著名BOLERO-2研究证明，靶向乳腺癌（BC）PI3K/AKT/mTOR途径有获益，但由于治疗毒性及费用，必需确定哪些患者可从此类治疗中获益最多。PI3K/AKT/mTOR途径可由多种因素激活，如PIK3CA、PIK3R1、PTEN、AKT等癌基因改变，其中部分异常改变作为PI3K抑制剂（PI3Ki）的治疗反应标志物已广泛研究。Brandão教授最近发表综述，全面讨论了雌激素受体（ER）阳性BC采用PI3Ki治疗时可用于预测治疗反应的标志物，同时还评估了PI3Ki的联合治疗。
预测 PI3Ki获益的潜在标志物
PIK3CA基因改变和PI3K途径活化
临床前研究表明，PIK3CA突变（PIK3CA-mut）BC细胞对PI3Ki更敏感，但临床评估其预测价值的研究结果相互矛盾，新辅助治疗时，PIK3CA-mut对泛PI3Ki pictilisib（OPPORTUNE研究）或α选择性PI3Ki alpelisib（NEO-ORB研究）治疗无预测价值，但似对β型PI3Ki taselisib治疗有预测作用。
进展期疾病的PIK3CA-mut的预测作用也存有矛盾，部分泛PI3Ki研究显示，血液与组织中检测到PIK3CA-mut时具有预测作用，但也有研究认为无预测作用，但总体而言PIK3CA-mut可以预测患者可从β型PI3Ki taselisib和α选择性PI3Ki alpelisib治疗中获益，PIK3CA-wild肿瘤不能从这些治疗中获益。
研究还探讨了PIK3CA两个突变最频繁区域（外显子9螺旋结构域和外显子20激酶域）作为治疗反应标志物的能力。新辅助治疗研究表明，与外显子20突变相比，第9外显子突变使得pictilisib的治疗敏感性更高，但大型SOLAR-1研究却显示，PIK3CA-mut肿瘤采用alpelisib治疗获益与突变类型无关。
PIK3CA突变预测疗效的矛盾结果可能源于可变的致癌潜能，导致肿瘤细胞对PI3K/AKT/mTOR途径活化依赖的程度不同。Mertins的研究显示，某些PIK3CA-mut乳腺肿瘤并无下游途径激活，证明PIK3CA-mut可变的致癌潜力。肿瘤可能需要另一次打击才能使得途径完全激活，这一点最近已被证明，与单一热点突变相比，顺式PIK3CA双突变导致乳腺肿瘤PI3K途径和下游信号途径活化增加，此外双突变使得肿瘤对α选择性PI3Ki更加敏感。
PIK3CA-mut肿瘤存在多种PI3Ki耐药机制，包括激活驱动细胞增殖的途径（MAPK，ER，HER2，AXL，PIM-1，FOXO转录因子）；某个特定亚基被阻滞时通过其他PI3K异构体传导信号；激活PI3K途径的下游效应子，如AKT和mTOR；PI3K信号调节子缺失，如PTEN；PI3K和ER途径表观基因组间交联，导致通过PI3K抑制上调ER依赖性转录（图1）。据此，很多研究将“激活的PI3K途径” 状态作为标志物，分析转移性BC从PI3Ki治疗中的获益，虽不同研究中采用的定义不同，但通常都是联合DNA与蛋白表达进行评估，不过研究均未显示“激活的PI3K途径”的预测价值。
图 雌激素受体阳性乳腺癌PI3K抑制剂耐药机制以及PI3K抑制剂的联合治疗
肿瘤异质性也可解释上述矛盾结果，某些情况下，PIK3CA突变可能并非早期克隆事件，而是作为亚克隆驱动突变存在于部分转移性病灶，因此针对该途径治疗并不是非常有效。但AURORA研究显示，PIK3CA-mut在原发肿瘤与转移灶中高度一致，提示多数情况下检测到的PIK3CA-mut是克隆性的。另一方面，预测作用可能会因靶向药物不同而有变化，α选择性PI3Ki和β型PI3Ki的研究都证明PIK3CA-mut的预测作用，但不是所有泛PI3Ki研究都证明PIK3CA-mut的预测作用。此外PIK3CA突变的预测价值也可能取决于疾病背景，其致癌潜能在早期BC中的作用不如在进展期BC中重要，进展期BC的PIK3CA突变对内分泌治疗耐药具有重要作用，因此可作为内分泌治疗耐药进展期肿瘤从PI3Ki治疗获益的预测指标，但在初治肿瘤中无预测作用，如新辅助治疗时。
