多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制 剂治疗前列腺癌个体化用药相关 基因及检测方法

【摘要】基因导向的个体化用药的目标是利用患者及疾病的潜在基因组特征来选择特定的最佳治疗方案。最近，国家药品监督管理局批准了多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）抑制剂奥拉帕尼用于治疗携带BRCA1/2突变的转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）成人患者，预示着PARP抑制剂将在前列腺癌患者的治疗中发挥重要作用。mCRPC患者一些特定的基因组的改变可能使其更容易在PARP抑制剂治疗中获益。本文回顾了与应用 PARP抑制剂治疗前列腺癌相关的研究结果，总结了应用于临床的个体化用药相关基因及检测方法，这些检测有助于在临床上识别最有可能受益于 PARP 抑制剂疗法的患者，指导PARP抑制剂的个体化用药。

【关键词】前列腺癌；PARP抑制剂；同源重组修复；个体化用药

2020年全球最新癌症流行病学数据显示，前列腺癌（Prostate Cancer，PC）在全球男性恶性肿瘤中位居第二，全球男性新发病例数已高达141万，约占全球男性所有诊断癌症的14%，而且近年来亚洲人群的发病率上升趋势显著^{[1, 2]}。由于PCa发病比较隐匿，我国大多数PCa患者在初诊时已处于中晚期，丧失根治性治疗机会^[3]。即便及时获得治疗，大多数接受标准雄激素剥夺疗法治疗的激素敏感性转移性前列腺癌患者，会在诊断后2-3年内进展为转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）。因此，mCRPC迫切需要更多有效的疗法[^{4, 5]}，PARP抑制剂正是一个新型的，有效的治疗药物选择。从TOPARP-A开始到TRITON2、GALAHAD、TOPARP-B、PROfound等多项临床试验结果显示，PARP抑制剂已被证明在mCRPC中有效，并且与其治疗卵巢癌和乳腺癌的情况相似，在HRR缺陷患者中的疗效最好。美国食品和药物管理局（FDA）批准了两种PARP抑制剂，用于治疗前列腺癌。奥拉帕利（Olaparib）被批准用于既往接受过新型内分泌药物治疗后疾病进展，且具有任何一种同源基因重组修复（HRR）相关基因突变（14个HRR基因之一，ATM、BRCA1、BRCA2、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51C、RAD51D、RAD54L）的mCRPC患者。另一种卢卡帕利（Rucaparib）被批准用于接受新型内分泌药物和多西他赛化疗后进展，携带BRCA1或BRCA2突变的mCRPC患者。在国内，奥拉帕利也于6月21日获批用于治疗携带BRCA1/2突变（胚系和/或体细胞系）且在既往新型内分泌药物治疗后，出现疾病进展的转移性去势抵抗性前列腺癌成人患者的单药治疗，这也是国内唯一获批前列腺癌适应症的PARP抑制剂。通过选择合适的相关生物标志物及其检测方法，使得PARP抑制剂在前列腺癌治疗中得到更好的应用，从而使患者获益，具有重要临床意义。

一、PARP抑制剂

细胞内DNA会受到内源性或外源性的损伤，因此细胞需要具有修复DNA损伤的能力来保持遗传物质的稳定，目前已鉴定出超过150种人类基因在DNA修复中起作用^[6]。DNA损伤修复其中有两种主要的情况，DNA单链断裂（SSB）后的损伤修复，DNA双链断裂（DSB）后的损伤修复（见图1）。

PARP酶是DNA单链损伤修复的关键酶^[7]，PARP抑制剂能够结合PARP酶的催化结构域，抑制PARP酶活性，同时，PARP抑制剂能够捕获DNA单链断裂位点处的PARP酶，使PARP酶无法从与DNA断裂位点处解离，从而阻断SSB的修复，进一步发展为DNA双链损伤。在正常情况下，DNA双链损伤可通过同源重组（homologous recombination，HR）通路，这一精确修复损伤的机制进行修复，但如果HR通路缺陷，细胞则会替代使用更容易出错的其他机制，如非同源末端连接（NHEJ），它可以恢复DNA完整性，但通常会发生错误，而关键细胞通路中错误的积累会导致严重的失败和细胞死亡。对于HR缺陷（HRD）的肿瘤细胞，PARP抑制剂诱导的DSB难以修复，发生合成致死效应，致使肿瘤细胞凋亡，这是

