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晚期非小细胞肺癌EGFR-TKIs耐药机制及耐药后新策略
黄莉棠1,2 吕镗烽1,2 宋勇1,2
1南京大学医学院附属金陵医院 东部战区总医院
2南京大学呼吸病学研究所
肺癌是全球癌症相关死亡发生的主要原因之一,占所有癌症死亡的25%以上。中国肺癌发病率占全球发病率的40%,且发病率每年呈上升趋势。世界卫生组织根据组织学类型将肺癌分为两大类:非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)和小细胞肺癌(small-cell lung cancer,SCLC),其中非小细胞肺癌占所有组织类型的85%,非小细胞肺癌包括肺腺癌、鳞癌和大细胞癌等亚型。近年来,由于对非小细胞肺癌生物学及特定驱动基因突变的深入理解,非小细胞肺癌在诊断及治疗方面取得了巨大进步;晚期非小细胞肺癌基因突变阳性患者中靶向治疗取代标准铂类为主的化疗模式成为一线治疗方式。其中表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)是NSCLC中最常见的驱动基因突变模式,在西方国家发生率10%左右,而在亚洲人群中则高达50%。
EGFR是一种跨膜糖蛋白,是酪氨酸激酶受体ErbB家族成员之一,EGFR激活使下游酪氨酸激酶受体磷酸化,跨膜受体触发细胞内信号传导的级联反应,参与细胞增殖、血管生产和细胞凋亡。用其特异性酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors,TKIs)阻断EGFR在晚期非小细胞肺癌患者中显示出鼓舞人心的抗肿瘤效应。与标准含铂化疗方案相比,EGFR-TKIs的靶向治疗在晚期非小细胞肺癌患者一线治疗中无进展生存期(progression free survival,PFS)增加了3.4~6.9个月;虽然在无进展生存期和总生存期方面取得了卓越的疗效,但大多数患者在疾病的发展过程中不可避免地发生耐药,这是影响晚期非小细胞肺癌患者生存的另一挑战。关于EGFR-TKIs耐药机制主要分为两大类:原发性耐药和继发性耐药。本篇综述旨在概述EGFR-TKIs的耐药机制,以期在临床工作中寻找更好的策略应对耐药的发生,突破晚期非小细胞肺癌患者的生存瓶颈。
1 原发性耐药
原发性耐药定义为:具有敏感突变的晚期非小细胞肺癌患者首次使用EGFR-TKIs治疗无明显客观反应,或服用TKI后PFS<90天。非小细胞肺癌有EGFR敏感突变患者中约5%~10%患者出现原发性耐药。有学者将原发性耐药机制分为四类:药物敏感性EGFR突变存在时TKIs耐药、耐药性EGFR突变、基因组改变以及EGFR野生型肿瘤。EGFR外显子19L747S/D761Y突变或外显子20 T790M突变、外显子21 T854A突变是一些与原发性抗性相关的突变;另外有研究表明EGFR外显子20突变,对TKIs敏感性较低。EGFR TKIs原发性耐药亦可与其他基因诱导耐药相关,如KRAS突变、ALK重排、MET扩增、BRAF突变。EGFR通路下游基因的突变也可诱导突变,PTEN或PIK3CA突变可导致PI3K/AKT通路的异常激活,从而导致原发性耐药;RAS-RAF-MAPK、NFκB途径的激活、IGF1R途径的串扰等被认为是原发性耐药的潜在机制。一项来自中国的回顾性研究,对69名肺腺癌患者的治疗前样本进行遗传学分析,结果表明除了PIK3CA突变、AKT1扩增、HGF扩增、NRAS突变等先前已报道的原发性耐药机制,另外发现一些关于原发性耐药的新突变,包括:CDC73、SMAD4错义突变、RB1、ARID1A、ARID2、DNMT3A、STK11等基因的拷贝数增加,这启示我们了解患者全面的突变特征能为患者制定更加个体化治疗。
许多研究表明miRNA在调节EGFR-TKIs药物敏感性中起重要作用;EGFR 19缺失患者中miR-21、AmiR-27a和miR-218高表达,Yihan Ma等检测EGFR-TKIs敏感和原发性耐药患者之间血浆差异表达的miRNA,结果显示有16种血浆miRNA差异表达,包括miR-744-5p,miR-138-2-5p,miR-3153,miR-4791,miR-4803,miR-4796-3p,miR-372-5p,miR-548aq-5p和hsv2-miR-H19,这些miRNA的激活可能在EGFR突变的非小细胞肺癌的原发性耐药中起重要作用。
