肺鳞癌靶向治疗研究现状

Abstract

随着肺癌驱动基因研究的逐步深入，肺癌靶向治疗已取得较大进展。与肺腺癌相比，肺鳞癌的靶向治疗进展明显滞后。对肺腺癌临床疗效确切的靶向药物，如：表皮生长因子受体-酪氨酸激酶抑制剂（epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor, EGFR-TKI）、棘皮类微管相关样蛋白-4（echinodern microtubule-associated-protein-like 4, EML4）-间变型淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase, ALK）融合基因抑制剂等，均对肺鳞癌疗效欠佳，目前肺鳞癌缺少有效的靶向治疗药物。因此，迫切需要对肺鳞癌的驱动基因和靶向治疗进行更深入的研究。本文将对肺鳞癌靶向治疗的研究现状作一综述。

肺癌死亡率居全球恶性肿瘤之首，在我国肺癌发病率呈现逐年上升趋势，年平均增长1.63%。继表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor, EGFR-TKI）、抗EGFR单克隆抗体、肿瘤血管生成抑制药之后，克唑替尼（crizotinib）——靶向ALK和间叶组织上皮样变（mesenchymal-epithelial transition, MET）的小分子TKI，在肺腺癌的靶向治疗中显示出较好的临床疗效，但这些药物均对肺鳞癌疗效欠佳。

近年来，二代测序技术（Deep Sequence）用于肺鳞癌的研究，通过对肺鳞癌组织的全基因组和全外显子测序，纤维母细胞生长因子受体1（fibroblast growth factor receptor 1, FGFR1）扩增、盘状结构域受体2（discoidin domain receptor2, DDR2）突变、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K）通路改变、大鼠Kelch样ECH相关蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1, KEAP1）和小鼠核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid-derived 2-like 2, NFE2L2）突变、SOX2扩增和TP63扩增等肺鳞癌驱动基因被陆续发现，为肺鳞癌的靶向治疗开创了新纪元。肺鳞癌的潜在靶点见图 1。

1.

肺鳞癌的分子分型与驱动基因分析³⁵

Molecular analysis of squamous cell lung cancer

1. FGFR1基因扩增

FGF/FGFR信号通路在胚胎发育、组织稳态、组织修复、伤口愈合和炎症等生理过程中发挥重要作用。FGFR与FGF配体结合，该家族有5个成员，其中FGFR1-4是单次跨膜的酪氨酸激酶受体。FGF配体家族有18个成员，分为激素样FGF（如FGF19, 21, 23）和经典的FGF（如FGF1-10, 16-18, 20），其中FGFR配体1缺乏酪氨酸激酶结构域。FGFs生物学功能广泛，包括营养神经、血管生成、诱导干细胞分化、组织修复和成骨。

FGFR1扩增是肺鳞癌的标志性改变之一。Weiss等^[1]通过对155例原发肺鳞癌样本进行单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）分析，发现染色体8p12位点的扩增很重要，并借助荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）的方法检测了153例肺鳞癌样本，得出FGFR1的扩增频率为22%。Dutt等^[2]用SNP微阵列分析了57例肺鳞癌样本，发现21%的肺鳞癌有FGFR1扩增，而腺癌仅为3%。这两项研究都证实，具有FGFR1扩增的细胞系，细胞的生长依赖于FGFR1介导的信号通路。

Weiss等^[1]在异种移植FGFR1扩增肺癌细胞系的小鼠模型中观察到，使用FGFR抑制剂——PD173074治疗后肿瘤消退。一例FGFR1扩增的肺癌患者经过治疗，8周时靶病灶缩小33%，12周时同样观察到病灶缩小^[3]。关于选择性FGFR1 TKI（AZD4547, BGJ398）的早期临床研究目前还在进行中。FGFR1扩增有望成为肺鳞癌新的治疗靶点。

