结直肠癌的靶向治疗及其耐药机制
来源
医药专论 年第38 卷第11 期
作者
薛 颖，李 琦
上海交通大学附属第一人民医院肿瘤中心
摘要
结直肠癌(CRC)是消化系统常见的恶性肿瘤，在中国其发病率和病死率位列肿瘤前列。传统化疗联合靶向治疗是CRC治疗的主流方案。
靶向治疗在CRC 个体化治疗中具有重要作用，可延长CRC 患者的无进展生存期和总生存期，改善患者生活质量。
近期耐药性对靶向治疗药物疗效的影响引起关注，具体机制尚未完全明确。
本文主要综述靶向治疗药物，特别是血管内皮生长因子抑制剂和表皮生长因子受体抑制剂在CRC 治疗中的耐药机制研究。
关键词
结直肠癌；靶向治疗；血管内皮生长因子抑制剂；表皮生长因子受体抑制剂；耐药机制
正文
结直肠癌(CRC) 发病率居世界恶性肿瘤第三位，肿瘤相关致死率高，每年可致120 万人死亡[1]。
70% 的CRC 与体细胞突变、表观遗传变异有关[2]。
CRC 的治疗方式包括手术、化疗、放疗、射频消融、冷冻手术和靶向治疗等。
美国食品药品管理局(FDA)批准用于抗CRC 的药物主要包括细胞毒性药物及分子靶向药物( 表1)。
CRC 细胞对细胞毒性药物的化疗耐受导致化疗疗效的显着下降。大量临床数据表明，分子靶向药物可显着延长总生存期(OS)、无进展生存期(PFS)，临床应用广泛。
FDA、欧洲药品管理局(EMA)批准治疗CRC的分子靶向药物有：表皮生长因子受体(EGFR) 抑制剂、血管内皮生长因子(VEGF) 抑制剂和VEGF 受体抑制剂，选择性和特异性高，无选择性不良反应，是临床晚期CRC 治疗的研究热点。
多种针对CRC 的分子靶向药物正在开发中，包括癌症干细胞抑制剂、针对BRAF 突变抑制剂、KRAS 突变抑制剂、靶向表皮生长因子受体2(HER2) 扩增/ 超表达抑制剂等。
本文主要综述VEGF 抑制剂和EGFR 抑制剂的耐药机制研究，并简单介绍几种主要的CRC 靶向治疗药物。
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1
主要的靶向治疗药物
1.1血管内皮生长因子抑制剂
VEGF 信号通路是肿瘤血管形成的最主要的机制， 作为肿瘤靶向治疗的靶点，VEGF-A 与VEGFR-2 结合致磷脂酰肌醇活化，胞内三磷酸肌醇表达上调，激活蛋白激酶B(Akt/PKB)、内皮细胞型一氧化氮合酶，最终致血管内皮细胞活化[3]；此外，VEGF 可直接激活HIF-1 信号通路，诱导肿瘤血管生成。
40% ～ 60% 的CRC 患者存在VEGF-A 过表达。
迄今为止，FDA 及EMA 批准了3 种VEGF 抑制剂应用于结直肠癌的治疗，包括贝伐珠单抗、阿柏西普和雷莫芦单抗。
贝伐珠单抗是重组人源化IgG1 抗体，可高度特异性地与VEGF-A、VEGF-B、胎盘生长因子(PIGF) 结合，抑制其下游信号通路的激活，减少肿瘤血管的形成，破坏已存在的新生血管网结构。
年，美国FDA 批准贝伐珠单抗用于转移性结直肠癌(mCRC) 的一线治疗。
雷莫芦单抗是一种人IgG1 VEGFR-2 拮抗剂，可阻断VEGF-A、VEGF-C、VEGF-D 与VEGFR-2 配体结合，降低肿瘤血管供应。
年，FDA 批准雷莫芦单抗联合FOLFIRI 方案用于mCRC 的靶向治疗[4]。阿柏西普是由VEGFR-1和VEGFR-2 的胞外结构域与人IgG1 恒定区组成的人源化重组蛋白，可与VEGF-A、PIGF 特异性结合，发挥抗血管生成作用[5]。 年， 美国FDA 与EMA 批准了阿柏西普联合FOLFIRI 方案治疗mCRC患者，但本品在国内并未获批此适应证。
1.2表皮生长因子受体抑制剂
EGFR 通过二聚化后刺激Ras 蛋白， 导致磷酸化级联反应而激活磷脂酰肌醇3 激酶/ 蛋白激酶B(PI3K/Akt) 信号通路，诱导肿瘤细胞增殖、移行、分化和凋亡[6]。
EGFR/PI3K/Akt 信号通路可通过Bad、核因子(NF)-κB、Notch、转化生长因子(TGF)、茶多酚促进细胞凋亡。
EGFR 还可上调HIF-α 促血管生成、通过上皮间质细胞转换调节细胞间的黏附力等，促进肿瘤的侵袭、转移。
