结直肠癌的个体化治疗——从基础到临床

结直肠癌的个体化治疗——从基础到临床
中山大学肿瘤防治中心　　徐瑞华　　王志强

　　结直肠癌是威胁人类健康的主要恶性肿瘤之一。近年来，随着包括外科手术、放射治疗、细胞毒药物和分子靶向治疗药物在内的多学科综合治疗水平的提高，结直肠癌的治疗效果也在不断提高。然而，如何判断结直肠癌患者的预后、预测疗效，从而实现个体化治疗仍然是个世界性的难题。
　　目前，作为预后判断依据的标准仍然是肿瘤的临床病理分期-TMN分期。此外，还有一些临床病理指标(如肿瘤分化程度、有无肠梗阻或穿孔[1]、病人体力状态评分[2]、血清CEA水平[3])对预后有一定的参考意义。然而，这些指标对于临床工作的指导还远远不够。近年来，随着分子生物学和药物基因组学的发展，出现了一些预后和预测因子以指导结直肠癌的个体化治疗。本文就这些分子指标作一综述。
　　一、EGFR信号传导通路与结直肠癌的个体化治疗
　　EGFR编码一个170KDa大小的跨膜糖蛋白，由一个胞内酪氨酸激酶(TK)结构域，以及一个跨膜亲脂部分和一个胞外配体结合结构域组成。它主要的自分泌配体是EGF和转化生长因子(TGF-α)，后者在多种肿瘤包括胃肠道肿瘤中，促进DNA合成和肿瘤细胞生长。EGFR与配体结合后，形成同源二聚体或与其它ErbB家族成员形成异源二聚体，其后磷酸化一些酪氨酸激酶，启动胞内信号传导途径，激活一系列的分子信号传导途径从而抑制凋亡，促进侵袭，阻止DNA修复，促进肿瘤的发生。
　　EGFR下游的主要信号传导是通过Ras-Raf-MAPK激酶途径。Ras激活后启动下游多个磷酸化过程，激活MAPKs(MAP激酶)、ERK1和 ERK2(胞外信号调节蛋白激酶)。ERK1和 ERK2调节与细胞增殖、存活及转化有关的分子的转录。EGFR信号的另一个主要的靶分子是磷酸肌醇3激酶(PI-3K)及其下游的丝氨酸/苏氨酸激酶(Akt)。Akt信号的传导促进细胞生长、增殖、运动。蛋白激酶C及JAK/STAT信号传导途径也参与了EGFR的信号传导。这些途径的激活促进不同的转录过程，介导不同的细胞效应，如细胞分化、生存或死亡、运动、侵袭、粘附和细胞修复。
　　(一)　KRAS和BRAF
　　结直肠癌发生的遗传模型表明KRAS突变与结直肠癌发生有关，另外KRAS突变与结直肠癌复发有关。由于KRAS在EGFR信号通路和肿瘤发生的作用，提示KRAS突变可能是潜在的预后因素和预测抗EGFR治疗疗效的标记。
　　早年的研究发现，KRAS突变的结直肠癌病人有较差的预后，尤其是在III期结直肠癌病人中，KRAS基因12号外显子发生碱基置换突变的患者预后较差[4-5]。然而近年来更多的研究发现KRAS突变并非是结直肠癌的独立预后因子[6-9]。
　　随着抗EGFR靶向治疗药物的不断应用，预测抗EGFR治疗疗效的研究也越来越深入。2008年ASCO会议报道了多项对临床试验(CRYSTAL试验、OPUS试验和EVEREST试验)[10-12]进行分析的研究结果。这些研究都显示，对转移性结直肠癌，KRAS有无突变与西妥昔单抗的疗效明确相关，KRAS野生型患者从西妥昔单抗联合化疗中获益更大，有效率和中位无进展时间均较单纯化疗组有所提高；而KRAS突变型患者并不能从联合化疗中获益，但KRAS野生型与突变型患者的不良反应无显著性差异。同时，在应用帕尼单抗治疗晚期结直肠癌的临床研究中也证实了KRAS的疗效预测作用[13]。因此，KRAS成为第一个结直肠癌靶向治疗的重要疗效预测的分子标志物。
　　BRAF是KRAS的下游分子，KRAS和BRAF基因突变是互相排斥的[14]。有研究表明，BRAF突变的患者接受抗EGFR治疗的有效率较低。而且，KRAS野生型的患者中有大约10%是BRAF突变型，这部分患者接受西妥昔单抗治疗的有效率、中位无进展生存期和总生存期都较差[15]。
　　(二)　PTEN
　　Phosphatase homologue to tensin (PTEN)是调节PI3K/AKT信号传导通路的抑癌基因。PTEN的缺失与AKT通路的激活相关，可导致肿瘤细胞的分化和生长。有研究表明：PTEN缺失的患者接受西妥昔单抗和伊立替康治疗的有效率和中位无进展生存期均较PTEN正常表达的病人差[16]。提示PTEN可能成为预测抗EGFR治疗疗效的指标。
　　二、基因组的不稳定性与结直肠癌的个体化治疗
