深度解析肺癌中腫瘤異質(zhì)性及藥物治療策略

1、深度解析肺癌中腫瘤異質(zhì)性及藥物治療策略肺癌是癌癥相關(guān)死亡的主要原因， 5 年生存率不足 17% 。肺癌中小細(xì)胞肺癌（ SCLCs ）占 20% ，非小細(xì)胞肺癌（ NSCLCs ）占 80% ，包括腺癌（ AD ），鱗狀細(xì)胞癌 （SCC ），以及大細(xì)胞癌。腫瘤異質(zhì)性是導(dǎo)致肺癌藥物治療耐藥性的重要原因，也是腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療所需面對(duì)的難題。全面分子表征發(fā)現(xiàn)肺癌的遺傳性和體細(xì)胞基因突變和雜合性。一方面針對(duì)基因融合、變異、甲基化和乙?；⒒?、或蛋白過(guò)表達(dá)等不同選擇靶向治療藥物， 比如 ALK 發(fā)生融合突變使用克唑替尼（ crizotinib ），BRAF V600E突變使用威羅菲尼（ vemurafeni

2、b ），HER2 蛋白陽(yáng)性使用曲妥珠單抗（ trastuzumab ）等。另一方面是基于基因測(cè)序、基因相互作用、基因網(wǎng)絡(luò)及其功能性機(jī)制進(jìn)行藥物聯(lián)合應(yīng)用。藥物聯(lián)用的有效率、毒性和方案選擇往往高度依賴于腫瘤異質(zhì)性。圖 1 肺癌遺傳異與體細(xì)胞變異異質(zhì)性的分子分型遺傳基因變異和遺傳異質(zhì)性對(duì)肺癌易感性基因篩查發(fā)現(xiàn)，具有相似臨床癥狀的病人往往異質(zhì)性降低。 臨床試驗(yàn)通過(guò)對(duì)超過(guò) 30,000例肺癌患者研究發(fā)現(xiàn)，遺傳基因的改變?cè)诜伟┑慕M織分型和組織特異性肺癌易感性起到重要作用。慢性阻塞性肺病具有高肺癌風(fēng)險(xiǎn)，研究者通過(guò)全面的分子表征在慢性阻塞性肺病患者群體身上發(fā)現(xiàn)許多遺傳基因突變，這些基因被認(rèn)為是慢性肺病向肺癌轉(zhuǎn)

3、變的生物標(biāo)志物。種系突變被用于開(kāi)發(fā)單一或聯(lián)合療法，開(kāi)發(fā)新的治療策略，或用于早期診斷和癌癥預(yù)防。一些腫瘤易感基因，諸如BRCA1、 BRCA2、 APC和TP53，對(duì)于臨床診斷和治療非常有價(jià)值。這些易感基因也存在于家族性肺癌的種系突變中。另外，基因突變也可以是由腫瘤引發(fā)的基因變化，并且可以發(fā)展為體細(xì)胞突變。全面分子表征對(duì)于探索腫瘤的遺傳和體細(xì)胞基因變化至關(guān)重要。例如，嗜鉻細(xì)胞瘤和副神經(jīng)節(jié)瘤的全面分子表征顯示8 個(gè)易感基因的致病性種系突變，包括：CSDE1 作為體細(xì)胞突變的驅(qū)動(dòng)基因； HRAS ， RET ， EPAS1 和 NF1 作為四個(gè)已知的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)因素 ;MAML3 ， BRAF ，NGF