18F FDG-PET/CT
一项Ib研究采用buparlisib联合来曲唑治疗，18F FDG-PET/CT扫描显示无早期代谢反应者（2周）疾病迅速进展，而早期有代谢反应者治疗时间更长，提示肿瘤代谢减少预示着PI3Ki的治疗反应。目前有更大型研究对上述结果进行验证。
其他预测治疗反应的潜在标志物
OPPORTUNE研究表明孕激素受体阴性患者或luminalB型肿瘤更可能获益于pictilisib治疗，因为该药具有抗增殖作用，但在NEO-ORB研究中未证明这一点。
PI3Ki耐药的潜在标志物
PTEN表达缺失
临床前数据表明，PTEN表达缺失细胞对AKT/PI3K抑制剂（PI3Ki）更敏感。Jurice也报告一名患者在alpelisib治疗时进展，所有进展后的转移灶都携带新发PTEN表达损失，由不同基因改变所致。对该患的PTEN阴性异种移植物进行功能性分析，也提示对alpelisib耐药。已知PTEN缺失肿瘤依赖PI3Kb信号途径，可能解释了为什么OPPORTUNE研究中患者获益于泛PI3Ki pictilisib，因该药同时也可靶向PI3Kb，因此无论肿瘤是否表达PTEN均有治疗作用。目前评估“PTEN状态”仍具有挑战性，因其“缺失”可由PTEN基因缺失所致，也可能是PTEN蛋白或其他下游标志物的免疫组化表达缺失所致，如磷酸化Akt。而且这些研究使用的PTEN抗体不同，PTEN状态的定义也不一致，这使得数据间很难进行比较。
高胰岛素水平
众所周知，PI3K介导细胞对胰岛素的反应，受抑后可导致高血糖。报道显示，PI3Ki引起的高血糖可导致胰岛素释放增加，这足以使小鼠肿瘤模型中PI3K信号重新激活，即使存在PI3Ki，也最终导致治疗耐药。研究还显示，这种胰岛素反馈可采用生酮饮食预防或减轻，钠-葡萄糖共转运体抑制剂也有治疗作用，均可提高PI3Ki疗效。应注意的是，外源性胰岛素控制高血糖可进一步激活肿瘤细胞中的PI3K信号，削弱PI3Ki疗效。
上述假说可部分解释为什么SANDPIPER研究中taselisib疗效在不同地区存在差别，亚洲风险比0.38，西欧/美国/加拿大/澳大利亚0.57，拉丁美洲/东欧1.18。患者胰岛素耐药程度、饮食和高血糖治疗的不同可以解释这种差异。
目前还缺少临床数据支持上述假说，但可通过对PI3Ki临床研究数据库的探索来进一步明确，一些PI3Ki研究建议优先使用口服药物治疗高血糖。如果上述假说被证明，将会影响到PI3Ki临床研究设计，对患者选择以及随访也均有重要影响。
其他耐药的潜在标志物
数据表明，PI3Ki耐药细胞株中存在低水平Akt信号，通过使用AKTi MK-2206可使细胞对PI3Ki重新敏感，但一项I期研究中，MK-2206联合来曲唑新辅助治疗PIK3CA-mut肿瘤，结果显示不完全靶抑制，缺少对Ki67的抑制。另一项Ib研究显示，少数FGFR1/2扩增、KRAS或TP53突变患者并不能从来曲唑联合alpelisib治疗中获益，这需要更多研究证实。
标志物研究的限制性
尽管对预测PI3Ki治疗反应的标志物进行了大量研究，但目前只有PIK3CA突变 （组织或血液中检测到）获FDA批准作为alpelisib疗效预测标志物。此外，PIK3CA突变作为获益于α选择性PI3Ki的预测标志在ESCAT乳腺癌基因组改变中为IA类证据。