PARP抑制剂发挥抗肿瘤作用的基本原理。

二、PARP抑制剂个体化用药相关生物标志物及检测方法

目前对前列腺癌进行的基因组研究发现，前列腺癌基因突变频率整体较低（每Mb0.7个），但在mCRPC中发生的频率较高（每Mb4.4个）^{[8, 9]}，约四分之一的

mCRPC患者存在HRR缺陷^{[10, 11]}。前列腺癌的HRR基因突变可分为胚系突变和体系突变，胚系突变作为一种遗传性变异，存在于所有的有核细胞体内，并可通过生殖细胞传递给子代；体系突变为后天获得性变异，不存在于生殖细胞中。研究结果表明，无论是胚系HRR基因突变还是体系HRR基因突变，都会影响到肿瘤的生物学特性和对治疗的反应性。目前，与PARP抑制剂治疗前列腺癌相关的、证据较为充分的生物标志物主要有HRR通路中的BRCA1和BRCA2基因突变、非BRCAm的HRR通路基因突变、HRD状态等。

三、BRCA1/2基因突变

BRCA1和BRCA2是同源基因修复不同阶段的关键参与者，BRCA1参与DSB位点的ssDNA形成，它与 BRCA2、PALB2共同参与将RAD51装载到ssDNA上的过程，此外，BRCA1还在HR的末端切除步骤中发挥作用^{[12, 13]}。BRCA1/2突变导致HR缺陷从而有助于PARP抑制剂引起肿瘤细胞发生合成致死。

在前列腺癌患者中，BRCA1/2基因突变较为常见。Wei等对316例前列腺癌患者进行了基因检测，结果显示有6.3%、0.6%的受试者携带胚系BRCA2、BRCA1突变

^[14]。Pritchard等对692名患有转移性前列腺癌的男性的胚系DNA进行了分离与检测，分别有有5.3%、0.9%的患者携带BRCA2、BRCA1突变^[11]。Castro等对2019例前列腺癌患者进行了基因检测，发现其中有6l例患者发生BRCA2突变、18例患者发生BRCAl突变^{[9, 15]}。SU2C—PCF研究对150例转移性CRPC活检标本进行了基因检测，其中BRCA2突变率达13%^[9]。

多项临床试验结果显示，BRCA1/2基因突变与PARP抑制剂的疗效相关。TOPARP-A试验^[16]评估了PARP抑制剂在mCRPC前列腺癌中的疗效，纳入了49名可评估的CRPC患者。该试验的结果显示，未对基因型筛选的CRPC患者的总缓解率（RR）为33%（16/49）；而88%（14/16）的对PARP抑制剂治疗有应答的患者存在HRR基因突变。相比之下，只有6%（2/33）的非HRRm患者对奥拉帕尼有应答。在16名生物标志物阳性患者中，所有BRCA1/2胚系或体系突变的患者均对奥拉帕尼有应答。TOPARP-B研究纳入标准与TOPARP-A基本相似，纳入经过1-2线紫杉醇化疗后的mCRPC患者，不同于TOPARP-A纳入未经筛选的患者，TOPARP-B纳入携带≥1个与DNA修复相关/PARPi敏感的基因突变的患者，共入