60% ～ 80% 的CRC组患者存在EGFR 高表达，抑制EGFR 信号通路成为肿瘤治疗的重要靶点。
目前，应用于CRC 靶向治疗的EGFR 抑制剂主要有西妥昔单抗和帕尼单抗。
西妥昔单抗是IgG1 型人/ 鼠嵌合单克隆抗体，可靶向EGFR 细胞外区域，与表达于多种癌细胞表面的EGFR 相关结构域特异性结合，竞争性阻断相应的配体，诱导癌细胞的凋亡，发挥抗肿瘤的作用[7]。
帕尼单抗是一种人IgG2 单克隆抗体，可高度特异性地结合EGFR 细胞外结构域，通过竞争性抑制防止下游通路的激活。
年FDA 批准帕尼单抗联合FOLFOX 方案用于mCRC 的一线治疗。
2
耐药机制
2.1 血管内皮生长因子抑制剂
CRC 的抗肿瘤血管生成药物作用靶点即为“VEGF-VEGFR” 轴。
CRC 等恶性肿瘤中存在多条血管生成相关信号通路的失调，当某一信号转导通路被阻断后，其他信号通路活性反而会增强，从而导致抗血管生成药物的疗效降低，诱导血管的再次形成。
CRC 肿瘤细胞对VEGF 抑制剂耐药的具体机制尚未完全明确，包括血管内皮生长因子亚型代偿性表达上调、促血管生成因子表达上调以及KRAS 突变等。
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2.1.1 血管内皮生长因子亚型代偿性表达上调
贝伐珠单抗抑制VEGF-A，可使VEGF 其他亚型(PIGF、VEGF-C、VEGF-D) 代偿性表达上调。
PIGF 在贝伐珠单抗联合化疗后可暂时性显着升高，表明肿瘤细胞可通过上调PIGF 直接响应贝伐株单抗[8]。
安德森癌症中心一项研究针对接受化疗联合贝伐珠单抗治疗的CRC 患者，结果表明，VEGF-C、D 在肿瘤恶化前表达明显上调[9]。
Weickhardt 等[10]的研究也得出类似的结果，提示，VEGF-D 低表达患者受益于贝伐珠单抗治疗(PFS 升高)，而VEGF-D高表达患者则相反。
2.1.2促血管生成因子表达上调
耐药的另一可能的机制是促进促血管生成因子的生成及分泌，增强肿瘤血管的保护屏障。
接受贝伐珠单抗治疗后，HIF-1α 表达上调，致成纤维细胞生长因子(FGF) 2、白介素(IL)-8、STAT 3 及血管生成素(ANGPT)1 等上调以抵抗低氧环境，抑制肿瘤细胞凋亡[11]。
另临床前研究表明，IL-6/STAT 3 通路的激活导致肿瘤微环境的改变也可产生耐药性 [12]。
促血管生成因子的表达上调可通过肿瘤细胞招募促血管生成细胞实现。在缺氧环境中，CRC 肿瘤细胞可招募骨髓来源的细胞包括血管祖细胞和血管调节细胞，其他促血管形成细胞如肿瘤相关巨噬细胞、表达Tie2 的单核细胞(TEM)、VEGFR-1+ 血管细胞及CD11b+ 骨髓细胞均可被募集至肿瘤微环境，产生促血管生长的细胞因子、生长因子及蛋白酶。
2.1.3KRAS 突变
以往研究认为，肿瘤对VEGF 抑制剂的耐药性的产生与KRAS、NRAS、BRAF 等基因突变无关。
然而，Kubicka 等[13] 研究发现，贝伐珠单抗联合其他抗肿瘤药物一线治疗，可改善KRAS 野生型或突变型mCRC 患者的PFS，但仅可改善KRAS 野生型患者的OS；作为二线治疗药物，贝伐珠单抗可改善KRAS 野生型患者的OS，但不能改善KRAS 突变型患者的OS。
据此推测，KRAS 突变可能参与了肿瘤细胞对贝伐珠单抗耐药性的产生，但KRAS 突变在抗VEGF 治疗的疗效预测方面尚无统一结论。
2.2表皮生长因子受体抑制剂
尽管EGFR 抑制剂显着延长CRC 患者的中位PFS，但多数患者会在治疗一定时间后出现耐药。
EGFR 耐药涉及多种机制，包括天然耐药机制及获得性耐药机制。
2.2.1天然耐药机制
2.2.1.1 KRAS、NRAS 突变
KRAS 突变约占mCRC 患者的40%，最早发现的导致EGFR 抑制剂耐药性的KRAS 突变是密码子12、13( 外显子2) [14]。
多项西妥昔单抗或帕尼单抗的临床研究数据表明，KRAS 基因外显子3、4 及NRAS 基因外显子2、3、4 突变占RAS 突变的mCRC患者的15% ～ 17%[15-17]。
