磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K) / 蛋白激酶B(AKT) / 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路，简称PAM 信号通路，可通过多种机制影响乳腺癌的发生､发展，并在多种治疗手段耐药中发挥关键作用。PAM 信号通路异常的乳腺癌患者预后通常较正常者更差。近年来，针对PAM 信号通路的靶向治疗药物，包括PI3K 抑制剂､AKT 抑制剂､mTOR 抑制剂和PI3K/ mTOR 双靶点抑制剂等，在乳腺癌的治疗中取得了较大进展，显著改善了激素受体阳性/ HER-2 阴性晚期乳腺癌患者的预后。本文系统总结了PAM 信号通路抑制剂在不同分子分型乳腺癌中的主要临床研究， 探讨了PAM 信号通路的检测及靶向药物安全性管理的挑战，预测了未来的研究方向。通过精准检测PAM 信号通路和合理应用相关抑制剂，临床医师可以为乳腺癌患者提供更为优化的治疗方案。
航程, 王佳玉. PI3K/ AKT/ mTOR 信号通路及其靶向治疗在乳腺癌中的应用[J/ CD].中华乳腺病杂志(电子版),2025,19(1):12-19.
DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0807.2025.01.003
乳腺癌是全球女性常见的恶性肿瘤之一，国家癌症中心数据显示2022 年中国女性乳腺癌新发病例数为35.71 万，仅次于肺癌[1] 。研究发现，多条信号通路在乳腺癌的发生发展中起重要作用，其中磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K) /蛋白激酶B(protein kinase B, AKT) / 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号通路(PAM 信号通路)与调控肿瘤细胞增殖､介导耐药等存在密切关系。针对PAM 信号通路变异的精准识别和靶向抑制在乳腺癌诊疗中非常关键。本文旨在总结PAM 信号通路在乳腺癌中的作用机制，讨论靶向治疗的研究进展，并探讨未来临床实践中面临的挑战与机遇。
PAM 信号通路在乳腺癌中的作用机制
PAM 信号通路是真核生物细胞内高度保守的信号转导网络，可调控细胞生长､增殖､代谢和存活等过程[2] ,包含3 个关键分子PI3K､AKT 和mTOR。当激素､生长因子､细胞因子等配体与受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase, RTK) 或G 蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor, GPCR) 结合后,PI3K被激活,进而由其p110α 亚基催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP2)转化为磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate, PIP3)，后者可作为第二信使磷酸化AKT 的Thr308 位点｡AKT 在经过mTOR 复合体2 ( mTOR complex 2, mTORC2) 介导的对其Ser473 位点进行第二次磷酸化之后被完全激活。PTEN 通过促进PIP3 去磷酸化为PIP2 实现对PI3K/ AKT 信号通路的负调控。活化的AKT 可通过抑制结节性硬化症复合物亚基1/2(tuberous sclerosis complex subunit 1/2, TSC1/2) 的活性激活mTOR 复合体1(mTOR complex 1, mTORC1)，并通过调控核糖体激酶S6K1 和真核起始因子4E-结合蛋白1(4E-binding protein 1, 4E-BP1) 两条关键下游通路影响多种细胞进程[2] 。