2. DDR2突变

DDR是一种可以和胶原蛋白结合的受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase, RTK），可促进细胞的迁移、增殖和存活。在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）尤其是肺鳞癌中，DDR1的上调与患者的无病生存期和总生存期（overall survival, OS）提高有关^[4]。DDR1和DDR2突变见于不同类型的恶性肿瘤，DDR1、DDR2激酶结构域和非激酶结构域的突变均见于NSCLC^[5]。2011年，Hammerman等^[6]对290例肺鳞癌组织和细胞系进行了测序分析，证实DDR2的突变率为3.8%。

达沙替尼（dasatinib）是一个抗DDR1和DDR2的多靶点激酶抑制剂，尤其对具有DDR2突变的肿瘤有效。一项早期临床研究报道，1例EGFR野生型的肺鳞癌患者在接受达沙替尼和厄洛替尼联合治疗后，获得长达14个月的稳定期，但因毒性无法耐受而中断治疗。测序显示该患者DDR2激酶结构域为S768R突变。

DDR2抑制剂包括达沙替尼、尼洛替尼（nilotinib）和伊马替尼（imatinib），食品药物管理局（Food and Drug Administration, FDA）已批准这三个药物用于慢性粒细胞性白血病（chronic myelogenous leukemia, CML）的治疗。此外，达沙替尼还是靶向Bcr-Abl和Src激酶的小分子抑制剂，一项达沙替尼联合厄洛替尼治疗NSCLC的随机队列研究正在进行中。

3. PI3K/蛋白激酶B（PKB或AKT）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）通路

PI3K是一个异源二聚体，由P85调节亚基和P110催化亚基组成，可以将磷脂酰肌醇磷酸氢盐磷酸化为磷脂酰肌醇三磷酸盐。PTK信号可以活化PI3K，如EGFR、胰岛素样生长因子1受体（insulin-like growth factor receptor, IGF1-R）和人类表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2, HER-2/neu）可以使PI3K活化^[7]。PI3K信号转导通路对细胞的存活、代谢、运动和血管发生极为重要。相比肺腺癌，肺鳞癌中更常见PI3K/类脂磷酸酶（phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten, PTEN）/AKT/mTOR通路的异常。

磷酸化磷脂酰肌醇催化亚单位A抗体（PIK3CA）编码PI3Ks的p110催化亚单位，即PI3Kp110α。PIK3CA基因突变见于具有EGFR突变的肿瘤，在肺鳞癌和腺癌中同样常见^[8]。肺鳞癌中PIK3CA的突变率为3.6%-6.5%^[8]，PIK3CA扩增见于男性、吸烟的肺鳞癌患者^[9]。PIK3CA突变集中在两个区域——9号和20号外显子，二者分别编码蛋白的螺旋结构域和激酶结构域。突变导致脂质激酶活性增强，以及PI3K/AKT信号通路的活化。Okudela等^[9]用FISH法测得43%的日本肺鳞癌患者基因拷贝数增加，Ji等^[10]用聚合酶链反应（polymerase chain reaction, PCR）法记录到42%的中国肺鳞癌患者有PIK3CA扩增。这些结果均与肺鳞癌的比较基因组杂交（comparative genomic hybridization, CGH）研究一致。

PI3K下游基因AKT1的E17K突变导致AKT1的活化^[11]。5.6%（2/36）的肺鳞癌有E17K突变，肺腺癌中E17K突变相对罕见^[12]。

PTEN是一个负性调节PI3K/AKT/mTOR轴的抑癌基因，PTEN缺失导致该通路的活性增强。Soria等^[13]用免疫组织化学（immunohistochemistry, IHC）方法测得，肺鳞癌中PTEN表达缺失和PTEN甲基化分别占24%和35%。Jin等^[14]报道PTEN的突变率，肺鳞癌为10.2%、肺腺癌1.7%。

遗传积累和肿瘤生物学研究表明，PI3K通路对肿瘤细胞的生长和生存作用明显。临床中靶向PI3K/AKT通路的抑制剂有：PI3K/mTOR抑制剂、PI3K抑制剂、AKT抑制剂和mTOR抑制剂^[15]。靶向PI3K和mTOR的小分子抑制剂BEZ235（Novartis, Basel, Switzerland）已经在小鼠实验中显示出抗肿瘤活性^[16]。PI3K抑制剂仍在早期临床研发阶段，但单一抑制剂的有效率很低^[17]。