4、R 和 NF1 作為疾病融合基因。遺傳性乳腺癌的全面分子表征顯示21 個(gè)基因發(fā)生了42處有害的種系突變， 其中BRCA1或BRCA2占 18，TP53占 3，DNA錯(cuò)配修復(fù)占5，CDH1占 1，范可尼貧血腫瘤相關(guān)通路（一種表現(xiàn)為基因組不穩(wěn)定性的遺傳性綜合征）占 6，其他占9。 TP53 的種系錯(cuò)義改變?cè)蕉?，早發(fā)大腸癌和李法美尼綜合征風(fēng)險(xiǎn)就越高。肺癌患者也有類似遺傳性基因突變情況，其中組織病理分型有明顯差異。體細(xì)胞基因改變和異質(zhì)性關(guān)于腫瘤體細(xì)胞基因突變的全面分子表征的臨床研究近年來(lái)有所增加，為肺癌發(fā)病機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。研究發(fā)現(xiàn)，在SCLC 患者中 TP53 和 RB1 的雙等位基因失活超過(guò)90

5、 和 65 的，而沒(méi)有發(fā)生染色體改變的SCLC 患者中占 100 和 93 。這項(xiàng)里程碑的研究， 使用分子腫瘤學(xué)來(lái)確定分子水平的體細(xì)胞改變，用以分疾病亞型。比如，MET 基因突變， 被認(rèn)為是乳頭狀腎細(xì)胞癌的特異性改變，生殖突變約占 18 。但 MET 及配體在多種腫瘤發(fā)生發(fā)展轉(zhuǎn)移過(guò)程中都起著重要作用。但是MET 的異質(zhì)性往往導(dǎo)致 MET 高表達(dá)的患者對(duì) MET 抑制劑療法耐藥的重要原因。如果 MET 擴(kuò)增在轉(zhuǎn)移灶和原發(fā)灶之間的異質(zhì)性，比如轉(zhuǎn)移灶具有 MET 擴(kuò)增，然而原發(fā)灶不具備， 也往往造成 MET 抑制的失敗。隨著遺傳基因和體細(xì)胞突變的研究加深，也加深了我們對(duì)耐藥性發(fā)生發(fā)展，腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移

6、的認(rèn)識(shí)?；蚪M的不穩(wěn)定性和異質(zhì)性基因組不穩(wěn)定性導(dǎo)致基因突變頻率增加是造成遺傳和體細(xì)胞異質(zhì)性發(fā)生的重要機(jī)制之一。腫瘤增殖過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)源性突變會(huì)導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定性，而機(jī)體中存在著保護(hù)機(jī)制來(lái)維持基因組的穩(wěn)定性和完整性，倆者之間的平衡在癌癥的發(fā)生與發(fā)展過(guò)程中至關(guān)重要。癌癥的基因組不穩(wěn)定性具有空間和時(shí)間多樣性，比如非沉默突變的腫瘤異質(zhì)性， 基因組多樣性， 潛在驅(qū)動(dòng)突變的區(qū)域異質(zhì)性等等。隨著時(shí)間的推移，腫瘤中的酶相關(guān)性突變也會(huì)持續(xù)增加，比如瘤內(nèi)基因拷貝數(shù)、異位和突變累積導(dǎo)致瘤內(nèi)異質(zhì)性?；诨蚪M不穩(wěn)定性的新治療策略可以包括DNA 損傷預(yù)防，DNA 修復(fù)增強(qiáng)，DNA 缺陷修復(fù)， 阻斷中心體聚集或抑制端粒

7、酶活性。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)基因能夠主導(dǎo)基因組不穩(wěn)定性，那么可以作為一個(gè)治療靶點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，KrasLA2在某些遺傳條件下能改變DNA 拷貝復(fù)制數(shù)，在癌癥發(fā)展中起到關(guān)鍵作用。基因組的不穩(wěn)定性與腫瘤的大小有關(guān)。然而，對(duì)于 DNA修復(fù)突變基因的功能障礙如何促成癌癥發(fā)生和進(jìn)展及轉(zhuǎn)移，仍然知之甚少。隨著技術(shù)的進(jìn)步，基因編輯有可能用于基因校正和程序性修復(fù)，并被認(rèn)為是癌癥的未來(lái)療法，是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的希望之一。關(guān)鍵基因的異質(zhì)性許多基因異質(zhì)性影響了藥物的療效甚至決定了耐藥性。比如大家經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)的PIK3CD ，TP53 和 KRAS 三個(gè)基因。 PIK3CD 是肺癌干細(xì)胞特性相關(guān)的信號(hào)通路之一，在肺癌亞型和不同癌癥之間的異

