EGFR信号途径和非小细胞肺癌个体化诊治进展

EGFR信号途径和非小细胞肺癌个体化诊治进展medlive-cancer关注医脉通肿瘤科，快速获取国内外肿瘤领域进展，及时查看指南更新，抢先知晓热门会议动态。作者：程亮医脉通获授权转载，其他平台想转载请联系[e-mail]非小细胞肺癌（NSCLC）占肺癌的80%，外科手术是最有效的治疗方法，但仅适用于NSCLC中的一小部分无或局限性转移的患者，并且很多患者手术治疗后仍会复发转移。近年来表皮生长因子受体（EGFR）在肺癌致瘤中的作用以及针对EGFR的靶向治疗备受关注，病理学家在如何筛选合理的EGFR靶向治疗对象及判定检测结果中起着关键的作用。本文总结了EGFR突变、基因拷贝数、EGFR过表达、磷酸化以及EGFR通路下游靶基因改变在预测NSCLC患者EGFR靶向治疗疗效最新研究成果。同时阐述了KRAS和BRAF突变以及ALK基因重排在肺癌靶向治疗中的作用。一、EGFR概述EGFR及其家族成员通过调节细胞增生、凋亡、迁移及肿瘤血管生成发挥重要的致癌作用。EGFR信号分子改变涉及多种恶性肿瘤发生、发展。尽管EGFR突变通过何种信号途径致癌的机制还不完全清楚，但明确的是EGFR突变能增强酪氨酸蛋白激酶活性。人类癌症相关体细胞突变目录（COSMIC）中提供了有关NSCLC有意义的基因突变及靶向治疗耐药相关的突变基因信息(COSMIC,)。EGFR基因位于7号染色体短臂7p12区，全长200kb，包含28个外显子，是编码464个氨基酸的蛋白质。它的活化依靠与其配体结合。配体一旦与EGFR结合，受体形成同源或异源二聚体，活化自身酪氨酸蛋白激酶。配体结合引起的受体二聚化可导致胞内酪氨酸残基自身磷酸化，磷酸化是下游信号的关键分子事件。EGFR可以激活下游多种信号途径，参与调节细胞增殖，分化，迁移以及存活(图1)。EGFR在许多实体肿瘤的生长和存活中发挥着重要作用。EGFR突变影响EGFR活化及过表达，而导致肿瘤的发生。EGFR受体酪氨酸激酶可以通过两个信号通路调节细胞增殖与存活：PI3K/AKT/mTOR信号通路以及RAS/RAF/MEK/MAPK信号通路。这些下游信号途径参与调节细胞增殖、凋亡、迁移、存活等重要生理过程，也参与调节肿瘤血管生成及肿瘤形成（图1）。基于EGFR基因激酶域基因突变理论研制的针对EGFR酪氨酸激酶的靶向药物治疗给NSCLC患者带来了新的治疗契机。抗EGFR的靶向治疗主要有两种方式：EGFR单克隆抗体(如Cetuximab、Panitumumab)以及小分子EGFR酪氨酸激酶拮抗剂(EGFR-TKI)。大规模III期临床试验结果显示临床有效率15%到37.5%。临床试验表明多种有EGFR突变的肿瘤对EGFR-TKI敏感，临床有效率10%-30%。应用最广的EGFR-TKIs是吉非替尼（Gefitinib）和厄洛替尼（Erlotinib）。这类药物是可逆性抑制剂，它们通过竞争ATP结合在EGFR-TK上的活化位点发挥作用,主要用于铂类药物化疗失败的病人。已有222篇相关文献证实EGFR突变可预测晚期NSCLC患者EGFR-TKI单药疗效。图1：EGFR及其信号通路EGFR单体胞外段有两个配体结合域：一个是跨膜亲脂结构域和第18号到24号外显子的胞内酪氨酸激酶结构域。配体与EGFR结合促进胞内酪氨酸残基自身磷酸化，激活自身酪氨酸激酶而活化。EGFR活化驱动了一系列信号途径活化。主要有两条通路参与调节细胞增殖和存活：PI3K/AKT/mTOR信号途径和RAS/RAF/MEK/MAPK信号途径。这两个信号途径参与调节细胞周期，引起细胞增殖，凋亡，迁移，存活以及血管生成等。二、EGFR原癌基因突变、DNA拷贝数、蛋白表达以及EGFR下游信号分子的改变和NSCLC患者EGFR靶向治疗的关系2.1EGFR突变EGFR突变可使TK受体组成性活化，并与EGFR-TKIs敏感性相关。