深度解析肺癌中腫瘤異質性及藥物治療策略

1、深度解析肺癌中腫瘤異質性及藥物治療策略肺癌是癌癥相關死亡的主要原因， 5 年生存率不足 17% 。肺癌中小細胞肺癌（ SCLCs ）占 20% ，非小細胞肺癌（ NSCLCs ）占 80% ，包括腺癌（ AD ），鱗狀細胞癌 （SCC ），以及大細胞癌。腫瘤異質性是導致肺癌藥物治療耐藥性的重要原因，也是腫瘤精準醫(yī)療所需面對的難題。全面分子表征發(fā)現(xiàn)肺癌的遺傳性和體細胞基因突變和雜合性。一方面針對基因融合、變異、甲基化和乙?；?、畸形、或蛋白過表達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 蛋白陽性使用曲妥珠單抗（ trastuzumab ）等。另一方面是基于基因測序、基因相互作用、基因網(wǎng)絡及其功能性機制進行藥物聯(lián)合應用。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性。圖 1 肺癌遺傳異與體細胞變異異質性的分子分型遺傳基因變異和遺傳異質性對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性降低。 臨床試驗通過對超過 30,000例肺癌患者研究發(fā)現(xiàn)，遺傳基因的改變在肺癌的組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險，研究者通過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，這些基因被認為是慢性肺病向肺癌轉

3、變的生物標志物。種系突變被用于開發(fā)單一或聯(lián)合療法，開發(fā)新的治療策略，或用于早期診斷和癌癥預防。一些腫瘤易感基因，諸如BRCA1、 BRCA2、 APC和TP53，對于臨床診斷和治療非常有價值。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)展為體細胞突變。全面分子表征對于探索腫瘤的遺傳和體細胞基因變化至關重要。例如，嗜鉻細胞瘤和副神經(jīng)節(jié)瘤的全面分子表征顯示8 個易感基因的致病性種系突變，包括：CSDE1 作為體細胞突變的驅動基因； HRAS ， RET ， EPAS1 和 NF1 作為四個已知的互補驅動因素 ;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錯配修復占5，CDH1占 1，范可尼貧血腫瘤相關通路（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 的種系錯義改變越多，早發(fā)大腸癌和李法美尼綜合征風險就越高。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。體細胞基因改變和異質性關于腫瘤體細胞基因突變的全面分子表征的臨床研究近年來有所增加，為肺癌發(fā)病機制提供了新的見解。研究發(fā)現(xiàn)，在SCLC 患者中 TP53 和 RB1 的雙等位基因失活超過90

5、 和 65 的，而沒有發(fā)生染色體改變的SCLC 患者中占 100 和 93 。這項里程碑的研究， 使用分子腫瘤學來確定分子水平的體細胞改變，用以分疾病亞型。比如，MET 基因突變， 被認為是乳頭狀腎細胞癌的特異性改變，生殖突變約占 18 。但 MET 及配體在多種腫瘤發(fā)生發(fā)展轉移過程中都起著重要作用。但是MET 的異質性往往導致 MET 高表達的患者對 MET 抑制劑療法耐藥的重要原因。如果 MET 擴增在轉移灶和原發(fā)灶之間的異質性，比如轉移灶具有 MET 擴增，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胞突變的研究加深，也加深了我們對耐藥性發(fā)生發(fā)展，腫瘤復發(fā)和轉移

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

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

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

9、 溶解性、穩(wěn)定性，以及自身藥理學特性等原因， PIK3 抑制劑離臨床應用還有距離。要實現(xiàn) PIK3 抑制劑的高度特異性，不僅針對靶分子，還針對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，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后相關。肺癌抑癌基因靶向藥物的開發(fā)面臨著準確性和穩(wěn)定性，遺傳毒性等多個方面存在挑戰(zhàn)。TP53 突變被認為是癌癥的特征，在腫瘤中具有高頻性和敏感性。 TP53 基因的改變可以使細胞表型轉向癌癥特征，增加基因組異質性，并使藥物治療脫敏。肺癌患者的TP53 基