组了98例患者，均给予奥拉帕利治疗，在92例可测量病灶的患者中综合反应率达46.7%，其中BRCA1/2突变的亚组综合反应率达83.3%，ATM突变的亚组综合反应率为36.8%。PROfound研究是一项大型Ⅲ期、随机对照、开放标签的临床试验，研究评估了单药奥拉帕利与新型激素药物恩杂鲁胺或阿比特龙相比，在HRR通路基因突变的mCRPC患者中的疗效。受试者为既往经新型内分泌治疗失败，并携带至少1个HRR基因突变的患者。根据基因突变类型分为两个队列，队列A为BRCA1、BRCA2和/或ATM突变患者，队列B为其他12种HRR基因突变患者，在无进展生存期方面，队列A中，奥拉帕利组与恩杂鲁胺/阿比特龙组相比，显著改善患者的中位rPFS（7.4个月vs3.6个月；HR=0.34，95%CI 0.25-0.47，P

＜0.001)，ORR（33.3% VS 2.3%）[17]。在总生存方面，研究结果显示在队列A中，奥拉帕利能够降低患者31%的全因死亡风险（HR＝0.69，95%CI 0.50～0.97，P＝0.0175）。

TRITON2是一项Ⅱ期、单臂、开放标签临床试验，在先前接受过新型内分泌治疗和紫杉醇类化疗方案治疗，有HRR基因突变的mCRPC患者中评估卢卡帕利的疗效[18]。在98名BRCA1和/或BRCA2失活的患者中有52%的患者有PSA应答（与基线值相比下降≥50%）；57名可测量病灶患者中有44%为RECIST实体瘤评价指标确证的部分缓解（22名患者）或完全缓解（3名患者）^[18] 。基于TRITON2研究的结果，卢卡帕利于2020年5月15日获得FDA加速批准，用于先前接受过新型内分泌治疗和紫杉烷类化疗的BRCA1/2突变的mCRPC患者。接续TRITON2的TRITON3研究的结果，将会影响FDA对卢卡帕利治疗前列腺癌的适应症的进一步批准。

目前，对BRCA1/2的胚系/体系基因突变进行检测一般采用高通量测序或NGS。对肿瘤样本（组织或循环肿瘤DNA）检测可同时获得胚系及体细胞BRCA1/2的

突变信息，若得到阳性结果，可进一步进行胚系突变分析，以区分胚系或体细胞突变。胚系检测一般对受试者血液（白细胞）等样本进行检测。有两种获得FDA批准的，就BRCA基因突变进行检测的LDT伴随诊断。其一是Myriad BRACAnalysis CDx®检测，已被FDA批准用于在接受奥拉帕尼治疗之前，检测胚系BRCA1/2突变，在前列腺癌患者中使用BRACAnalysisCDx血液检测，若得到阴性结果，并不排除这些患者的肿瘤组织中存在体细胞BRCA1/BRCA2突变的可能性。还有一种名为 FOUNDATIONFOCUS™ CDx BRCA的检测被FDA批准作为卢卡帕利的伴随诊断测试，能够检测胚系和体细胞的BRCA1/2突变。

在液体活检检测方面，循环肿瘤DNA（ctDNA）来自于肿瘤细胞剥落的片段DNA释放入血液中，通过血液样本可以实现动态监测肿瘤变化。Foundation One

Liquid CDX是一种基于NGS的定性体外诊断测试，它使用基于目标高通量杂交的捕获技术来检测分析324个基因，可报告311个基因的短变异，包括BRCA1/2的

重排和拷贝数丢失。FoundationOne Liquid CDX利用癌症患者抗凝外周全血血浆中分离出的循环无细胞DNA（CfDNA）。该测试被FDA批准可以在用作辅助诊

断，检测BRCA1、BRCA2、ATM等基因异常以确定哪些前列腺癌患者可能受益于奥拉帕利及卢卡帕利的靶向疗法。对检测的临床研究数据支持其诊断的实用性，

该检测通过对TRITON2试验中接受卢卡帕利前治疗患者的血液样本进行检测，并与患者的肿瘤组织样本检测结果进行比较，得到了81%（95% CI 75-87%）阳性

百分比一致性（PPA）和92%（95% CI 89-95%）的阴性百分比一致（NPA），检测出BRCA1、BRCA2或ATM突变呈阳性的患者HR值为0.34（95%CI 0.25-0.47）与通过肿瘤组织检测确定的ITT人群的HR值（HR=0.33,95%CI 0.21-0.53）相比较，显示出一致的rPFS改善。依据《中国前列腺癌患者基因检测专家共识》，目前组织检测仍是基因检测的金标准，在组织检测失败或组织不可及的情况下，可以考虑使用ctDNA的检测方式，两者之间的一致性还需要进一步的研究探索和数据支持。

