于发现或探索阶段,但我们相信这些试验数据将为肺鳞癌分子靶向治疗提供新的思路和方向。
参考文献(略)
本文转自《中华病理学杂志》Chinese Journal of Pathology--2015年6月(第44卷第6期)

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 楼主| 发表于 2016-1-29 21:14:12 | 显示全部楼层
作者:陶丹,石远凯(通信作者),韩晓红
作者单位:中国医学科学院;北京协和医学院;肿瘤医院内科;抗肿瘤分子靶向药物临床研究北京市重点实验室
基金项目:
国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA02A110);
国家重大新药创制科技重大专项资助项目(2012ZX09303012);
国家自然科学基金(81372384,81472752);
北京市科技计划(D141100000214005);
北京市科技计划(D141100000214003);
北京市自然科学基金重点项目(7141010);
抗肿瘤分子靶向药物临床研究北京市重点实验室2012年度阶梯计划项目(Z121102009212055);
高等学校博士学科点专项科研基金(20131106130004)
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