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非小细胞肺癌化疗有效性的预测因子：充满前景但富有挑战

2016年08月18日

编译：康勋

来源：肿瘤资讯

近几十年来，CCC一直是非小细胞肺癌治疗的基石，分子靶向治疗与免疫治疗在整个过程中都伴随着寻找合适的治疗标记物并不断地发展，与之相反的是并没有针对CCC患者筛选的生物标记物。

我们回顾了关于非小细胞肺癌应用CCC治疗的临床前和临床相关研究，评估CCC药物（铂类、抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、纺锤体毒药物）潜在的预测生物标记物。建立评价方法，描述这些标记物的鲁棒性，以及各个标记物所面临的挑战。

目前，评价观察到最好的预测生物标记物是ERCC1、RRM1以及TS，而与之相对应的CCC药物分别是铂类药物、吉西他滨和培美曲塞。其他的一些潜在生物标记物包括hENT1、III类β微管蛋白等。然而，所以这些生物标记物没有一项进行合适的前瞻性临床试验设计，也没有进行强有力的随机对照研究，更没有一个准备在常规的临床实践中应用。

已经证实寻找CCC的预测生物标记物是很困难的。目前已经有不少生物标记物进行了临床前或者临床评价，而他们中却没有一个能够做到在临床中应用。考虑到CCC药物的耐药性及敏感性是多因素的，采用多种生物标记物组合的方式可能更具有关联性，仍需要进一步的努力。

引言

尽管分子靶向治疗以及免疫检测点抑制剂治疗显著提高了一些选择性NSCLC患者的预后，但是仍有60%的NSCLC不存在定向的驱动突变，且仅有15-25%的NSCLC非小细胞肺癌患者能够在免疫治疗中获益。CCC仍然是目前患者获益最多的治疗方法，但是花费低，所以依然是目前世界范围内众多NSCLC患者治疗的基石。但是目前CCC治疗在仍然采取“一刀切”式的治疗模式，在个体化治疗以及精准医学背景下的今天显然已经不能作为最优方案。尽管开发了一些CCC化疗有关的分子标记物，但缺乏针对性，且发展困难。本文中我们对CCC耐药或者敏感的分子机制进行综述，对NSCLC领域的主要分子标记物进行总结。并对他们的科学性、有效性以及潜在的临床实施情况进行讨论。

1）细胞毒性药物及其在NSCLC中的应用

应用于NSCLC的细胞毒性药物主要有4种（图1），即：烷化剂、抗代谢药、拓扑异构酶抑制剂、纺锤体毒性药物。在一些EGFR突变以及ALK异位的选择性目标人群给予相应的靶向治疗药物使得患者的中位生存期提高到了10-12个月。最近的研究发现，免疫检测点抑制剂能使20%-35%的转移性NSCLC患者获益。相对于分子靶向治疗及免疫检测点治疗的靶向指示性，CCC药物缺乏相应的生物标记物来靶向性指导药物的选择。然而已经被证实的有几种预测生物标记物可能成为CCC药物的选择。

2)全球非小细胞肺癌细胞毒性药物药效学以及药动学耐药机制的概述

细胞毒性药物耐药的第一机制是药物靶点的改变和缺少。除了药效学解释耐药机制以外，还包括药物流入细胞膜减少而流出增加，细胞内药物的失活以及缺乏激活和解毒作用等药效学机制（图2）。但往往大多数的耐药机制是多因素的。总的来说，对于药物敏感性以及耐药性的许多潜在的生物标记物研究已经有许多，这其中包括：药物转运蛋白，靶向和相关蛋白，参与代谢解毒过程的一些元素，DNA修复能力，细胞周期调控，细胞凋亡与存活信号以及相关的转录因子。然而在这诸多的生物标记物中仅有极少数有潜在临床应用的可能。