PAM 信号通路与乳腺癌的发生发展
多达70%的乳腺癌存在PAM 信号通路的激活[2] 。国内研究显示62.6%的中国乳腺癌患者存在至少一个PAM 信号通路基因突变, 其中PIK3CA(45%)､PTEN(7.5%)､AKT1(5.9%) 基因突变频率最高[3] 。另一项国内研究通过对773 例乳腺癌进行多组学检测也得出类似结果[4] 。乳腺癌不同分子分型间存在基因组变异差异，其中PIK3CA 在激素受体(hormone receptor, HR) 阳性､HER-2 阴性乳腺癌中突变频率最高(40%)，在HER-2 阳性乳腺癌中可达30%。中国乳腺癌患者PIK3CA 的突变频率高于西方人群[4] ｡PIK3CA 突变大多集中在外显子9 和外显子20 上，这些突变会导致其编码的p110α 亚基的过度活化,，进而导致PI3K 信号通路的持续激活[5] 。PTEN 基因突变在HER-2 阳性乳腺癌中最常见,突变频率在10%以上[6] 。AKT 是一种丝氨酸-苏氨酸激酶，有3 种亚型AKT1､AKT2､AKT3，分别由不同的基因编码，是PAM 通路上的中心介质[2] 。AKT 基因突变最常见于HR 阳性､HER-2 阴性乳腺癌中,其在晚期阶段的突变频率约为7%[7] ｡癌症基因组图谱( the Cancer Genome Atlas,TCGA) 报告AKT1 突变率为3. 14%, 中国乳腺癌基因组图谱(Chinese Breast Cancer Genome Atlas,CBCGA) 项目提示，中国乳腺癌人群的AKT1 基因突变频率更高,约为6. 3%， 在HR 阳性､HER-2 阴性亚型中为11.3%[4,8] ｡
体内及体外实验结果表明，各种因素导致的PAM 信号通路异常激活可通过多种机制促进乳腺癌的发生､发展。PAM 信号通路的多个组成部分可以协同调控包括葡萄糖､谷氨酰胺､核苷酸和脂类在内的营养物质摄取，且活化的AKT 可以通过上调葡萄糖转运蛋白的表达和增强糖酵解，从而调控代谢重编程，促进癌细胞的增殖[9] 。AKT 还可以磷酸化MDM2 蛋白，并负调控促凋亡的Bcl-2 家族成员以及叉头框转录因子， 以抑制癌细胞凋亡[10] 。此外，PAM 信号通路激活会导致环状RNA 失调，多种环状RNA 在乳腺癌和正常组织中存在差异表达，并促进乳腺癌进展[11] 。临床前研究表明，乳腺癌干细胞(breast cancer stem cell, BCSC) 中胰岛素样生长因子1 受体( insulin-like growth factor-1 receptor, IGF-1R)及下游PAM 信号通路的磷酸化水平升高，而PAM 信号通路抑制剂可对BCSC 发挥抑制作用[12] ，同时，PAM 信号通路异常激活可显著上调VEGF 的表达，肿瘤微环境中的VEGF 亦可活化PAM 信号通路，促进肿瘤新生血管形成,且可调控基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9, MMP9) 的表达促进癌细胞侵袭和远处转移[13] 。
PAM 信号通路与乳腺癌的治疗耐药
1.内分泌治疗与细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)4/6 抑制剂耐药
PAM 信号通路激活后， ER 的特定位点( 如Ser118 和Ser167)可以被直接磷酸化，从而使其即使在低雌激素水平或受到长期内分泌治疗抑制时仍保持转录活性[14] 。此外，磷酸化的ER 可促进RTK 蛋白表达，形成正反馈进一步激活PAM 通路，促进肿瘤细胞增殖[15] 。PAM 信号通路也与CDK4/6 抑制剂耐药有关，在长期暴露于CDK4/6 抑制剂的ER阳性乳腺癌细胞中可发现该通路活性增强,进而上调cyclin D1 表达，高水平cyclin D1 仍然能够部分推动细胞周期进程，且cyclin D1 可不依赖于CDK4/6而激活CDK2，促进肿瘤细胞从G1 期进入S 期[16] 。该通路也可通过增强ER 活性的方式降低CDK4/6抑制剂的疗效。同时，在CDK4/6 抑制剂耐药的乳腺癌细胞系中可检测出磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶1(phosphoinositide-dependent protein kinase-1, PDK1)水平升高，其作为PI3K 的下游导致AKT 活化[17] 。