几个原因可以解释PIK3CA-mut对其他PI3Ki没有确定的预测作用或其他标志物为什么缺少预测作用。首先，许多分析为回顾性、探索性，只是基于少数患者。一些被检测的基因改变（如PTEN突变）频率低，统计有困难，并存在过度分析的风险。最近有研究前瞻性评估了PIK3CA-mut状态或PI3K途径激活的预测作用，PIK3CA-mut的预测作用仅在α选择性PI3Ki和β型PI3Ki的研究中得到证实。这可能部分源于泛PI3Ki耐受性较低，常因毒性而减量，导致抑制不充分，因此出现矛盾结果。
其次，测序方法和突变类型评估的差异也可能影响结果。最后，标志物大多只在基线时作了评估，CDK4/6i研究数据显示，肿瘤基因组在选择性治疗压力下可能会发生改变，因此应随着PI3Ki治疗时间推移实时评估基因改变，循环肿瘤（ct）DNA是比较便利的评估方法。
评估的时机也很重要，多数研究都是采用存档组织评估标志物，通常是原发性乳腺肿瘤。部分研究评估了组织PIK3CA-mut与ctDNA间的一致性，符合率70%～83%。BELLE-2研究中，21%原发肿瘤PIK3CA-wild的患者在开始PI3Ki治疗时ctDNA中可检测到PIK3CA-mut，提示肿瘤出现进展，因此PIK3CA-mut应在PI3Ki治疗起始时采用血液或最近的组织活检标本同时进行检测。SOLAR-1研究中，ctDNA PIK3CA-mut患者数量低于存档组织PIK3CA-mut患者数量（186和341例），表明一定比例组织PIK3CA-mut患者不能检测到ctDNA PIK3CA-mut，这与AURORA研究结果吻合，该研究超过半数转移灶中携带PIK3CA-mut患者的ctDNA中无PIK3CA-mut，因此FDA建议阴性ctDNA PIK3CA-mut患者应接受肿瘤活检评估PIK3CA-mut。SOLAR-1研究中，ctDNA PIK3CA-wild型患者未获益于alpelisib治疗，HR 0.8，进一步分析alpelisib在ctDNA PIK3CA-wild型但组织PIK3CA-mut患者的获益就显得更有意义。
未来的研究
PI3Ki研究中采用基因组学、转录组学和蛋白质组学评估乳腺肿瘤标本的结果应公开，以便更好地理解进展期BC中PIK3CA-mut及其他基因改变的预测和预后作用。今后研究中应前瞻性地评估标志物，并贯彻疾病始终，正在进行的前瞻性研究CIPLADES就是纵向评估ctDNA中的ESR1、PIK3CA和AKT1突变在一线内分泌治疗期间的变化，以评估其预测价值。免疫治疗正在成为BC的治疗选择，应该评估不同PI3Ki对肿瘤微环境的不同影响以及对肿瘤治疗反应的影响。最后，PI3Ki联合治疗正在研究中，预测其获益的标志物也是应探索的内容。
含有PI3Ki的联合治疗
临床前研究中PI3Ki的抗肿瘤活性令人鼓舞，已证明α选择性PI3Ki和β型PI3Ki对PIK3CA-mut转移性BC有效，但PI3Ki治疗过程中，疾病不可避免会进展，因此需要克服耐药、改善预后的治疗策略。根据已发现的耐药机制，PI3Ki联合治疗成为研究重点，同时抑制其他途径或阻滞PI3K下游，从而克服耐药（图）。
临床前模型中HER2阳性的BC细胞，PI3K途径激活可诱导耐药，PI3Ki治疗可恢复抗HER2治疗敏感性，因此联合PI3Ki与抗HER2治疗具有协同抗肿瘤活性。HER2阳性BC患者如携带PIK3CA-mut，对新辅助治疗反应较差。
I/II期研究证实了PI3Ki联合抗HER2治疗的总体可行性。一项II期研究纳入HER2阳性、曲妥珠单抗耐药转移性BC，给予buparlisib和曲妥珠单抗联合治疗，总的治疗反应率10%，3级毒性率70%。NeoPHOEBE研究中HER2阳性BC患者随机分入新辅助曲妥珠单抗/紫杉醇±buparlisib治疗，因严重肝毒性发生率明显增加，招募50名患者时研究中断，病理完全缓解率在二组并无差别，但buparlisib组和安慰剂组的Ki67有显著差别，分别为75%和26.7%，提示PI3Ki在HER2阳性BC中具有治疗活性，但高频严重毒性令人担忧。因为异构体选择性PI3Ki可能毒性更小，目前有研究采用其与抗HER2药物联合治疗HER2阳性BC。