欧洲一项回顾性分析中，De Roock 等[15] 对西妥昔单抗联合化疗抵抗的mCRC 患者的肿瘤标本进行了大规模的分析，结果显示，40% 的标本存在KRAS 突变，多数在12 或13 号密码子( 外显子2)，2.1% 在密码子61( 外显子3)，2% 在密码子146( 外显子4)；NRAS 突变发生在 2.6% 的标本中，多数在密码子61，且与KRAS 突变相互排斥。
与单独化疗组相比，化疗联合西妥昔单抗组NRAS 突变者有效率(RR) 明显降低，PFS 及OS 同时降低，但差异不具有统计学意义，可能与NRAS 突变者的样本量较小有关。
OPUS 研究是西妥昔单抗联合FOLFOX( 联合组) 对比FOLFOX( 对照组) 一线治疗mCRC 患者的Ⅱ期随机临床研究[16]。
结果显示，42% 患者可检出KRAS 突变，对KRAS 野生型患者，联合组RR比对照组高(61% 对37%，P ＝ 0.011)，且疾病进展(PD) 风险降低43%(P ＝ 0.016)，差异具有统计学意义；对 KRAS 突变型患者，联合组 RR 和 PFS 均劣于对照组，提示KRAS 突变的mCRC 患者不适合接受西妥昔单抗治疗。
在PRIME 研究中，17% 患者具有KRAS 突变( 外显子3 或4)，或NRAS 突变( 外显子2、3 或4)。
在RAS 野生型mCRC 患者中，联合组( 帕尼单抗联合FOLFOX) 较对照组( 单用FOLFOX) 中位OS 值延长5.6 个月(25.8 对20.2 个月，P＝0.009)；而 RAS 突变型患者，联合组较对照组在OS、PFS 或RR 差异均无统计学意义[17]。
据此，美国国家综合癌症网络(NCCN) 指南建议不应使用西妥昔单抗或帕尼单抗治疗任何已知的KRAS或NRAS 突变的患者。
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2.2.1.2BRAF 突变
在临床CRC 患者中，BRAF 突变率约为5% ～10%[18]，最常见的BRAF 突变是V600E 突变，可导致MAPK 通路的持续性激活[19]。
此外，BRAF 突变与RAS 突变相互排斥[20]。
大量临床研究表明，BRAF 突变的存在可能是抗EGFR 治疗中肿瘤细胞产生抗性的重要因素，与不良预后有关[15-16, 21]。
PRIME 研究比较帕尼单抗联合FOLFOX4( 联合组)对比FOLFOX4( 对照组) 用于一线治疗mCRC 患者的疗效及安全性[25]。
结果显示，BRAF 野生型患者中，联合组 OS 和 PFS 较对照组明显改善；而 RAS野生型及BRAF 突变型患者中，联合组OS 和PFS较对照组显着降低[22]。
提示，BRAF 突变可能诱导RAS 野生型肿瘤细胞的耐药性，存在KRAS 突变的mCRC 患者不能从帕尼单抗中获益。
临床前研究提出，BRAF 突变诱导耐药的各种机制，其中可能存在通过EGFR 信号通路介导RAS 及CRAF 活化进一步激活丝裂原活化蛋白激酶/ 胞外信号调节激酶(MAPK/ERK) 的逃避机制。
进一步研究发现，BRAF 突变型CRC 细胞高表达磷酸化受体酪氨酸激酶，表明即使BRAF 突变被抑制，也可通过上游信号分子激活MAPK[23]。
目前，NCCN 和欧洲肿瘤内科学会(ESMO) 共识指南均建议避免将西妥昔单抗或帕尼单抗用于BRAF 突变型肿瘤患者。
2.2.1.3 PIK3CA 突变
磷脂酰肌醇3 激酶/ 蛋白激酶B/ 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR) 信号通路的激活是肿瘤细胞对EGFR 抑制剂耐药的重要机制。
CRC 患者约10% ～ 20% 为PIK3CA 突变[24], PIK3CA 突变后可持续性激活PI3K。PIK3CA 突变约80% 发生于外显子9 及20，其与耐药性的相关性仍存在较大争议[25]。
Sartore-Bianchi 等[26] 研究发现，接受EGFR抑制剂治疗的mCRC 患者中，PIK3CA 突变型( 外显子9 及20)PFS 较野生型显着降低。