2. 抗HER-2 靶向治疗耐药
HER-2 是一种RTK，可与其他表皮生长因子受体家族成员形成异源二聚体激活下游信号通路，而PAM 信号通路是HER-2 的主要信号级联下游。抗HER-2 靶向药物通过与HER-2 结合，阻断HER-2的信号转导。当PAM 信号通路异常激活后，可在HER-2 信号被阻断的情况下，依然起到促进肿瘤细胞增殖的作用[18] 。临床前研究表明在HER-2 阳性乳腺癌细胞系中，PIK3CA 基因突变或PTEN 低表达可导致曲妥珠单克隆抗体及拉帕替尼耐药[19-20] ，且HER-2 阳性､PIK3CA 基因突变乳腺癌更易形成肺转移[21] ，而PI3K/ mTOR 抑制剂可逆转抗HER-2 治疗耐药[20-21] 。此外，曲妥珠单克隆抗体可诱导HER-3 表达增加，HER-3 可以激活PAM 信号通路，进而促进肿瘤细胞增殖及曲妥珠单克隆抗体耐药[22] 。
3. 化疗耐药
PAM 信号通路的异常激活可以通过多种机制诱导乳腺癌化疗耐药。基础研究显示,蒽环类化疗药物可以活化AKT，并磷酸化其底物MERIT40，后者可促进DNA 损伤修复和肿瘤细胞存活进而诱导蒽环类药物耐药[23] 。PIK3CA 或AKT1 基因突变还与抗微管类药物艾日布林耐药有关，而抑制PI3K可通过促进凋亡的方式提高艾日布林在HER-2 阴性乳腺癌中的抗肿瘤活性[24] 。PAM 信号通路还可促进乳腺癌耐药蛋白( breast cancer resistance protein, BCRP) 和P-糖蛋白( P-glycoprotein, P-gp)的表达，增加化疗药物的外排从而导致化疗耐药[25] ，其机制有待进一步探索。
PAM 信号通路与乳腺癌的预后
研究表明，同PAM 信号通路正常的乳腺癌患者相比，存在该通路基因改变者肿瘤进展风险更高，无进展生存期(progression-free survival, PFS)及OS 更短。METABRIC 数据库研究显示，存在多位点PIK3CA 基因突变的乳腺癌患者较野生型患者OS显著缩短(131 个月比159 个月,P = 0.029)[3] 。纳入了HR 阳性､HER-2 阴性晚期乳腺癌患者的SAFIR02 研究也表明，在该人群中PIK3CA 基因突变患者的OS 更差(19.6 个月比23.5 个月,P =0.04)。一项纳入7 项研究共计1 929 例乳腺癌患者的Meta分析显示，PIK3CA 基因特定激活突变是乳腺癌的独立不良预后因素(HR = 1.67,95%CI: 1.15~2.43,P =0.007)，其PFS( HR = 2.05,95%CI: 1.30 ~3.25,P =0.002)及OS(HR = 2.80,95%CI: 1.49~5.24,P =0.001)更差[26] 。存在AKT1 E17K 基因突变的患者较AKT1 野生型患者相比死亡风险更高(29.7%比16.4%,P = 0.015)[27] 。同时携带PIK3CA 及AKT1基因突变的乳腺癌患者较野生型患者的OS 缩短[8] 。PTEN 表达缺失也与高疾病进展风险及死亡风险有关。一项纳入了27 项研究共计10 231 例患者的Meta 分析结果表明：相比PTEN 表达正常的乳腺癌患者，PTEN 表达缺失人群具有更差的DFS(HR =1.63,95%CI: 1.04 ~ 2.22,P <0.0 001) 及OS(HR =1.41,95%CI: 1.08~1.73,P<0.0 001)[28] 。