3）批判性回顾CCC治疗NSCLC潜在的有效生物标记物

预测性分子标记物的证据等级分级

在2006年的一篇综述文献中重点关注了预测性分子标记物对于NSCLC患者进行CCC治疗的预测作用，结果显示经体外分离确定的80个目标基因仅有13个进行了临床评价。在这13个基因中最终只有4个被认为具有很大的临床开发价值，分别是ABCB1的表达、GSTP1的表达、ERCC1的改变以及TP53的突变，但是10年过去了，除了TP53的突变状态在极个别病例有应用以外没有1个进入到临床应用。原因是：a.不同研究在技术上缺乏标准化；b.判断标准的差异性；c.数据缺乏分析验证；d.研究设计不足。

由于没有很好的评分系统能够将分子生物标记很好的进行划分，在此为了写作方便，我们将分子标记物的临床效用按高、中、低三个等级来进行划分（表1）。

铂类化合物

铂类化合物通过影响DNA的复制及转录而发挥杀伤肿瘤细胞的作用。耐药机制包括：传输机制（铜转运蛋白1,CTR1)，解毒蛋白如谷胱甘肽S转移酶(GSTM1基因表达式或变异)，耐受性相关的机制例如凋亡障碍(例子：BCL- 2表达) 等。另外还有如XIAP过表达以及SMARCA4的低表达。

最有前途的铂类预测分子生物标记物是参与DNA修复过程的蛋白质。包括：FANC家族蛋白、BRCA1、BRCA2等。

ERCC1是核苷酸切除修复的关键酶，在2006年，ERCC1蛋白表达被作为肺癌铂类化疗的一个预测指标在国际肺癌辅助治疗试验（IALT）上报道。Friboulet等通过体内和体外实验证实了在ERCC1缺乏的NSCLC细胞系铂类清除能力下降，结果提示ERCC1对在于铂类化疗敏感性的重要作用。由于种种原因缺乏临床试验的支持，有待进一步的研究。

纺锤体毒性药物的预测因子

微管蛋白是纺锤体毒性药物的主要作用位点，也是潜在的研究热点。这其中比较有代表性的是III类β微管蛋白（TUBB3）-α或β，研究结果显示与NSCLC紫杉醇耐药性相关。其他还有一些例如ABC转运蛋白（PGP, BCRP, MRP-1）等，所有这些都只是在细胞系或者小样本临床研究中得到验证，应该被分类为低等级证据。

抗代谢药

吉西他滨

吉西他滨是嘧啶类似物，主要通过抑制核苷酸还原酶(RR)来干扰核苷酸的合成。RR有一个催化亚基RRM1和一个调节亚基RRM2组成。目前针对于吉西他滨有效性最有潜力的2个分子生物标记物是RRM1和hENT1。在众多的分子标记物中，最近的研究显示hENT1表达量与吉西他滨治疗胰腺癌患者的生存期成正相关，但是在NSCLC只有一些回顾性的研结论，因此可评级为中等。

RRM1的表达与DNA的修复能力相关，一些研究将RRM1作为预测吉西他滨化疗有效性最有前途的生物标记物。

培美曲塞

培美曲塞是多靶点的抗叶酸化合物，主要针对胸苷酸合成酶（TS），同时也能够抑制DHFR和AICART。几项研究结果表明TS低表达的患者接受培美曲塞治疗后预后较好，这一结论也得到了meta分析的证实。因此TS的评级为高级别证据。