四、非BRCAm的HRR基因突变

HRR通路涉及许多重要的基因和蛋白，除BRCA1、BRCA2之外，ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51C、RAD51D、RAD54L以及PPP2R2A等15个基因编码的蛋白在同源重组修复通路中发挥着关键作用，这些基因的突变可能会导致所编码蛋白的结构和功能发生变化，令HRR通路功能受损或丧失。

非BRCAm的HRR基因突变在前列腺癌中也处于重要地位。一项对333个原发性前列腺癌的体系突变检测结果显示，DNA修复基因的突变在原发性前列腺癌中很常见，约20%的样本中存在BRCA2、BRCA1、CDK12、ATM、FANCD2或RAD51的突变或缺失^[19]。SU2C—PCF研究中的150例转移性CRPC活检标本中，出现DNA修复缺陷者达23%，其中ATM占5%，其余还有RAD51 B、RAD51C、MLHl、MSH2、CDKl2、FANCA等^[9]。Pritchard等对692名患有转移性前列腺癌的男性的胚系DNA进行了分离与检测，分别有11名ATM突变、10名CHEK2突变、3名RAD51D突变和3名PALB2突变患者^[11]。非BRCAm的HRR基因突变也与PARP抑制剂对前列腺癌患者的疗效相关。在PROfound试验的队列B（除BRCA1、BRCA2和/或ATM突变外其他12种HRR基因突变患者队列）中，奥拉帕利组的中位总生存期为14.1个月，对照组为11.5个月，一项针对奥拉帕尼交叉调整的敏感性分析显示，队列B中的死亡风险比为0.83（95%CI 0.11-5.98）^[20]。在TRITON2实验中，非BRCAm的HRRm患者的亚组分析结果显示，ATM突变患者中RECIST应答率和PSA应答率分别为19名患者的10.5%和9名患者的4%；CDK12突变患者的应答率分别为10名患者的0%和15名患者的7%；CHEK2突变患者的应答率分别为9名患者的11%和12名患者的17%。然而，在其他非BRCAm的HRR基

因突变的患者中，卢卡帕利应答率较高（RECIST应答占14名患者的29%，PSA应答占14名患者的36%），包括PALB2、FANCA、BRIP1和RAD51B 基因突变^[21]。

HRR基因检测通常在多基因panel上采用NGS方法进行。HRR突变同样分为胚系变异和体细胞变异。FoundationOne®CDx（F1CDx）是基于测序的新一代体外诊断设备，使用从福尔马林固定的石蜡包埋（FFPE）肿瘤组织标本中提取的DNA，检测324个基因的替换、插入和缺失突变（INDELs）和拷贝数改变（CNA），选择基因重排，以及微卫星不稳定性（microsatelliteinstability，MSI）和肿瘤突变负荷（tumor mutational burden，TMB）等基因组特征，其中包含同源基因修复基因—BRCA1、BRCA2、ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51、RAD51D、RAD54L等基因的检

测，于2020年5月19日被FDA批准作为奥拉帕利的伴随诊断。目前，国内也有许多基因检测企业开发了相关检测产品。在解读时应注意，不同的HRR基因突变对于PARP抑制剂的敏感性可能不同^{[18, 21, 22]}。