PAM 信号通路抑制剂在乳腺癌中的应用
根据PAM 信号通路的关键分子，PAM 信号通路抑制剂主要可分为PI3K 抑制剂､AKT 抑制剂和mTOR 抑制剂，这些抑制剂通过靶向PAM 信号通路中的不同节点来阻断信号的传递,从而抑制肿瘤细胞的增殖和存活，部分临床研究概况见表1｡对存在PAM 信号通路异常的HER-2 阳性或三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer, TNBC)，在标准治疗(包括抗HER-2 治疗､免疫治疗､化疗) 上加用PAM信号通路抑制剂尚在初步探索阶段。本节主要介绍PAM 信号通路抑制剂在HR 阳性/ HER-2 阴性晚期乳腺癌中的应用。
PI3K 抑制剂
PI3K 抑制剂可分为泛抑制剂和亚型特异性抑制剂。泛PI3K 抑制剂可靶向Ⅰ类PI3K 的所有4 种亚型，缺乏对p110α 的选择性，导致药物相关不良反应(adverse event, AE)发生率较高。亚型特异性抑制剂可根据抑制的催化亚基不同分为不同亚型抑制剂，其中PI3Kα 抑制剂在乳腺癌中疗效显著。Alpelisib 是首个口服的选择性PI3K抑制剂,被批准用于治疗伴有PIK3CA 基因突变的ER 阳性/ HER-2 阴性晚期乳腺癌患者。SOLAR-1研究评估了Alpelisib 联合氟维司群的疗效和安全性，结果显示在PIK3CA 突变亚组中，试验组的中位PFS 显著延长(11.0 个月比5.7 个月,HR = 0.65,P<0.001)[29] ，OS 差异无统计学意义(39.3 个月比31.4 个月,HR = 0. 86, P = 0. 15)[29] ， 但亚组分析显示出Alpelisib 对于血浆循环肿瘤DNA( circulating tumor DNA, ctDNA)中检测出PIK3CA 突变人群的OS 改善趋势[30] 。安全性方面，3 ~ 4 级AE 发生率为76%，最常见是高血糖，其中3 级AE 占32.7%，4 级AE 占3.9%，3 级皮疹和腹泻发生率分别为9.9%和6.7%[31] 。相比于SOLAR-1 研究CDK4/6 抑制剂经治比例小(5.9%),后续的2 期､单臂BYLieve 研究全部纳入了CDK4/6 抑制剂进展后的患者，显示出了Alpelisib 在该人群的治疗潜力[32] 。Inavolisib 是另一种选择性､强效PI3K 抑制剂。GO39374 研究数据初步显示Inavolisib 联合哌柏西利和内分泌治疗在伴有PIK3CA 基因突变的HR 阳性/ HER-2 阴性晚期乳腺癌中具有良好的安全性和疗效[33] 。3 期INAVO120 研究旨在评估Inavolisib+哌柏西利+氟维司群在PIK3CA 突变､辅助内分泌治疗过程中或结束后12 个月内进展的HR 阳性/ HER-2 阴性局部晚期或转移性乳腺癌患者中疗效，含Inavolisib 的三药联合方案在PFS 上有显著获益(15.0 个月比7.3 个月，HR = 0.43,P <0.0 001)，且在该方案进展后的PFS2 上仍有持久获益(24.0 个月比15.1 个月，HR =0.54); 3 级及以上AE 主要为中性粒细胞减少(80.2%)､高血糖(5.6%)､口腔黏膜炎(5.6%)､腹泻(3.7%)等[34] 。目前，亚型特异性PI3K 抑制剂还包括TOS-358､LOXO-783､STX-478､RLY-2608 等，均处于1/2 期临床研究中[2] 。
AKT 抑制剂