PI3Ki与化疗联合
PI3K途径激活可诱导BC细胞化疗耐药，多数以PIK3CA-mut作为BC化疗反应预测因子的研究中，PIK3CA-mut患者较PIK3CA-wild者的治疗反应率更差。 因此，有研究正在评估PI3Ki与化疗联合以克服耐药。
PI3Ki与CDK4/6抑制剂联合
细胞周期素依赖性激酶（CDK）参与细胞周期调控，其异常激活是内分泌治疗耐药机制之一。临床前研究表明，BC细胞携带PI3KCA-mut时，CDK4/6抑制剂（CDK4/6i）的抗肿瘤作用因PI3K/AKT/mTOR途径激活而被削弱，CDK4/6i和PI3Ki联合治疗较单独PI3Ki更有效，提示PI3K激活是抗CDK4/6i耐药的潜在机制。早期研究显示，BC中CDK4/6i和PI3Ki联合具有治疗活性，目前有研究正在探索二者的协同效应。
PI3Ki与新型内分泌药物联合
ER阳性BC细胞的生存和增殖高度依赖ER信号，即使内分泌治疗时，ER途径仍具有活性，主要通过ESR1基因突变或其他激酶如PI3K、HER2和MAPK活化下游效应子实现。选择性ER调节剂/降解剂（SERMs/SERDs）可以结合ER，阻断信号和/或增加降解，新的SERRDs/SERMs可与突变ER结合，有效恢复阻断ESR1突变BC细胞的ER途径。ESR1-mut和PIK3CA-mut都参与内分泌治疗耐药，有研究正在评估新的SERD（LSZ102）与alpelisib联合治疗内分泌耐药的BC患者。
同时靶向PI3K/AKT/mTOR途径的多个靶点
虽然PI3Ki能有效阻滞PI3K并下调对细胞增殖的刺激作用，但BC细胞能通过激活下游效应子，如AKT和mTOR，重新激活PI3K/AKT/mTOR途径，对PI3Ki产生耐药。克服这一耐药机制的潜在策略就是多重抑制PI3K/AKT/mTOR途径，因此有研究正在评估同时阻滞PI3K/AKT/mTOR途径多个位点以克服BC治疗耐药。
高达40%表达雄激素受体（AR）的BC携带PIK3CA-mut，PI3K激酶结构域突变的BC较PIK3CA-wild BC表达更高的AR。Luminal和三阴性BC的临床前模型中，PI3K与AR途径间有交叉。表达AR的三阴性BC细胞系和异种移植模型中，PI3Ki和AR抑制剂有协同作用，联合抗肿瘤作用优于每种药物单独使用。基于临床前数据，α选择性PI3Ki alpelisib与enzalutamide（AR拮抗剂）联合治疗HER2阴性转移性BC的研究正在进行中，BC的免疫组化检查均表达AR和PTEN。
结语
尽管进行了大量研究，但目前只有PIK3CA突变在进展期BC治疗中可以预测α选择性PI3Ki和β型PI3Ki的治疗作用 。采用复合标志物可以更准确地评估PI3K/AKT/mTOR途径的激活。随着新药与PI3Ki联合应用的增多，标志物的寻找更加紧迫，以更好的指导治疗。
Brandão M, Caparica R, Eiger D, etal. Biomarkers of response and resistance to PI3K inhibitors in estrogen receptor-positive breast cancer patients and combination therapies involving PI3K inhibitors. Ann Oncol. 2019; DOI：10.1093/annonc/mdz280
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