而Prenen 等[27]研究结果与此不同，该项研究发现，PIK3CA 突变型患者与野生型患者中位PFS(24 对 18 周，P ＝0.760) 及OS( 45 对39 周，P ＝ 0.698) 并无显着差异。
基于上述研究结果，仍需大量的前瞻性研究证实PIK3CA 与耐药的相关性。
此外，多数研究仅涉及外显子9 或20 的突变，其余外显子是否与CRC肿瘤细胞对EGFR 抑制剂耐药的产生有关，需更多关注。
2.2.1.4 上皮调节蛋白、双调蛋白、转化生长因子-α表达改变
CRC 患者的EGFR 信号通路相关mRNA 包括上皮调节蛋白(EREG)、双调蛋白(AREG) 表达上调，这种过表达可能是肿瘤细胞对EGFR 信号通路阻断后的响应机制。
一项帕尼单抗联合伊立替康和环孢素治疗晚期结直肠癌(aCRC) 的前瞻性随机临床研究(PICCOLO)[28] 结果提示，对RAS 野生型患者，肿瘤高表达 EREG 或 AREG，可预测帕尼单抗获益；低表达则提示缺乏疗效。
但 美国临床肿瘤协会(ASCO) 年会报道的一项研究认为[29]，EREG 过表达患者对西妥昔单抗的反应更好，而TGF-α 的上调与西妥昔单抗治疗耐药有关，另一团队研究发现将肿瘤细胞暴露于TGF-α 环境，肿瘤细胞的耐药性显着增加。
因此，EREG 及AREG 是否可诱导肿瘤细胞耐药性的产生仍需大量研究验证。
2.2.2 获得性耐药机制
EGFR 抑制剂应用于RAS 野生型CRC 患者早期可有一定的治疗效果，但大部分患者最终仍出现疾病的恶化，表明CRC 肿瘤细胞存在获得性耐药机制。
EGFR 主要激活下游的RAS/MAPK、PI3K/AKT/mTOR 信号通路。
有研究发现，最初为KRAS 野生型CRC 患者予EGFR 抑制剂治疗后44% 产生获得性突变，其中密码子 61、146( 外显子3、4)KRAS 的非典型突变最常见，这种突变与较短的PFS 有关[30]。
Montagut 等[31]发现，获得性EGFR S492R 位点突变，可诱导CRC肿瘤细胞对西妥昔单抗产生耐药，其机制为突变位于EGFR 胞外域，具有庞大的侧链，干扰西妥昔单抗与受体的特异性结合。
其中一位EGFR S492R 位点突变的患者，对西妥西单抗产生耐药，而对帕尼单抗治疗较为敏感。
c-Met、HER2 基因扩增是RAS 及BRAF 野生型CRC 肿瘤细胞对EGFR 抑制剂获得性耐药的旁路机制。
Liska 等[32] 发现，人肝细胞生长因子(HGF) 干预CRC 肿瘤细胞后可阻断EGFR 抑制剂诱导的细胞周期停滞；CRC患者接受西妥昔单抗、帕尼单抗治疗后可检测到c-Met 显着扩增。
另一研究表明，KRAS 野生型mCRC 患者接受抗EGFR 治疗后，血清HGF 水平较高的患者PFS 显着降低(4.4 对6.4个月，P ＝ 0.001)[33]。
同时，CRC 患者循环肿瘤DNA(ctDNA) 中可检测到c-Met 扩增位点。HER2基因扩增同样为RAS、BRAF 野生型CRC 肿瘤细胞获得性耐药的驱动因素。
西妥昔单抗耐药患者和RAS 及BRAF/PI3KCA 野生型患者中HER2 扩增，对EGFR 抑制剂耐药的CRC 患者的ctDNA 中也可检测到HER2 扩增[34]。
上述结果表明，抗EGFR 联合抗c-Met 及抗HER2 疗法可为mCRC 患者的治疗提供新的思路。
尽管c-Met、HER2 基因在抗EGFR 治疗中的获得性耐药的作用逐渐显现，但其改变是否在耐药后产生仍需进一步探索。
3
展望
分子靶向药物为CRC 患者的临床治疗提供了广阔前景，目前批准用于临床的血管生成抑制剂远期疗效仍有待提高。
CRC 患者对靶向治疗可产生耐药性，其机制尚未完全明确，逆转策略仍需进一步研究。
据此，仍迫切需要深入研究耐药机制及调控措施克服这种耐药性。
此外，靶向药物相对于传统化疗药对CRC 患者获益更大，但同时对某些表达靶点的正常组织的作用也会带来不良反应，因此需要研究特异性更强的靶点。
参考文献
详见 医药专论 年第38 卷第11 期
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