拓扑异构酶II抑制剂

依托泊苷主要干扰DNA的复制及转录，在NSCLC应用较少。TOP2A 的表达、MDR1的表达、CEP17、CIN等这些潜在的预测因子都需要前瞻性临床研究的验证。

拓扑异构酶I抑制剂

拓扑异构酶I抑制剂能够导致DNA双链断裂诱导细胞凋亡。最新的研究结果显示，PS560似乎是拓扑异构酶I的预测分子标记物，与拓扑替康的敏感性相关。

抑制生长信号通路及其对CCC化疗敏感性的影响

抑制生长信号通路与CCC化疗敏感性两者相互关系的机制一直是研究热点。然而大多数的体外研究结论并没有得到回顾性的转化临床研究证实。例如我们看到在EGFR突变或ALK阳性的NSCLC肿瘤细胞培美曲塞的活性是增强的，但机制尚不完全清楚。另外FGFR4的上调与阿霉素的治疗抵抗有关，同时以FGFR4为靶点能够增强奥沙利铂及5-FU对结肠癌细胞系的敏感性。总体来说，信号通路作为一种预测生物标记物显然还尚不成熟。TKI阻滞细胞在G1期的潜在作用可能会降低CCC针对细胞周期治疗的敏感性。

发展成功的生物标记物所需要考虑的问题与挑战

发展成功的生物标记物需要遵循图3所示的步骤。所有CCC相关的生物标记物只有3-5%能够进行到临床检验，流失率很高。造成这种现象的原因除了一些药物机制不明外，还有就是缺乏标准的生物技术路线和临床路径。由于CCC目前已经证实是各期NSCLC治疗的主要手段，因此设计一个随机对照试验以安慰剂来验证生物标记物试验组的有效性是很具有挑战性的。

由于研究CCC生物标记物的临床试验少之又少（表2），这也能很好的解释为什么很多大的医药公司和学者在CCC生物标记物研究方面缺乏动力。有形的挑战包括肿瘤内的异质性，时间和空间上的生物变异性，生物标记物的科学相关性，耐药/敏感机制的多样性上潜在的相互依存。这些有形的挑战由于固有的因素很难改变，所以将目标集中在技术的标准化，建立精确的指导路线。这些措施包括分析前的标准化（组织采样、处理等），分析过程的标准化（材料的学习、阈值的意义，计分系统的使用等），分析后的标准化（流程的学习，各中心内的可重复性等）。更重要的是这些验证步骤是相互关联的，应定期做再评估，以更好的适应治疗和技术进步。

应吸取的教训和未来的面临挑战

尽管在寻找合适的CCC敏感性的预测生物标记物方面付出量很大的努力，但是结果却让人大失所望，而且存在临床前研究与临床研究相悖的情况。截止目前针也只有RRM1、ERCC1、和TS还在不断的研究中。由于化疗药物通常是联合使用，这在很大程度上限制了生物标记物的选择。因此，在以后的研究中也应该引入多种生物标记物组合的方式。

还有一些其他的原因可以解释目前差强人意的结果，(i) 工作量大缺乏分析兴趣；(ii)多以回顾性研究为主，缺乏前瞻性研究；(iii)临床试验对照组设计困难；(iv) 医药企业和学者缺乏兴趣；(v)过多专注于肿瘤细胞的DNA修复能力。事实上最新的研究结论显示遗传因素、肿瘤微环境（基质细胞和免疫细胞）也在CCC的敏感性方面发挥重要作用，例如DNA签名技术来预测靶向药物的敏感性，具有可重复性的优势。且随着测序技术的不断发展，研究成本也在不断降低，通过识别DNA修复基因的有害突变基因来预测CCC的敏感性。另外还有一些比如RNA测序以及甲基化分析等。最后，需要注意的是在多数情况下研究的主体还是评估蛋白质的表达水平而不是DNA、RNA，目前新的免疫组化技术能一次性自动化分析数百个样本且能进行快速的图像分析，也为研究的不断进步带来了新的希望。

总而言之，尽管目前还是没有确实可靠的CCC预测生物标记，新技术的进步还是打开了一个令人鼓舞的前景。更为重要的是患者迫切的渴望了解他们的所患的肿瘤以及接受定制治疗后他们的获益情况。这就需要临床医生及研究学者能够致力于这一领域的研究。

责任编辑：Lilith

文献来源：http://annonc.oxfordjournals.org/content/early/2016/08/06/annonc.mdw321.full.pdf+html

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