靶向药物量体裁衣 个性化治疗肺癌患者

作者:上海透景生命科技
2021-12-16

肺癌是死亡率最高的恶性肿瘤,它每年要夺走60多万中国人的生命。尽管近年来肺癌诊断治疗方面取得了极大进展,但其5年生存率仍然只有15%左右。非小细胞肺癌(NSCLC)占肺癌的75%-85%,其发生、发展、侵袭转移和多药耐药等生物学行为与人体多个基因的突变和功能异常有关。近年来分子靶向治疗NSCLC的临床研究不断收获惊喜,已经证实同一靶向治疗方案在不同人群中获益差异显著。因此临床需通过检测个体化医疗相关的生物标志物,区分受益人群,才能使患者获得最大受益,减少不必要的治疗和花费。


  肺癌基因突变模式及靶向治疗通路


随着测序技术的发展,临床肺癌患者的基因突变(突变或拷贝数变化)模式已经完成(图1)[1]。研究发现肺癌组织中突变基因高达150种,比其他恶性肿瘤高出30-60倍。然而目前临床开发的靶向药物还非常少,最为成功的要数靶向表皮生长因子EGFR的药物如吉非替尼、埃罗替尼及阿法替尼。

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图1 不同类型肺癌组织基因突变模式


表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR)是一种跨膜蛋白,主要分布于细胞膜的表面,其结构由三部分组成:细胞表面配体结合域、跨膜区与胞内酪氨酸激酶域(羧基端含有酪氨酸激酶活化区)。EGFR在NSCLC中常发生突变,突变后可与细胞外的配体结合进行同源或异源二聚化,引发质膜或胞内酪氨酸残基自身磷酸化,活化的受体募集信号复合体并活化下游信号转导蛋白。EGFR参与的信号调节通路主要有2条:PI3K/AKT/mTOR和RAS/RAF/MEK/MARK信号通路,这些通路参与调节细胞增殖、凋亡、迁移、血管生成和肿瘤生成等生理过程,活化后可促进肿瘤的发生发展。


目前肺癌分子靶向治疗药物主要分为两大类:小分子化合物和单克隆抗体。小分子化合物即EGFR酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI),以吉非替尼(Gefitinib)和厄洛替尼(Erlotinib)为代表。吉非替尼等药物在体细胞内与三磷酸腺苷竞争结合,阻碍EGFR磷酸化及下游信号表达,从而阻碍EGFR介导的肿瘤细胞信号转导,达到抑制肿瘤增殖转移、促进凋亡和抑制血管生成的目的。


EGFR-TKI在NSCLC中有较好的抗肿瘤疗效,研究表明EGFR基因某些突变和NSCLC患者对EGFR-TKIs药物敏感性密切相关。Lynch首次揭示了EGFR基因突变与吉非替尼疗效的关系,有效者中EGFR基因突变增多,因此对其突变位点的检测可作为评估预期获益程度的一个重要指标[2]。


  EGFR突变模式及检测


EGFR基因突变的位点及频率多种多样(如图2)[3],主要发生在EGFR酪氨酸激酶编码区(EGFR-TK),该区域是EGFR-TKIs靶向药物的作用靶点。已有研究表明,发生在EGFR-TK结构域的突变共有486个,集中在18-21外显子:第18号外显子719位氨基酸的点突变,第19外显子编码的几个高度保守的氨基酸的缺失突变,第20 号外显子790位点的插入突变,第21外显子的858位点的氨基酸被替代[4]。这些变异可能引起其编码的氨基酸在空间上重新定位,促进了和ATP或TKIs结合的稳定性,使Gefitinib等药物更易于与ATP竞争而结合到该位点,阻止ATP进入而阻断EGFR激酶活性,从而阻断EGFR下游信号通路,进而抑制细胞增殖分化,并诱导凋亡。大量研究证实80%的药物敏感患者均存在上述位点的突变。


对于携带特定EGFR突变的肺癌患者,吉非替尼等靶向药物无疑是他们的福音,遗憾的是治疗过程中患者不可避免地产生耐药性(产生耐药的中位时间一般为10-13个月)。耐药产生的主要原因是EGFR二次突变导致结构发生变化,使得TKI与其结合出现位阻效应,最常见的就是EGFR的T790M突变。研究发现50%以上的TKI治疗后复发的NSCLC中可以检测到T790M 突变。并且当T790M突变与其他敏感性突变,如L585R同时存在时,癌细胞对EGFR-TKI也是抵抗的。这提示存在EGFR-TKIs敏感相关突变基因的患者,在药物治疗过程中也可能产生耐药突变基因的亚克隆,加强对这些耐药突变的检测有助于及时判断疗效,选择最佳治疗方案。

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图2  230例肺腺癌样本的EGFR突变位点分布图:红绿蓝块状图代表EGFR蛋白结构域,点线代表EGFR突变位点及频率