AKT 抑制剂根据结合位点的不同可分为ATP竞争性结合抑制剂､变构抑制剂和共价变构抑制剂等。Capivasertib 是一种高选择性的ATP 竞争性结合抑制剂,可与氟维司群联合用于治疗伴有一种或多种生物标志物改变( PIK3CA/ AKT1/ PTEN 变异)的HR 阳性/ HER-2 阴性局部晚期或转移性乳腺癌患者，这些患者至少在一种内分泌治疗后进展,或在完成辅助治疗后12 个月内复发。关键的3 期CAPItello-291 研究结果显示,在总人群中Capivasertib联合氟维司群较氟维司群单药可显著改善患者中位PFS(7.2 个月比3.6 个月，HR =0.60,95%CI: 0.51~0.71,P<0.001);在PIK3CA/ AKT1/ PTEN 变异人群中，Capivasertib 联合氟维司群将中位PFS 延长至7.3个月，有更好的获益趋势(7.3 个月比3.1 个月,HR =0.50,95%CI: 0.38 ~0.65,P<0.001)[35] 。探索性分析表明，对于PAM 信号通路各靶点变异亚组的PFS获益一致；3~4 级AE 发生率为41.7%，最常见的3 级以上AE 为皮疹( 12.1%)､腹泻( 9.3%) 和高血糖(2.3%)[36] 。该研究入组人群CDK4/6 抑制剂经治比例达69.1%，且亚组分析表明无论是否既往应用过CDK4/6 抑制剂均可从Capivasertib 获益[35] 。2024 年欧洲肿瘤内科学会( European Society ForMedical Oncology, ESMO ) 更新了研究数据，Capivasertib 组在PFS2 和首次开始后续化疗时间上均表现出显著优势[37] 。
Afuresertib 是一种口服的强效泛AKT 抑制剂，可抑制AKT 的所有亚型。2024 年ESMO 大会报道了该药联合氟维司群治疗HR 阳性/ HER-2 阴性局部晚期或转移性乳腺癌患者的1b 期临床研究，纳入了既往接受过1~2 线抗肿瘤治疗后进展的31 例患者，结果显示在PAM 信号通路改变的患者亚组中客观缓解率( objective response rate, ORR) 达37.5%，而非改变组为10%[38] 。目前，关于Afuresertib 的大样本3 期AFFIRM-205 研究正在进行中。
mTOR 抑制剂
mTOR 抑制剂是PAM 信号通路中最早被开发用于治疗乳腺癌的药物之一。BOLERO-2 研究纳入了724 例应用非甾体类芳香化酶抑制剂后进展的HR阳性/ HER-2 阴性绝经后晚期乳腺癌患者，以2 ∶1的比例分组，结果显示依维莫司联合依西美坦较依西美坦在PFS 上延长4.6 个月(7.8 个月比3.2 个月,HR = 0.45,P <0.0 001)[39] ，但OS 差异无统计学意义[40] 。安全性方面，最常见的AE 包括口腔粘膜炎(8%)､贫血(6%)､呼吸困难(4%)､高血糖(4%)､肺炎(3%)等[39] 。BOLERO-5 研究在中国患者中进一步验证了依维莫司联合依西美坦的疗效[41] 。
PrE0102 研究证明依维莫司联合氟维司群亦可改善患者的PFS[42] 。由于依维莫司的研发较早，PrE0102 和BOLERO-2 研究均未纳入CDK4/6 抑制剂经治患者。国内2 期MIRACLE 临床研究纳入了绝经前HR 阳性/ HER-2 阴性晚期乳腺癌，既往他莫昔芬辅助治疗结束后24 个月内复发或者在晚期阶段应用他莫昔芬治疗期间出现进展,表明一线应用依维莫司联合来曲唑组获得了显著延长的中位PFS(19.4 个月比12.9 个月,HR = 0.64,P = 0.008)，且依维莫司在出现疾病进展后继续接受相同内分泌治疗的患者中仍有获益[43] 。
PI3K/ mTOR 抑制剂
Gedatolisib 可同时抑制I 类PI3K､mTORC1 和mTORC2。一项1b 期临床研究探讨了Gedatolisib 联合哌柏西利和内分泌治疗在HR 阳性/ HER-2 阴性晚期乳腺癌中的疗效和安全性[44] 。该研究的剂量拓展阶段分为4 组，包括晚期初治(A 组)､既往接受过1~2 线内分泌治疗且未应用过CDK4/6 抑制剂(B 组)､既往接受过包括CDK4/6 抑制剂在内的1 线及以上治疗(C､D 组)，每组均包括PIK3CA 基因野生型或突变型的患者。研究结果显示，该联合用药方案在4 组的ORR 分别为85.2%､61.5%､25.0%和55.6%，常见的3 级及以上AE 包括中性粒细胞减少､口腔粘膜炎和皮疹，与CDK4/6､PI3K､mTOR 抑制剂的AE 一致[44] 。