伴有这些突变的患者接受Erlotinib或Gefitinib治疗后反应率常大于70%。受体的不同突变位点具有不同的特点，而大多数突变会影响ATP结合位点，这也是TKI针对的靶点(图2)。体外实验表明EGFR突变增强TK活性，从而提高了肿瘤细胞对EGFR抑制剂的敏感性。研究发现TKI治疗有效者常有EGFR基因第19号及21号外显子突变，这些基因突变可用于筛选EGRF靶向治疗对象。最常见的突变是第19号外显子上第745密码子开始缺失4个高度保守性氨基酸(LREA)。EGFR突变者TKI治疗有效率及无病生存期明显好于无突变者。目前检查突变最常用方法包括直接测序法及实时定量PCR，其它还有聚合酶链式反应-单链构象多态(PCR-SSCP)分析和高分辨率熔解曲线分析(HRMA)，蝎形探针扩增阻滞突变系统及多靶实时定量PCR检测试剂盒用于检测肿瘤中常见的EGFR体细胞突变。这些敏感性和特异性高的试剂盒即使在混有野生型基因组DNA情况下，也能有效地检测出EGFR突变。DxSScorpions?技术可检测第19号外显子缺失突变(T790M,L858R,L861Q,G719Xs,S768I)以及外显子中的3个插入突变(2307_2308ins9,2319_2320insCAC和2310_2311insGGT)。与直接测序相比，其它两种方法在快速检测EGFR突变上具有更高的特异性及敏感性。但临床仍需应用直接测序验证基因突变。目前国际上无EGFR基因突变检测的指南，在检测步骤中还需说明EGFR突变位点的检测数目。Jackman等发现223例未接受化疗的晚期NSCLC患者中，EGFR突变者TKI治疗反应率为67%，疾病恶化时间为11.8个月，总体生存时间为23.9个月。与第21号外显子L858R点突变相比，第19号外显子缺失具有更长的中位疾病恶化时间及总体生存时间。无论KRAS突变状态，野生型EGFR突变预后常较差(治疗反应率，3%；疾病恶化时间，3.2个月)。对于筛选EGFR-TKI一线治疗对象的指标而言，EGFR基因型优于临床参数。图2：EGFR活化突变以及EGFR靶向治疗的机制EGFR突变使EGFR酪氨酸激酶组成性活化。活化的EGFR磷酸化激酶域的酪氨酸残基，从而激活下游效应子。EGFR靶向治疗两种方式：人源化的抗体(Y)以及酪氨酸激酶小分子抑制剂或TKIs(X)。抗体通过阻止配体与EGFR结合，抑制EGFR配体依赖的活化。TKIs通过阻止ATP与酪氨酸激酶胞内端结合，抑制EGFR自身磷酸化。抑制酪氨酸激酶活性，干扰了下游信号途径的活化.研究表明大于75%EGFR-TKI治疗有效者具有EGFR突变活性。但是，一些伴有EGFR常见突变的二次突变常常对EGFR-TKI靶向治疗有耐药性。EGFR基因第20外显子突变常对Gefitinib治疗无反应。而且，第20外显子二次突变T790M占获得性耐药的50%。外周血循环肿瘤细胞的耐药性突变位点的检测可早期确定是否具有获得性耐药。一些临床前期试验表明EGFR-TKIs疗效获益不仅仅局限EGFR基因突变者。可能突变基因以外的分子机制也发挥着一定作用。EGFR基因扩增以及受体/配体过表达等与EGFR抑制剂单药敏感性相关。但IPASS临床试验显示EGFR基因拷贝数增加而无EGFR基因突变患者对EGFR-TKI治疗不能获益。2.2EGFR拷贝数的改变NSCLC中EGFR基因扩增较常见，并常伴EGFR蛋白过表达。基因扩增和7号染色体多倍体均可导致EGFR基因拷贝数增加。由于个体差异及实验技术的差别，EGFR扩增发生率12%-59%。部分研究表明EGFR基因的扩增常与TKI治疗后生存率高相关。EGFR基因拷贝数增加常与TKI治疗预后好相关。因此，基因拷贝数的增加可以作为预测TKI治疗反应性的一项指标。EGFR体细胞突变与治疗反应率正相关具有肯定的结论。但EGFR基因拷贝数与EGFR-TKIs治疗反应性的关系尚未取得一致性的结果。