10、因突變后異質性變高，預后變差，病理類型和臨床分期特點也存在不同。盡管至今TP53 靶向藥物由于毒性問題飽受爭議，但仍然不失為一種有效的藥物治療策略。臨床前實驗表明 MDM2-p53 結合相互作用的小分子抑制劑與順鉑等化療藥聯(lián)用，可以有效抑制癌細胞的生長。對聯(lián)合治療敏感的癌細胞 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)作為候選藥物進入臨床試驗，如APR-246 ，MK-1775 ，ALT-801 ，Kevetrin ，SGT-53 ，Alisertib ， AT9283 ， ENMD-2076

11、和 AMG900 等。 KRAS 是癌癥中最常見的突變致癌基因和主要致癌驅動因子之一，并且KRAS異質性在癌細胞對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動因子（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抑制劑的藥物應答。 KRAS 與其他驅動因子的相互作用，使得適應性ATP 結合蛋白質組和激酶對治療的反應呈現(xiàn)多樣性和多變性?；蛟S針對致癌基因突變的治療策略應該包括靶向抑癌基因作為共同靶向策略。精準自我驗證系統(tǒng)盡管肺癌靶向治療已經(jīng)取得進展， 如 EGFR 抑制劑的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)，但實現(xiàn)肺癌的精準藥

12、物治療仍是一個挑戰(zhàn)。在化療失敗后，一線靶向治療策略應該視肺癌患者的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）進行治療。在第一代靶向藥產(chǎn)生耐藥性后，應使用新的靶向藥物。如第三代 EGFR 抑制劑奧斯替尼（ osimertinib ）對 T790M 二級突變有更好的效果。 臨床試驗已經(jīng)證明， 聯(lián)合治療對除 T790M 突變以外的幾種耐藥機制均具有優(yōu)勢。這些策略是基于通過二代測序獲得的目的基因突變來設計和提出的，但是它們的可行性并沒有進一步驗證。這樣的策略高度依賴于臨床經(jīng)驗和對目標療法，個體化醫(yī)療和精密醫(yī)學的個人理解。圖 2 肺癌藥物傳統(tǒng)治療決

13、策以及基于精準自我驗證系統(tǒng)的治療決策和藥物開發(fā)肺癌的復雜性，包括癌細胞的表觀遺傳學，基因突變，腫瘤干細胞和EMT-MET轉化等，使得治療策略比預期的更困難。此外，腫瘤微環(huán)境和代謝產(chǎn)物在進展過程中影響基因突變和異質性，并對肺癌細胞對治療的反應性有影響。為解決上述困局，或許可以考慮基于臨床實踐和分子基礎實現(xiàn)精準自我驗證系統(tǒng)。臨床表型（如患者的癥狀，體征，生化指標，影像學檢查和治療反應）可作為臨床生物信息學的第一優(yōu)先級數(shù)據(jù)。在手術或活檢時從肺癌患者的肺腫瘤中分離和收集癌細胞，并作為活細胞回收并培養(yǎng)，作為體外篩選和驗證系統(tǒng)。臨床醫(yī)生可以根據(jù)腫瘤切除或活檢后立即測量所得的基因變化和異質性的生物信息學結果，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胞中驗證基于靶標的單一療法或聯(lián)合療法的可行性。這個系統(tǒng)可以根據(jù)患者自身的基因測序和細胞對治療方案進行驗證，而不是根據(jù)猜測和經(jīng)驗來制定策略。但是來自患者分離所得的癌細胞的有限數(shù)量，難以滿足對所有不同方案的驗證， 大大限制了這個系統(tǒng)的效率。 “每天10 分鐘，癌度快報為您奉上腫瘤領域最新最全的資訊，前沿信息、藥物最新臨床、群聊經(jīng)典案例、專家大咖點評面面俱到！我們每天 100%