目前正在各种实体瘤中评估PI3K通路抑制剂的疗效，包括PI3K的不同亚型抑制剂、AKT1和mTOR抑制剂、以及PI3K/mTOR抑制剂。这一研究的意义在于揭示了PIK3CA突变和其他癌基因（如KRAS、BRAF和EGFR，以及肺腺癌中的EML4-ALK）的畸变共存^[18]。而肺鳞癌中PIK3CA突变和其他癌基因畸变的共存程度仍有待观察，这将决定靶向这些位点的联合治疗是否有效。

4. KEAP1和NFE2L2

KEAP1和NFE2L2相互结合，调节细胞的氧化损伤应答和异生物质应激，在很多肿瘤中发现了KEAP1和NFE2L2的改变。无应激条件下，CUL3-KEAP1泛素连接酶E3复合体使NFE2L2通过泛素化途径降解。在应激条件下，KEAP1的半胱氨酸残基被修饰，使得NFE2L2泛素化以及稳定性下降。KEAP1是细胞的亲电子感受器。NFE2L2是转录激活剂，参与细胞保护基因的表达、谷胱甘肽的合成、活性氧清除、异生物质代谢以及药物运输。IHC方法证实NFE2L2的表达增加和KEAP1的表达下降与NSCLC OS缩短有关^[19]。

遗传和表观遗传机制都会使KEAP1-NFE2L2通路失调。NSCLC中有KEAP1和NFE2L2基因突变。KEAP1的突变失活最初在肺癌细胞系中报道，该突变失活见于19%的NSCLC，且多为肺腺癌^[20]。而NFE2L2的编码区突变主要见于肺鳞癌，并和既往吸烟有关。Shibata等^[21]报道在原发性NSCLC（多为肺鳞癌）和25%的头颈部肿瘤中，NFE2L2的点突变率为10.7%。一项研究^[22]报道，NFE2L2突变的细胞中有mTOR的激活。Kim等^[23]证实，NSCLC中NFE2L2的突变率为8%，在皮肤鳞癌和食管鳞癌中也存在NFE2L2突变。目前尚无针对NFE2L2的特异性抑制剂。

5. SOX2扩增

在肺鳞癌和食管癌中，SOX2转录基因位于染色体3q26.33位点。SOX2参与食道和气管发育，在成熟细胞重编程、成为干细胞的过程中发挥了重要作用^[24]。运用CGH方法在3q26-qter位点寻找基因靶点时首次鉴定了SOX2基因。3q26-qter在60%-80%的不同类型鳞癌中都有扩增，在20%的肿瘤中为高水平扩增^[24-26]。

Wilbertz等^[27]对患有NSCLC的两个独立队列进行研究，以观察SOX2扩增在其中发挥的作用。由IHC方法得出，肺鳞癌中SOX2的平均表达明显高于肺腺癌（P < 0.001）。FISH法得出在68%的肺鳞癌中，SOX2低水平扩增，肺腺癌仅6%，8%的肺鳞癌SOX2高水平扩增。IHC方法得出，SOX2高表达和OS增加有关（P=0.036）；而SOX2高水平扩增，OS改善并不明显（P=0.078）^[27]。

SOX2是一个既控制胚胎干细胞多能性，又调节气管支气管上皮形态发生的转录因子。SOX2在起源于正常上皮的侵袭性肿瘤的发生发展中发挥作用，并驱使鳞状组织学标记（如P63）表达，这一假设较为认可。仅有SOX2扩增尚不足以引起恶性转化，这一过程可能需要其他致癌因素的参与。尽管SOX2扩增尚未成为治疗靶点，但从肿瘤过表达细胞周期蛋白D1（cyclinD1）的角度分析，抑制细胞周期或许可以成为一种新的治疗手段^[28]。

