结直肠癌分子靶向治疗疗效预测分子的研究现状

结直肠癌分子靶向治疗疗效预测分子的研究现状
四川大学华西医院肿瘤中心　　毕　锋　　李　秋

　　近几年来，大肠癌的分子靶向治疗取得长足的进步，其确切的疗效得到了大家的公认。但与此同时，我们看到分子靶向药物的使用指征仍然是通过传统上大批盲目的临床试验所得出的所谓循证医学依据，其实质仍然是经验主义。虽然其疗效在部分患者是肯定的，我们同时也看到它们对大部分患者仍然无效。以抗表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)的单克隆抗体Cetuximab为例，其实际有效率仅为15%[1]。
　　与传统的化学治疗不同，分子靶向治疗有明确的靶分子，而现代肿瘤分子生物学的研究已有了雄厚的基础，也就为以分子生物学为基础的肿瘤分子靶向治疗疗效预测提供了可能。因此，如何从分子机制上去探讨、区分乃至有效预测其疗效，应该是下一阶段分子靶向治疗研究的另一个热点。这对于进一步提高疗效、减轻患者经济负担有着不言而喻的意义。
　　目前应用于大肠癌的分子靶向药物主要有以Cetuximab为代表的靶向EGFR治疗和以Bevacizumab为代表的抗肿瘤血管生成治疗。
　　一、靶向EGFR治疗的疗效预测分子
　　EGFR即表皮生长因子受体，为具有酪氨酸激酶活性的170KDa的跨膜糖蛋白。其结构可分为胞外配体结合区、跨膜疏水区和胞内酪氨酸激酶酸区。其配体主要有EGF和TCF-β，双调节蛋白(amphireguin)、表皮素(epiregulin)、betacelluin、肝素结合的表皮生长因子(heparin-bindingEGF，HBEGF)，神经调节素2-α(NRG2-α)。EGFR与配体结合后即形成同源二聚体或与EGFR家族的其他成员形成异源二聚体，进而通过胞内激酶区域的自身磷酸化激活，将信号传到胞内、乃至核内。其重要的下游通路有Ras-Raf-MAPK通路，引起细胞的增殖、转化和迁移等；另外一条重要通路是PTEN-PI3K-AKT通路，主要影响细胞的生存、凋亡、侵袭和迁移等(如图1所示)。此外，应激激活蛋白激酶通路包括PKC、JAK/STAT也参与了EGFR的信号传导。这些通路最终将信号传递到细胞核内引起包括细胞分裂、增殖、生存、凋亡、迁移、浸袭、粘附等一系列生物反应。
　　(一)　EGFR及其配体与疗效预测
　　1、EGFR
　　(1)　EGFR表达：对于一个针对EGFR的分子靶向药物，EGFR的表达水平自然应该成为其疗效预测的最重要指标，然而迄今为止在所有Cetuximab、Panitumumad的II、III期临床试验中，通过免疫组化检测到的EGFR的表达高低均与疗效无关[2]。在一项多中心II期晚期结直肠肿瘤二线治疗中，即使检测不到EGFR表达，Cetuximab与化疗的联合疗效多可达到20%~25%之间[3]。这一现象的原因不清，可能与目前检测的敏感性有关，也可能和EGFR与受体之间的亲和性有关，但EGFR信号传导通路的复杂性显然是其中的重要原因。
　　(2)　EGFR突变：EGFR在亚洲人群中的突变率成就了抗EGFR的小分子靶向药物在亚洲人群的不俗表现。因此受EGFR突变在晚期非小细胞肺癌中对小分子靶向药物易瑞沙的疗效预测作用的启发，自然想到它也应该与抗EGFR单抗在结直肠癌中的治疗疗效有关。但最近的报道显示，EGFR在结直肠癌中的突变率极低(293例中仅有1例)[4]，其他学者也注意了EGFR有意义突变在结直肠癌中为罕见事件，就连在其它肿瘤中频频出现的EGFRvIII类突变在结直肠癌中也非常罕见[5]。因此可以说EGFR突变对分子靶向药物在结直肠癌中疗效预测几无意义。
　　(3)　EGFR激活：BOND研究中，在EGFR阳性的一个亚组中23例伊立替康耐药的病人，用CPT-11和Cetuximab治疗后，磷酸化EGFR(p EGFR)水平高(IHC评分≥7分)的全部7例病人疗效均在SD以上，而IHC小于7分的13例病人中仅有7例(53.8%)获益[6]。提示了活性EGFR与疗效预测的关系。但由于样本量太小，仍需后续研究证实。
　　(4)　EGFR扩增：两个小样本的研究均认为EGFR基因扩增预示着对抗EGFR治疗可能有较好的疗效。Moroni等发现在Cetuximab和Panitumumab治疗效果较好的9例病人中，8例伴有EGFR的基因扩增，而在无效的21例中仅有1例有扩增(P<0.0001)[7]，Romagnani等在10例有效病例中有6例伴有EGFR基因扩增，而无效的17例患者中仅有2人有基因扩增(P<0.05)[8]。
　　2、EGFR配体