未来展望
PAM 信号通路的检测
基因检测是识别PAM 信号通路异常激活的重要方法，也是临床实践中指导精准靶向治疗策略的前提。在PAM 信号通路基因检测时机方面，目前国内尚无统一标准。2024 年美国临床肿瘤学会公布的一项真实世界研究提示，在晚期1~3 线的患者中PIK3CA/ AKT1/ PTEN 变异检出率无显著差异[45] 。不过也有小样本研究提示，乳腺癌患者疾病进展过程中PIK3CA 突变状态可能变化[46] 。目前，国内外相关指南或共识建议HR 阳性/ HER-2 阴性乳腺癌患者在首次诊断为晚期乳腺癌时应进行PIK3CA/AKT1/ PTEN 基因检测，若首诊时未进行相关基因检测可在后续疾病进展时或进展后进行检测[47–48] 。
目前PAM 信号通路相关基因检测可使用的样本包括肿瘤组织或ctDNA[47] 。对于晚期乳腺癌患者，在肿瘤组织可及的情况下，推荐优先利用肿瘤组织进行检测；在肿瘤组织不可及时，使用ctDNA 样本进行检测[47] ｡在基因检测方法上,可采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)或下一代测序(next-generation sequencing, NGS) 等方式对肿瘤组织或血浆ctDNA 进行检测[47,49] 。NGS 与PCR 相比可一次性检测多个基因位点和多种基因变异形式，通常可覆盖PIK3CA､AKT1､PTEN 各热点突变。在检测PTEN 改变时，尽管PTEN 基因突变频率较低，但PTEN 缺失可高达40%，因此需要应用免疫组织化学方法检测PTEN 蛋白的表达量，而目前用于检测PTEN 缺失的抗体较少，标准化体系需进一步建设[50] 。基于免疫组织化学方法的PAM 信号通路伴随诊断生物标志物的有效性需要临床试验数据验证。
PAM 信号通路抑制剂的安全性管理
由于PAM 信号通路广泛介导正常细胞的生理功能，因此PAM 信号通路抑制剂在治疗乳腺癌的同时会带来相应毒性，在临床应用过程中需对药物进行有效的安全性管理。随着技术的不断改进，新型选择性抑制剂较泛PAM 信号通路抑制剂的AE 发生率显著降低。临床前研究表明基于纳米技术的药物递送系统能够有效地将药物递送到肿瘤微环境中，减少PAM 信号通路抑制剂的脱靶毒性[51] 。此外，需早期识别患者应用PAM 信号通路抑制剂后发生AE 的危险因素。以高血糖为例，亚裔患者以及既往存在高血糖或BMI>20 的患者应密切监测高血糖风险[52] ，并适时启动降糖药物治疗[47] 。目前，已有临床试验探究降糖药物､饮食模式等对于PAM 信号通路抑制剂相关高血糖的预防作用[53] 。笔者期待发现更多准确预测AE 的生物标志物，同时相关研究结果能够有助于对患者进行更好的安全性管理。
结语
随着诊断技术和治疗策略的不断优化，乳腺癌已经迈入了精准诊疗时代。PAM 信号通路是乳腺癌中常被激活的通路之一，也是多种内科治疗手段耐药的主要机制，其相关靶点抑制剂的研发也是乳腺癌领域的关注焦点。PAM 信号通路相关基因检测也为此类药物的临床应用提供了支持。目前已有多种PAM 信号通路抑制剂获批上市，为HR 阳性/HER-2 阴性乳腺癌患者带来显著获益。HR 阳性/HER-2 阴性乳腺癌在首次诊断为晚期乳腺癌时或疾病进展时或进展后进行PIK3CA/ AKT1/ PTEN 基因检测，有利于更早地从精准靶向治疗中获益。此外，目前还有很多PAM 信号通路抑制剂正处于研究阶段，笔者希望将有更多的乳腺癌患者从中受益。
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苏公网安备32059002004080号