8、質(zhì)性對(duì)新的治療策略的開(kāi)發(fā)具有重要意義。肺癌的致癌過(guò)程可能由PIK3CD ，PIK3R1 或其他 PIK3 亞基發(fā)生突變， PIK3 磷酸化的信號(hào)傳導(dǎo)失控引發(fā)。 PIK3CA 在肺癌中的異質(zhì)性與癌細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性和耐藥性息息相關(guān)。肺癌中的鱗狀細(xì)胞癌起源于基底細(xì)胞，而腺癌則來(lái)源于肺泡上皮細(xì)胞。 PIK3CA 在鱗狀細(xì)胞癌的突變率（ 9% ）高于腺癌（ 3% ），與腺癌相比鱗狀細(xì)胞癌的存活率更差。 PIK3CA 、LKB1 和 p63 等基因突變?cè)?NSCLC 的各個(gè)階段均有觀察到，其突變數(shù)目與肺癌的發(fā)展階段、程度和預(yù)后等因素相關(guān)。此外，這些基因突變的相互作用將導(dǎo)致肺癌發(fā)病加快。 但由于低選擇性、

9、 溶解性、穩(wěn)定性，以及自身藥理學(xué)特性等原因， PIK3 抑制劑離臨床應(yīng)用還有距離。要實(shí)現(xiàn) PIK3 抑制劑的高度特異性，不僅針對(duì)靶分子，還針對(duì)不同類型器官的特異性癌癥是具有挑戰(zhàn)性的。抑癌基因（如 TP53 ，BRAC1 / BRAC2，PTEN ，RB1 和 APC ）在 DNA 損傷和修復(fù)，突變和致癌中起重要作用，其甲基化譜與肺癌患者的臨床預(yù)后相關(guān)。肺癌抑癌基因靶向藥物的開(kāi)發(fā)面臨著準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，遺傳毒性等多個(gè)方面存在挑戰(zhàn)。TP53 突變被認(rèn)為是癌癥的特征，在腫瘤中具有高頻性和敏感性。 TP53 基因的改變可以使細(xì)胞表型轉(zhuǎn)向癌癥特征，增加基因組異質(zhì)性，并使藥物治療脫敏。肺癌患者的TP53 基

10、因突變后異質(zhì)性變高，預(yù)后變差，病理類型和臨床分期特點(diǎn)也存在不同。盡管至今TP53 靶向藥物由于毒性問(wèn)題飽受爭(zhēng)議，但仍然不失為一種有效的藥物治療策略。臨床前實(shí)驗(yàn)表明 MDM2-p53 結(jié)合相互作用的小分子抑制劑與順鉑等化療藥聯(lián)用，可以有效抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。對(duì)聯(lián)合治療敏感的癌細(xì)胞 95 以上有 TP53 突變，并且聯(lián)合治療比單藥治療更有效。與單用順鉑相比， p53 依賴性的藥物聯(lián)合治療更為有效。許多 TP53 調(diào)節(jié)劑已經(jīng)作為候選藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)，如APR-246 ，MK-1775 ，ALT-801 ，Kevetrin ，SGT-53 ，Alisertib ， AT9283 ， ENMD-2076