2 获得性耐药
局部晚期或转移性非小细胞肺癌具有EGFR敏感突变患者当前一线治疗首选一代吉非替尼、厄洛替尼或二代阿法替尼、达克替尼及三代奥西替尼,相比于标准含铂方案化疗EGFR-TKIs的靶向治疗显著延长了PFS。一项前瞻性Ⅱ期临床研究显示晚期非小细胞肺癌EGFR突变的患者吉非替尼的反应率超过70%,EURTAC一项多中心开放随机的Ⅲ期临床试验显示一线使用厄洛替尼中位PFS为9~7个月;LUX-Lung6 Ⅲ期临床试验表明阿法替尼中位PFS为11.0个月;ARCHER 1050临床试验表明达克替尼无进展生存期约为14.7个月;奥西替尼是第三代EGFR-TKIs-可选择性抑制EGFR敏感突变及EGFR T790M耐药突变,来自AURA临床实验数据显示一线使用奥西替尼的中位PFS为20.5个月。尽管在EGFR突变的NSCLC中靶向治疗具有振奋人心的临床获益,但第1代和第2代EGFR TKI的PFS通常短暂,几乎所有患者在9~13个月后发生获得性耐药。获得性耐药是指:既往接受过EGFR-TKI单药治疗,按实体肿瘤疗效评价标准为临床获益,持续使用EGFR-TKI治疗≥1个月后出现进展。获得性EGFR-TKIs耐药机制可分为四类:靶基因点突变,旁路信号通路激活、表型或组织学转化和其他未知机制。
2.1 靶基因点突变 2.1.1 T790M突变
在EGFR-TKIs获得性耐药患者中50%~60%可检测出T790M点突变,T790M是EGFR 20外显子激酶结构域790位的点突变,其中苏氨酸被甲硫氨酸取代,随后激活下游信号传导途径,增强了ATP与EGFR-TK结合域的亲和力,最终降低了任何与ATP竞争性抑制剂的功效。第三代EGFR TKIs如奥西替尼、艾维替尼、Rociletinib(CO-1686)、BI1482694、EGF816等可应用于第一代TKIs耐药后存在EGFR T790M突变的患者。其中奥西替尼是目前临床上最成熟的药物,被批准用于EGFR T790M突变阳性的晚期非小细胞肺癌患者,奥西替尼通过靶向ATP结合位点中的半胱氨酸-797残基,从而不可逆地结合EGFR激酶,一方面具有与第一代TKIs相同活性,另一方面可有效抑制携带T790M突变的肿瘤细胞增殖。由于T790M的时空异质性,T790M阳性可在TKI停药1年之后转为阴性,此时将再次对第一、二代EGFR-TKIs敏感,有研究显示由于T790M突变惰性,T790M阳性患者预后似乎更优于T790M阴性患者。
2.1.2 MET扩增
MET(一种肝细胞生长因子的受体酪氨酸激酶)的表达在许多肿瘤中失调,是癌症治疗的主要靶标之一。在晚期非小细胞肺癌EGFR-TKIs获得性耐药患者中,约5%~22%耐药性是由于编码MET酪氨酸激酶受体的基因的扩增,MET维持细胞中下游增殖信号、抗凋亡信号的激活,例如PI3K或MAPK途径,因此MET扩增导致EGFR-TKIs获得性耐药并促进肿瘤的进展。在临床前和临床试验中,c-MET抑制剂在NSCLC中显示出抗肿瘤活性。但有学者认为,考虑到NSCLC的分子异质性,可能只有特定亚组的NSCLC患者将受益于c-MET抑制剂,如外显子14突变似乎是对MET抑制剂敏感的最有希望的分子亚群,以及MET抑制剂与EGFRTKIs联合应用可能对EGFR-TKI耐药或初治患者均有治疗效果,未来的挑战在于确定最有益的分子亚群。Capmatinib是一种高度特异性和选择性的MET抑制剂,目前已在多个临床试验中进行研究,最新的一项Ⅱ期临床试验发现,72%未接受过治疗的NSCLC患者对该药有反应,中位PFS达到了5.42个月。最新2019年ASCO会议报道,NCT02864992是一项正在进行的Ⅱ期关于Tepotinib的临床研究,现有结果显示,MET 14突变患者的客观缓解率可达51.4%,中位PFS可达9.5个月,且安全性良好。另外,联合方案在MET扩增阳性患者中显示出抗肿瘤活性,TATTON Ib期初步评估了奥希替尼联合沃利替尼在EGFR突变阳性/MET阳性NSCLC患者中的抗肿瘤活性。我们期待更多MET抑制剂的单药或者联合方案带来更好抗肿瘤效果。