　　EGFR的配体较多，有一组研究表明，EGFR配体Epiregulin和Ampniregalin转录增强的患者，预示着其肿瘤细胞对EGFR通路依赖性较强，对抗EGFR靶向治疗疗效也会更好。Epiregulin和Ampniregalin mRNA高表达者PFS分别为103.5天和115.5天，而相应低表达者均为57天，两者差异明显(P值均大于0.0002)[9]。今年ASCO会上，Prenene等报道在K-Ras野生型患者，这两个配体mRNA水平与Cetuximab治疗后的PFS和OS均明显相关，进一步证实了它们在Cetuximab治疗中的疗效预测作用[10]
　　(二)　Ras-Raf-MAPK通路与疗效预测
　　1、K-Ras
　　K-Ras作为EGFR下游最重要的信号节点，其在结直肠癌中的突变率约为35%~40%[11]。在过去的一年，几个大型的临床研究回顾性研究均证实K-Ras突变是抗EGFR单抗治疗的不利因素(见表1)[12,13]。在NCIC CTG和AGITG CO.17研究中[14,15]，Cetuximab作为三线治疗单独用药，结果也显示野生型患者不仅在PFS(3.8个月对1.9个月，P<0.0001)，而且在总生存OS上也比BSC有明显差别(9.5个月对4.8个月，P<0.0001)。而K-Ras突变型患者未在Cetuximab的治疗中获益。在另一项Cetuximab增量试验EVEREST中[16]，也得出了相似的结果。因此，Cetuximab在K-Ras野生型患者无论是单药还是联合用药，无论是与FOLFIRI还是与FOLFOX联合用药，无论在一、二线治疗还是三线治疗均能够获益。而K-Ras野生型的患者却相反。为此，在2009年的NCCN指南中，明确指出结直肠癌治疗使用Cetuximab前必须检测K-Ras状态，只有K-Ras野生型患者方可使用。
　　2、B-Raf
　　B-Raf是Ras下游的效应分子。Nicolantonia对一组79例K-Ras野生型患者进行了B-Raf的检测，11例B-Raf突变患者对联合Cetuximab或Panitumumab的化疗均无效；而68例B-Raf野生型患者中22例有效(占32%，P=0.029)。提示B-Raf也是一个重要的预测分子[17]。在今年的AACR和ASCO大会上，他们都做了连续报道和解读。值得注意的是，K-Ras突变与B-Raf总是不同时存在。这样，联合检测K-Ras和B-Raf突变，将会排除一半不宜使用抗EGFR治疗的患者。

表1　K-Ras突变与Cetuximab(C225)在晚期结直肠癌的疗效

　　(三)　PTEN-PI3K-AKT通路与疗效预测
　　PTEN-PI3K-AKT也是EGFR的重要信号转导通路。如前所述，K-Ras突变约占结直肠癌的40%，而B-Raf突变约占9%，在临床上，约有一半K-Ras、B-Raf的野生型结直肠癌，为什么以Cetuximab为代表的抗EGFR单抗的有效率仅为15%？另外一大部分患者为何对此治疗无效呢？PI3K-AKT通路也许能够解释其中的部分原因。Sartore-Bianchi在一组109例晚期结直肠癌患者中，K-Ras、B-Raf野生型结直肠癌占77例(71%)，其中20例对联合Cetuximab或Panitumumab的治疗有效，该组患者有59例成功进行了PI3K(PCR法)和PTEN(免疫组化法)的检测，在PI3K突变或PTEN表达缺失的27例中，仅有1例有效，而另外32例无突变或/和表达缺失的患者中有17例有效(P<0.001)[18]。在今年的第100届AACR大会上，Nicolantonia等[1]更新总结了132例结直肠癌患者，其中的97例K-Ras野生型患者检测了B-Raf/PI3K/PTEN，分子改变有42例，仅有1例对联合Cetuximab或Panitumumab的治疗有效，而无改变的另一组占35例，有23例对联合治疗有效(P<0.0001)。多因素分析显示，K-Ras突变与联合治疗疗效有关(P=0.0014)；B-Raf突变与PFS(P=0.006)、总生存(P=0.003)明显相关；PI3K突变虽似与总生存无关系，但却与DFS明显相关(P=0.004)；而PTEN表达缺失与联合治疗疗效(P=0.0001)、总生存(P=0.011)均明显相关。
　　(四)　JAK/STAT通路与疗效预测
　　人类肿瘤中，包括结肠癌中，均发现有STAT的激活，在EVERSET研究中，用免疫组化检测磷酸化STAT3初步显示其磷酸化水平增高与治疗获益相关[19]。
　　(五)　FcrR基因多态性与疗效预测
　　最近的研究表明IgG1类抗体的抗肿瘤作用与抗体依赖细胞介导的细胞毒(ADCC)密切相关。ADCC是一种免疫杀伤机制，其过程需要抗体的Fc段与携带有Fc受体的效应细胞(主要是NK细胞核巨噬细胞)结合进而发挥杀伤作用。