总之，对于预测TKIs治疗反应性，EGFR突变比EGFR基因获得状态更特异、更敏感[9]。采用FISH检测EGFR拷贝数发现30%的NSCLC有EGFR高拷贝数，虽然这些患者的EGFR突变状态不清楚，但EGFR高拷贝数与TKI治疗反应性好相关。约70%EGFR高拷贝数患者同时伴有EGFR体细胞突变，这一点混淆了EGFR高拷贝数的真正意义。IPASS临床试验显示EGFR突变是延长无进展生存期最有效的预测因子。有些学者认为EGFR基因拷贝数可用作预测NSCLC患者EGFRTKI疗效反应及生存获益的指标[16]。但是IPASS临床试验证实EGFR基因高拷贝数而无EGFR基因突变患者对EGFR-TKI治疗不能获益。Hirsch等认为尽管EGFR突变及基因高拷贝数均能预测NSCLC患者Erlotinib疗效，而EGFR拷贝数是预测不同患者Erlotinib治疗生存获益更有利的指标。检测EGFR基因拷贝数方法包括FISH，显色原位杂交(CISH)，实时定量PCR(qPCR)。采用PCR检测EGFR基因拷贝显示EGFR拷贝数增加与生存期延长显著相关，提示其潜在的预后价值[9,21]。EGFR基因获得可使疾病控制率从26%提高至67%，疾病进展期从2.5个月延长至9.0个月，生存时间从7个月延长至18.7个月。值得注意的是EGFR基因拷贝数作为预测TKI疗效的原因主要是其与EGFR突变相关。EGFR突变是最好的疗效预测因子。Hirsch等进行的229例未经化疗的晚期NSCLC患者II期临床试验发现，如果FISH以多于40%的肿瘤细胞出现4个或更多拷贝数界定为拷贝数增加，76例患者中59.2%有EGFR基因拷贝数增加。EGFR有扩增患者(45%)对治疗的反应好于无扩增者(26%)。有EGFR扩增患者的中位无疾病进展期为6个月，而无EGFR扩增的为3个月。EGFR有扩增组的中位整体生存时间为15个月，而无EGFR的扩增组仅为7个月。尽管大部分研究显示NSCLC患者EGFR基因高拷贝数与EGFR-TKIs治疗反应好及生存期长相关，但对其是否具有预后价值仍存在争论。有些研究认为作为筛选靶向治疗病人的预测指标，EGFR基因拷贝数的敏感性和特异性均劣于EGFR突变。Douillard等也证实作为治疗反应性及无疾病进展期的预测因子，EGFR突变优于EGFR拷贝数。2.3EGFR蛋白过表达尽管EGFR过表达的研究非常多，但结果却不尽如人意。40%-80%NSCLC患者有EGFR蛋白过表达，并且与预后差相关。最初设想EGFR抗体对治疗EGFR过表达患者可能有效。但早期临床试验提示EGFR过表达与抗EGFR抗体疗效无明确相关性。此外，应用免疫组织检测EGFR表达不能作为预测Cetuximab靶向治疗疗效的可靠手段。部分研究显示免疫组化检测EGFR过表达与TKI治疗反应性好相关，但其它研究无类似结果。多因素分析显示EGFR表达水平与NSCLC治疗客观反应性及不良预后相关[18]。几项预后研究发现EGFR表达与生存获益不相关。因此，EGFR过表达不能作为NSCLC生存预测因子。不同研究结果之间的差异可能是由于免疫组化EGFR阳性判定的临界值及实验步骤无标准化指南有关。2.4EGFR磷酸化EGFR异常活化在肿瘤发展及演进中发挥着重要作用。此外，最新研究表明EGFR突变及EGFR磷酸化活化状态可影响NSCLC患者临床经过。两种主要EGFR信号途径：(PI3K)/Akt/mTOR和Ras/Raf/MAPK均参与EGFR引起肿瘤细胞增殖与存活。这些信号途径的活化依赖关键信号分子磷酸化的活化。NSCLC最主要的致瘤分子机制是活化性突变。调节EGFR表达的机制如表观遗传学及异常转录因子的研究尚未得出肯定结论。MicroRNA是EGFR调节因子。Weiss等检测3株NSCLC细胞株及NSCLC患者发现2株细胞株及55%的NSCLC患者有microRNA-128b的缺失。并且他们认为microRNA-128b可直接调节EGFR表达，microRN