2.1.3 HER2增殖
HER2是一种受体酪氨酸激酶,与ErbB/HER的其他家族成员共同作用,形成异二聚体而引发下游信号通路。有研究表明,在HER2过表达的细胞系模型中EGFR-TKIs抗性增加,其认为HER2扩增为EGFR TKIs获得性耐药的机制,且独立于EGFR T790M突变发生。临床前试验表明,奥西替尼对肺癌中HER2突变显示出强大的抗肿瘤效力,另外一项研究,Neratinib(一种不可逆的泛HER酪氨酸激酶抑制剂)在体内体外都显示出对HER2突变的NSLCS细胞系的抗肿瘤活性,Neratinib在HER2突变的NSCLC的治疗潜力令人期待。关于Poziotinib在HER2突变的晚期非小细胞肺癌的Ⅱ期临床试验报道,Poziotinib的客观缓解率可达58%,中位PFS为5.6个月。TAK-788也是一种针对HER2突变的新型TKI,目前正在进行的NCT02716116 I/II期临床试验初步报告显示TAK-788在HER2突变的晚期NSCLC患者中的抗肿瘤活性。以上结果显示,HER2为NSCLC治疗中提供了潜在靶标。
2.1.4 BRAF突变
作为RAS/丝裂原活化蛋白激酶信号通路的成员,BRAF位于KRAS的下游,并直接使MEK磷酸化,从而使ERK磷酸化,该途径最终导致有利于细胞增殖与存活的基因的基因转录。在NSCLC致癌复发性驱动突变的检出率约为3%~5%,并被分类为V600E,G469A和D594G突变。Rafael Rosell等认为,厄洛替尼治疗引起的ERK途径功能减弱,可导致类似于在BRAF V600E突变的黑色瘤中使用BRAF抑制剂观察到的效果,因此了解获得性耐药机制将可能实现靶向治疗组合,增加EGFR-TKI的无进展存活时间。BRF113928的研究结果显示在BRAF V600E突变的转移性非小细胞肺癌患者中,联合使用Dabrafenib和Trametinib客观缓解率达到了63%,64%的有响应者的持续反应时间超过6个月,基于这项临床试验结果,2017年6月美国FDA批准了Dabrafenib和Trametinib联合治疗应用于BRAF V600E突变的晚期非小细胞肺癌。
2.2 旁路信号通路激活 2.2.1 PI3K/AKT/mTOR信号通路
PI3K/AKT/mTOR信号通路在促进癌细胞的增殖、存活和抗药性方面起着关键作用。虽然有关PI3K/AKT/mTOR通路诱导EGFR-TKIs耐药的临床资料很少见,但已有临床前研究表明PIK3CA或PTEN的改变可诱导EGFR-TKIs耐药产生。目前PI3K/AKT/mTOR信号通路被认为是解决EGFR抑制剂抗性问题希望之所在,针对该通路有一系列抑制剂正在研发,这些抑制剂的临床前实验已经证实他们在不同肿瘤类型中的治疗潜力,可以期待未来为晚期NSCLC EGFR突变患者带来福音。
2.2.2 JAK2/STAT3信号通路
既往研究表明,JAK2/STAT3信号转导通路在NSCLC中异常激活。信号转导和转录激活因子-3(STAT3)属于转录因子的蛋白质家族,是EGFR活化后下游关键转录因子之一,活化的STAT3作为转录因子调节靶基因的转录,介导细胞的存活、增殖、侵袭和血管生成。磷酸化酪氨酸激酶JAK家族,尤其是JAK2是介导STAT3活化的重要途径。越来越多证据表明,STAT3的异常表达与NSCLC的耐药性有关。Kai Wu等证明,吉非替尼可诱导STAT3的激活,且以剂量依赖性方式影响STAT3上调,激活的STAT3恢复最初被吉非替尼抑制的Akt的活化,Akt是一种致癌蛋白激酶,主要与细胞存活和增殖相关,最终导致了EGFR-TKI的耐药。另外,有学者证明JAK/STAT3信号通路的选择性抑制剂葫芦素Ⅰ可降低人肺癌细胞系中STAT3水平。用JAK1/2抑制剂治疗NSCLC细胞抑制了软琼脂和异种移植试验中的生长。尽管大量问题未被解决,我们依然希望JAK或STATs抑制剂能显示出喜人的抗肿瘤效力。
2.3 表型或组织学转化 2.3.1 转化为SCLC