　　在这些Fc受体中，FcrR的多态性与结合密切相关，巨噬细胞携带的主要是FcrRIIa(即CD32)，而FcrRIIIa(即CD32)出现NK细胞、单个核细胞和CD8阳性的淋巴细胞，前者常见的多态性是131位的精氨酸变为组氨酸突变，后者常见的突变为FcrRIIIa 158位的苯基丙氨酸突变为缬氨酸，二者的突变已证实可以独立预测Rituximab对滤泡性淋巴瘤的治疗效果。Zhang等的研究32例EGFR表达的患者用Cetuximab治疗后，FcrRIIa131H/H或H/R基因型比R/R基因型有更好的TTP(P=0.037)和治疗反应性；FcrRIIIa158V/F的有效率也有比其他高的趋势(P=0.067)[20]，其确切的作用有待进一步扩大病例数量证实。
　　二、靶向VEGF治疗的疗效预测分子
　　目前应用于结直肠癌的靶向肿瘤血管生成的治疗只有抗VEGF的单克隆抗体Bevacizumab。当靶向EGFR治疗的疗效相关分子研究得如火如荼时，我们对影响Bevacizumab疗效相关分子知之甚少。目前的研究多集中在与血管新生、细胞凋亡、细胞增殖和细胞粘附相关分子的基因多态性上。
　　(一)　K-Ras基因
　　K-Ras也是VEGFR信号转导通路上的重要分子，那么对Cetuximab有重要预测意义的K-Ras基因是否也与Bevacizumab的疗效相关呢？近期研究证实，与Cetuximab不同，当Bevacizumab与IFL联合用于转移性结直肠癌一线治疗时，无论患者K-ras基因是否突变，均可得到生存获益。因此，对K-ras基因突变的患者，建议联合应用Bevacizumab。
　　(二)　其它相关分子
　　南加利福利亚大学癌症中心的Lenz H-J教授连续两年在ASCO年会上报道血管新生和细胞增殖的相关基因的多态性影响Bevacizumab的疗效和生存期。他们从79例接受FOLFOX/BV 或 XELOX/BV治疗的转移性大肠癌患者的外周血提取基因组DNA，以PCR-RFLP分析一系列分子的基因型。结果发现IL-6 G-174C和p53 密码子72 的多态性与Bevacizumab的疗效相关。而且，MMP-9、CXCR-1基因的多态性和PFS相关：具有CXCR-1G+2607C 2 G-等位基因的或MMP-9 C-1562T纯合子患者比具有CXCR-1 G+2607C C-等位基因的或MMP-9 C-1562T杂合子的患者有更长的PFS[21,22]。
　　BOND2为比较cetuximab/ bevacizumab/irinotecan和cetuximab/ bevacizumab对irinotecan耐药的大肠癌患者的II期临床试验。Lenz H-J教授的团队回顾性检测了这些患者EGFR通路上的分子EGF、FCGR2B、Survivin、ADAMS10/17；血管生成通路相关分子Neuropilin-1、HIF-1、Tissue factor和irinotecan代谢相关分子ABCB1、OATPC的多态性。发现在cetuximab/bevacizumab组，HIF-1的多态性和客观疗效显著相关，HIF-1、FCGR2B的多态性和TTP显著相关，OATPC的多态性和OS显著相关。在cetuximab/bevacizumab/irinotecan组，EGF的多态性倾向于和客观疗效有一定相关性[23]。
　　此外，肿瘤血管的形成有赖于循环内皮细胞(Circulating endothelial cells CEC)，它们可以由血管壁脱落或内皮祖细胞(EPC)从骨髓动员至外周循环分化而来。因此，根据CEC来判断肿瘤新生血管的活跃程度和血管靶向治疗的疗效可能具有重要意义。Chatzileontiadou教授在今年6月巴塞罗那召开的第11届世界胃肠道肿瘤大会上报道：化疗联合Bevacizumab治疗获益的患者，其基线时的CEC数较高而治疗后显著下降，对于缓解者，该差异更明显。与达疾病稳定的患者或未缓解患者相比，aCEC在缓解患者中也有类似发现[24]。
　　目前，血管生成抑制剂包括还没有公认的、特异性的疗效预测指标，上述研究多为小样本、回顾性研究，距离临床应用还有一定距离。
　　肿瘤分子靶向治疗疗效预测分子的研究方兴未艾。深入进行相关研究将帮助我们认识肿瘤、治疗肿瘤，特别是准确、适时、合理应用越来越多的、价格昂贵抗肿瘤分子靶向药物，在追求疗效最大化的同时使成本最小化，使之更好地造福于患者和社会。
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