  K-RAS突变及耐药性


K-RAS基因是人体肿瘤中常见的致癌基因,常见于多种恶性肿瘤,在肺癌患者中的突变率为15-30%。K-RAS蛋白是EGFR信号传导通路中的一个关键的下游调节因子。在研究EGFR突变与吉非替尼治疗进展期NSCLC患者的疗效间的关系的过程中也发现了K-RAS基因点突变,且研究表明,K-RAS基因突变与NSCLC对吉非替尼、厄罗替尼等靶向治疗药物的原发性耐药有关。最近的研究还发现这K-RAS基因的突变使结直肠癌患者对西妥昔单抗的治疗产生耐药性。因此检测K-RAS基因的突变可作为EGFR靶向治疗耐药性产生的重要预测指标。


美国国家癌症综合网络(NCCN)2009年版的临床指南4中明确指出:导致K-RAS处于激活状态的突变部位主要是位于外显子2的12号和13号密码子。NCCN指出K-RAS基因突变会使肺癌患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂产生耐药;使结直肠癌患者对抗EGFR抗体类药物产生耐药。所以NCCN提出肿瘤患者接受EGFR靶向药物治疗之前,必须进行K-RAS基因突变检测,根据检测结果决定是否使用EGFR靶向药物作为临床治疗措施。因此K-RAS基因突变检测能提高肿瘤临床治疗的针对性,降低治疗费用,节省宝贵的治疗时间。


  B-RAF突变及耐药性


B-RAF是EGFR信号传导通路的重要成员,参与调控细胞增殖、分化、生长等过程。在恶性黑色素瘤、结直肠癌、肺癌、甲状腺癌、肝癌及胰腺癌等均存在不同比例的B-RAF基因突变。B-RAF基因编码MAPK通路中的丝氨酸苏氨酸蛋白激酶,该酶将信号从RAS转导至MEK1/2,从而参与调控细胞内多种生物学事件。在结直肠癌(CRC)中,B-RAF突变率约为15%左右,这些突变主要发生于外显子15上的激活区,其中约92%位于第1799位核苷酸上(T突变为A),导致其编码的谷氨酸由缬氨酸取代(V600E)。


Sartori等人研究表明[5],下游因子K-RAS基因突变可使EGFR抑制剂的疗效降低,但在后续的治疗过程中发现在K-RAS基因没有突变的情况下,也产生了针对靶向药物的抗性,研究发现这与下游B-RAF基因(V600E)突变有关。与EGFR突变预测TKIs疗效阳性恰恰相反,B-RAF基因突变预示TKIs的耐药性,所以在对NSCLC患者进行TKIs药物治疗前,同时检测EGFR、K-RAS及B-RAF基因是否突变非常有意义,可辅助临床筛选出V600E突变的人群,减少医疗资源的浪费。


  等位基因特异PCR法(ARMS)检测基因突变


ARMS又称等位基因特异PCR方法,主要针对已知突变基因进行检测。该方法利用ARMS特异性引物对突变序列进行扩增,在引物与靶序列完全匹配时能有效扩增,在不完全匹配时,扩增受到阻滞;利用Taqman探针对扩增产物进行检测,通过优化的反应体系和高特异Taq酶的使用,在实时荧光PCR平台上实现对样品DNA中的突变检测,实现检测的高特异性和灵敏度。

透景-3.jpg透景科技利用ARMS-PCR和Taqman探针两种技术,开发了EGFR/K-RAS/B-RAF基因突变检测试剂盒。试剂盒针对EGFR、K-RAS、B-RAF基因突变位点,设计不同的引物检测相应突变基因。设计时在3’端引入一错配碱基,与突变DNA互补,使得引物只能扩增突变型DNA而不能扩增野生型DNA。可检测EGFR靶向药物使用相关的29种突变、耐药性相关的K-RAS基因7种突变和B-RAF基因V600E突变,不仅可帮助临床鉴别受益最大的靶向治疗群体,同时还能随时监测治疗效果,在耐药性产生时及时更换治疗方案,节省医疗资源,为肺癌患者带来最大的生存希望。


参考文献:

1、Fang B, Mehran R J, Heymach J V, et al. Predictive biomarkers in precision medicine and drug development against lung cancer[J]. Chinese journal of cancer, 2015, 34(1): 1-15.

2、Lynch T J, Bell D W, Sordella R, et al. Activating mutations in the epidermal growth factor receptor underlying responsiveness of non–small-cell lung cancer to gefitinib[J]. New England Journal of Medicine, 2004, 350(21): 2129-2139.

3、Richer A L, Friel J M, Carson V M, et al. Genomic profiling toward precision medicine in non-small cell lung cancer: getting beyond eGFR[J]. Pharmacogenomics and personalized medicine, 2015, 8: 63.

4、Jänne P A, Engelman J A, Johnson B E. Epidermal growth factor receptor mutations in non–small-cell lung cancer: Implications for treatment and tumor biology[J]. Journal of Clinical Oncology, 2005, 23(14): 3227-3234.

5、Sartori G, Cavazza A, Sgambato A, et al. EGFR and K-ras mutations along the spectrum of pulmonary epithelial tumors of the lung and elaboration of a combined clinicopathologic and molecular scoring system to predict clinical responsiveness to EGFR inhibitors[J]. American journal of clinical pathology, 2009, 131(4): 478-489.


上海透景生命科技股份有限公司 供稿