第一代或第二代EGFR-TKIs耐药的非小细胞肺癌患者约3%~14%可观察到SCLC的组织学转化,但在第三代药奥西替尼耐药中较少见。从腺癌到小细胞肺癌组织型的转化可能是由于肿瘤异质性导致,因此学者们均强调二次或多次活检对TKI耐药机制探索及肿瘤遗传的重要性。据报道,TKIs治疗后腺癌的SCLC转化的预后较差,总生存期为7.1个月。已发现TP53,RB1和MYC扩增的失活与SCLC转化过程有关。更多的机制需要进一步的探索。
2.3.2 EMT
上皮细胞到间充质细胞转化(EMT)是一种复杂过程,通过该过程,细胞失去上皮细胞-细胞黏附并获得穿过细胞外基质的能力,EMT常与肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移相关。越来越多证据表明,EMT与NSCLC细胞与EGFR-TKI的耐药性增加相关。先前有研究表明Napsin A表达可抑制肺癌细胞的EMT,LinShui Zhou等基于此进一步研究了Napsin A对EGFR-TKI耐药肺癌细胞系影响,结果表明Napsin A可以通过整合素信号传导抑制来逆转EMT,从而使耐药细胞系A549细胞重新对吉非替尼敏感。Chien-Hui Weng等证实JMF3086抑制Src/Hakai和Hakai/E-钙粘蛋白相互作用以逆转E-钙粘蛋白表达,并减弱波形蛋白和干细胞恢复吉非替尼的敏感性。
2.4 其他:microRNA
microRNA是长度为18~25个核苷酸的单链非编码RNA,参与细胞分化、增殖、凋亡和干细胞自我调节。几种microRNA通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路介导对TKI的抗性,在体内体外试验中,miR-21敲低恢复了PC9细胞对吉非替尼的敏感性;Duc-hiep Bach等证实mir-449a通过PTEN/PI3K/Akt途径参与到TKI耐药机制中,且可以通过调节非小细胞肺癌中的烟酰胺N-甲基转移酶(NNMT)来克服耐药;Jinrong Liao等发现miR-214的下调可通过介导其直接靶基因LHX6表达来逆转NSCLC中对厄洛替尼的获得性耐药。
3 扭转EGFR-TKI耐药的策略
对EGFR-TKI耐药机制的不断探索,指导临床上各种新药的出现及组合方案的使用以克服EGFR-TKIs耐药性。
3.1 第三代和第四代靶向药
针对第一代、第二代EGFR-TKIs的主要耐药机制T790M突变,奥西替尼为这部分患者带来希望,但与此同时,奥西替尼的耐药问题也逐渐显现,奥西替尼的药物耐药机制除涉及上述机制以外,主要为EGFR-C797S的新突变的发生,该突变发生比例约占20%。Ciric To等最新发表的新药JBJ-04-125-02在体内体外试验中均可抑制EGFR L858R/T790M/C797S信号传导,以及可联合奥西替尼产生更强的抗肿瘤功效,有望成为第四代EGFR-TKIs。
3.2 联合治疗带来新曙光
为进一步提高耐药患者的生存获益,许多临床试验探索了EGFR-TKIs与传统化疗、抗血管生成治疗及其他靶向药物等联合治疗策略。NE J005试验表明与单药吉非替尼相比,一线合并联合或顺序联合卡铂/培美曲塞能够获得更长的PFS,合并联合方案获得了17.5个月的中位PFS,中位OS为41.9个月;顺序联合方案中位PFS为15.3个月,中位OS为30.7个月。NEJ026试验证明与单药厄洛替尼相比,贝伐珠单抗联合厄洛替尼可改善无进展生存期。回顾性分析也显示EGFRTKIs联合化疗也更能改善患者PFS,另外,2019年ASCO大会报道的奥西替尼联合耐昔妥珠单抗初步结果显示联合方案抗肿瘤疗效更佳,最终结果值得期待。厄洛替尼与c-MET抗体偶联物Teliso-v联合治疗c-MET扩增患者、HER3蛋白的抗体偶联药物U3-1402治疗耐药后HER3表达患者的初期研究显示出联合其他靶基因突变抑制剂的巨大潜力。
结语
尽管EGFR-TKIs为晚期非小细胞肺癌EGFR敏感突变患者带来了曙光,随之而来的耐药问题仍需不断探索。令人欣慰的是,新的靶向药的开发和联合治疗等克服耐药策略的抗肿瘤疗效值得期待。
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