11、和 AMG900 等。 KRAS 是癌癥中最常見(jiàn)的突變致癌基因和主要致癌驅(qū)動(dòng)因子之一，并且KRAS異質(zhì)性在癌細(xì)胞對(duì)靶向藥物的耐藥性中起著重要作用。約 30的肺腺癌患者存在KRAS突變。腫瘤抑制因子（例如p53或LKB1）的突變基因和致癌驅(qū)動(dòng)因子（例如KRAS）之間的相互作用，可以調(diào)節(jié)靶向藥物和肺癌免疫檢查點(diǎn)抑制劑的藥物應(yīng)答。 KRAS 與其他驅(qū)動(dòng)因子的相互作用，使得適應(yīng)性ATP 結(jié)合蛋白質(zhì)組和激酶對(duì)治療的反應(yīng)呈現(xiàn)多樣性和多變性。或許針對(duì)致癌基因突變的治療策略應(yīng)該包括靶向抑癌基因作為共同靶向策略。精準(zhǔn)自我驗(yàn)證系統(tǒng)盡管肺癌靶向治療已經(jīng)取得進(jìn)展， 如 EGFR 抑制劑的發(fā)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)，但實(shí)現(xiàn)肺癌的精準(zhǔn)藥

12、物治療仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。在化療失敗后，一線靶向治療策略應(yīng)該視肺癌患者的EGFR 突變情況而定， 如果突變存在，則用 EGFR 抑制劑（如吉非替尼、 厄洛替尼和阿法替尼）進(jìn)行治療。在第一代靶向藥產(chǎn)生耐藥性后，應(yīng)使用新的靶向藥物。如第三代 EGFR 抑制劑奧斯替尼（ osimertinib ）對(duì) T790M 二級(jí)突變有更好的效果。 臨床試驗(yàn)已經(jīng)證明， 聯(lián)合治療對(duì)除 T790M 突變以外的幾種耐藥機(jī)制均具有優(yōu)勢(shì)。這些策略是基于通過(guò)二代測(cè)序獲得的目的基因突變來(lái)設(shè)計(jì)和提出的，但是它們的可行性并沒(méi)有進(jìn)一步驗(yàn)證。這樣的策略高度依賴于臨床經(jīng)驗(yàn)和對(duì)目標(biāo)療法，個(gè)體化醫(yī)療和精密醫(yī)學(xué)的個(gè)人理解。圖 2 肺癌藥物傳統(tǒng)治療決

13、策以及基于精準(zhǔn)自我驗(yàn)證系統(tǒng)的治療決策和藥物開(kāi)發(fā)肺癌的復(fù)雜性，包括癌細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)，基因突變，腫瘤干細(xì)胞和EMT-MET轉(zhuǎn)化等，使得治療策略比預(yù)期的更困難。此外，腫瘤微環(huán)境和代謝產(chǎn)物在進(jìn)展過(guò)程中影響基因突變和異質(zhì)性，并對(duì)肺癌細(xì)胞對(duì)治療的反應(yīng)性有影響。為解決上述困局，或許可以考慮基于臨床實(shí)踐和分子基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自我驗(yàn)證系統(tǒng)。臨床表型（如患者的癥狀，體征，生化指標(biāo)，影像學(xué)檢查和治療反應(yīng)）可作為臨床生物信息學(xué)的第一優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)。在手術(shù)或活檢時(shí)從肺癌患者的肺腫瘤中分離和收集癌細(xì)胞，并作為活細(xì)胞回收并培養(yǎng)，作為體外篩選和驗(yàn)證系統(tǒng)。臨床醫(yī)生可以根據(jù)腫瘤切除或活檢后立即測(cè)量所得的基因變化和異質(zhì)性的生物信息學(xué)結(jié)果，為該特定肺癌患者制定具體的治療策略。然后在患者自身的活細(xì)胞中驗(yàn)證基于靶標(biāo)的單一療法或聯(lián)合療法的可行性。這個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)患者自身的基因測(cè)序和細(xì)胞對(duì)治療方案進(jìn)行驗(yàn)證，而不是根據(jù)猜測(cè)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定策略。但是來(lái)自患者分離所得的癌細(xì)胞的有限數(shù)量，難以滿足對(duì)所有不同方案的驗(yàn)證， 大大限制了這個(gè)系統(tǒng)的效率。 “每天10 分鐘，癌度快報(bào)為您奉上腫瘤領(lǐng)域最新最全的資訊，前沿信息、藥物最新臨床、群聊經(jīng)典案例、專家大咖點(diǎn)評(píng)面面俱到！我們每天 100%