五、HDR状态

HR通路中除BRCA1/2基因外的其他基因突变外，一些目前无法确认的机制同样会导致HRD，HRD引起的DNA损伤，会在基因组上留下一些特定且可识别的痕迹，如端粒等位基因不平衡（TAI）、杂合性缺失（LOH）、和大片段迁移（LST）等^[23]。端粒等位基因不平衡，是在同源重组缺陷的情况下，体内的其他修复途径修复基因缺陷后通常会出现基因拷贝数的增加或减少，造成等位基因不平衡。绝大部分大片段迁移（LST）和染色体间易位有关，大片段迁移通常计算相邻区域之间至少10Mb的染色体断裂的数量。杂合性缺失（LOH），是指来自于双亲的一对同源染色体上等位基因中的一个缺失，另一个等位基因仍然存在的情况。由于预测PARP疗效的基因突变生物标志物尚未完全了解，因此可以考虑直接进行反应DNA修复能力的HRD状态检测，从而推测患者是否可以从PARP抑制剂治疗中获益。

HRD检测采用NGS方法，通常包括两个部分，HRR相关基因突变状态及HRD状态评分。目前，全球范围内仅2种HRD检测产品经由大型Ⅲ期临床研究验证，并得到FDA的批准：（1）在FoundationFocus™ CDx BRCALOH检测中，HRD阳性定义为肿瘤BRCA1/2突变和（或）基因组LOH评分≥阈值，检测基因组范围内的杂合性缺失（gLOH，genomic LOH）的比例可以反映HRD状态，进而预测对PARP抑制剂治疗的敏感性。F1CDx通过覆盖22条染色体上324个基因的3500个SNPs，计算发生LOH的片段占整个基因组的比例。（2）在MyriadMyChoice® CDx检测中，判断是否HRD阳性有两个方面：① 肿瘤BRCA1/2突变；② 基因组不稳定性状态的评分（genomic instability score，GIS）大于阈值。该诊断所测定的LOH、LST、TAI三个指标都能独立预测基因组的稳定性，但三个指标都有独特的定义。将这三个标准组合到一起的GIS评分能更全面反应基因组不稳定的状态。不同肿瘤中TAI、LST和LOH评分不同，合并后的GIS cut-off值也不同。

目前已有循证证据支持HRD检测应用于卵巢癌临床治疗，且能设定明确、有效的GIS得分/LOH评分的阈值，但目前还未有足够临床证据支持批准其用于前列腺癌辅助诊断或治疗决策，还需要进一步开展相关研究。

六、基因检测建议

根据FDA批准的奥拉帕利药品说明书，患者在应用其治疗转移性去势抵抗性前列腺癌前，需先进行FDA批准的伴随诊断，即相关基因检测。相应的，《NCCN指南》推荐HRR基因突变的CRPC患者接受olaparib治疗（1类推荐），推荐卢卡帕尼（rucaparib）作为BRCA突变的CRPC的治疗方案（2A类推荐）；同样《中国前列腺癌基因检测指南2020》也建议，对于所有mCRPC患者，推荐进行至少包含HRR基因胚系及体系变异的检测，并可以考虑行MSI和DNA错配修复缺陷（DNAmismatch repair deficiency，dMMR）检测。除此之外，还有许多生物标志物被发现与PARP抑制剂对前列腺癌的疗效相关，如TMPRSS2-ERG基因融合^[24]，SPOP突变^[25]，RNASEH2B缺失^[26]等，但距离临床应用还需更多的研究支撑。

七、总结

mCRPC的突变集中在胚系和体系基因中的DNA修复途径，在HHR突变型前列腺癌中PARP抑制剂的疗效已得到多项临床研究的证实，并在国内已成功获批应用于治疗携带BRCA1/2基因突变的mCRPC患者。建议进入去势抵抗阶段的、接受雄激素剥夺治疗的晚期前列腺癌患者，尽早地进行同源修复基因变异的检测，并根据检测结果个体化用药。但是，尽管目前预测PARP抑制剂反应的生物标志物已从胚系BRCA1/2突变拓展到HR通路的基因突变，乃至HRD状态，但仍有一些能够从PARP抑制剂获益的患者无法被当前的生物标志物识别。随着基因检测技术和个体化治疗的不断发展，期待能够有更多来自中国的循证医学证据，推动发现更多能够影响PARP抑制剂疗效的标志基因，并证明其临床应用的合理性。