6. TP63扩增

P63是一个转录因子，反式激活P53靶基因，目前认为P63是鳞状上皮基底细胞的重要干细胞因子、也是鳞癌发生中的关键癌基因。TP63扩增的鳞状上皮和肺癌中通常见到截短的P63α剪接变体的表达^[29]。肺鳞癌中有TP63扩增和TP63过表达。Massion等^[30]用FISH法得出88%的肺鳞癌有TP63扩增。虽然TP63的扩增和过表达之间没有相关性，但是IHC方法证实，TP63基因组的扩增和过表达与肺鳞癌的生存改善相关^[30]。

7. EGFR和KRAS突变、EML4-ALK重排

肺癌靶向治疗取得成功，很大程度上取决于驱动基因的发现。EGFR和EML4-ALK的小分子抑制剂能明显改善肺腺癌的缓解率和无进展生存期（progression free survival, PFS）。

EGFR突变最常见于19号外显子缺失和21号外显子点突变（L858R）。EGFR v Ⅲ突变以胞外段2-7号外显子267个氨基酸缺失为特征。这一区域编码受体的胞外结构域部分，EGFR v Ⅲ缺失导致配体二聚化和磷酸化。EGFR v Ⅲ的剪切变异，使EGFR获得自身磷酸化的能力，在无配体存在的情况下激活其下游的丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase, MAPK）、细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase, ERK）等通路，导致肿瘤的发生发展。EGFR v Ⅲ突变常见于高级别神经胶质瘤和头颈鳞癌。直接测序得出肺鳞癌的发病率为5%-8%^{[31, 32]}。EGFR v Ⅲ突变对可逆性TKI治疗不敏感。

KRAS突变是高加索人群NSCLC中最常见的致癌突变，见于约25%的腺癌。肺癌中KRAS突变主要位于12和13号密码子。KRAS突变阳性患者不仅对化疗敏感性降低，且通常对EGFR-TKI治疗不敏感。尽管目前尚未研发出直接靶向KRAS突变的药物，但利用新一代的靶向治疗联合化疗，或联合PI3K及MEK抑制剂等靶向治疗策略正在研发中。

EGFR野生型和KRAS野生型的肿瘤常发生EML4-ALK易位^[33]。ALK可以通过激活RAS-MEK-ERK、JAK3-STAT3和PI3K-AKT信号通路使细胞增殖。对ALK抑制剂克唑替尼的大型Ⅰ期临床研究证实，肿瘤患者（含ALK易位）整体反应率为57%，疾病控制率为90%。更有效的ALK抑制剂和靶向获得性耐药的治疗策略仍在研发中。

8. 总结

DDR2突变和FGFR1扩增导致跨膜受体对应的下游信号增加。PIK3CA、PTEN和AKT畸变导致PI3K通路活性增加。KEAP1或NFE2L2突变导致NFE2L2介导的细胞保护基因的表达增加。SOX2扩增可能会导致SOX2介导的基因活化，这些基因控制多能性以及肿瘤的生长。

癌症基因组图谱研究网络组（The Cancer Genome Atlas Research Network, TCGA）报道了一项178例肺鳞癌的组织病理学研究，该研究基于DNA拷贝数、体细胞外显子突变、mRNA测序、mRNA表达和启动子甲基化。通过分析178个癌症患者的基因组，TCGA得出96%（171/178）的患者基因组中至少存在一个突变位点，突变位点位于酪氨酸激酶、丝氨酸-苏氨酸激酶、PI3K催化亚基和调节亚基、核激素受体、G蛋白耦联受体以及酪氨酸磷酸酯酶区域。除外本综述中讨论的肺鳞癌中存在的异常基因，突变基因中值得关注的有TP53、CDKN2A、MLL2、NOTCH1、RB1和HLA-A。下述通路值得关注，CDKN2A/RB1，NFE2L2/KEAP1/CUL3，PI3K/AKT和SOX2/TP63/NOTCH1。这些改变为细胞周期调控、氧化应激反应、凋亡信号和鳞状细胞分化的异常提供了证据^{[34, 35]}。肺腺癌通常为单个驱动基因改变，而肺鳞癌的复杂之处表现为数个驱动基因或几条信号通路同时变化，提示联合靶向治疗可能对肺鳞癌的治疗更有效。