　　基因组的不稳定性在结直肠癌的发病机制中占重要的地位。基因组的不稳定性包括染色体不稳定性(chromosomal instability，CI)和微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)。染色体不稳定性指全部染色体数量的增加或减少速度加快。微卫星不稳定性是指由于复制错误(replication error, RER)引起的简单重复序列的增加或丢失。大约65%~70%和15%的结直肠癌病人中可发现染色体不稳定性和微卫星不稳定性。传统理论认为CI和MSI之间呈反相关关系。目前，已有两项Meta分析分别证实了染色体不稳定性和微卫星不稳定性对结直肠癌患者预后的判断价值：具有CI的患者预后差；而具有MSI的患者预后较好[17-18]。然而，在一项联合多因素分析CI和MSI对结直肠癌预后作用的研究中，并未发现MSI是独立预后因素[19]。2009年ASCO会议报道的PETACC 3研究显示，在接受5-FU辅助化疗的II期和III期结肠癌患者中，MSI是独立的预后因素。MSI高表达的患者预后较好，尤其在II期结肠癌患者中表现得更加明显[20]。
　　三、药物基因组学与结直肠癌的个体化治疗
　　药物基因组学是基于药物反应的遗传多态性提出来的，目前基因的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNPs)是药物基因组学研究的主要内容，它不但阐明了药物代谢、药物转运、药物靶分子的基因多态性与药物作用包括疗效和毒副作用之间的关系，而且还与肿瘤的发生、发展和预后密切相关。
　　(一)　胸苷酸合成酶(Thymidylate Synthetase，TS)
　　TS是氟尿嘧啶类药物代谢的关键酶。TS与结直肠癌的预后、对化疗的敏感性和化疗的毒性都有密切的关系。2004年的一篇Metal分析表明肿瘤组织中TS高表达的结直肠癌患者总生存期较短[21]。同样也有研究表明，血浆TS mRNA来源于肿瘤组织，肿瘤组织TS mRNA水平明显高于正常组织，并且其表达水平和有无淋巴结转移及分期相关。血浆TS mRNA水平高的患者预后较差[22]。Lecomte等的一项根据TS基因型预测以5-FU为基础的化疗毒副反应研究表明：2R/2R、2R/3R和3R/3R基因型的生存期分别为27、15和21个月。但他们分别发生III度或IV度毒性反应的概率为43%、18%和3% ，尤其是单倍体2R/-6bp和5-FU的毒副反应明显相关[23]。
　　(二)　二氢嘧啶脱氢酶(Dehydropyrimidine dehydrogenase，DPD)
　　DPD是氟尿嘧啶类药物分解的主要限速酶。大约有3%~5%的病人存在DPD部分缺乏，而有0.2%的病人存在DPD完全缺乏。DPD也存在基因多态性，SNPs是导致DPD减少或缺乏的重要原因。泰国的一项研究表明，1627A>G、967G>A、1774C>T、IVS14+G>A可能是导致泰国人DPD缺乏的重要原因，以上几种基因多态性与5-FU产生的严重毒性相关[24]。然而，DPD表达与结直肠癌的预后的关系尚不明确。
　　(三)　尿苷二磷酸葡萄糖苷酸转移酶1A(UDP-glucuronosyltransf-erase1A，UGT1A)
　　伊立替康(CPT-11)是一种喜树碱类似物，在体内经羧酸酯酶活化为SN-38，通过抑制拓扑异构酶I而表现出抗癌活性，其后SN-38又在尿苷二磷酸葡萄糖苷酸转移酶1A(UGT1A)家族(如1A1、1A7、1A9、1A10)催化下葡萄苷酸化为SN-38葡萄糖醛酸苷(SN-38G)，而UGT1A1是该家族中催化SN-38葡萄苷酸化的主要酶。UGT1A1多态性最常发生在TATA启动子区，表现为易变的TA重复。原生启动子序列有6个TA重复(TA)6，也被称为UGT1A1*1，三个变异等位基因分别为5、7、8三种TA重复——(TA)5、(TA)7、(TA)8。其中(TA)7多态性(也叫UGT1A1*28)最常见，(TA)5和(TA)8多态性少见。7/7(UGT1A1*28/*28)基因型是导致伊立替康毒性风险最高的。但是、不同种族个体UGT1A1基因多态型不同，白种人癌症病人中UGT1A1*28等位基因发生的频率要高于其他人种，携UGT1A1*28的白种人与伊立替康毒副作用显著相关[25]，此型在亚洲人群中要相对少见。UGT1A1*28与亚洲人群对伊立替康毒性反应的相关性低于北美。Han等[26]又进一步提出UGT1A1 211AA(*6/*6) 是诱导伊立替康产生中性粒细胞减少的重要的风险因子。但UGT1A与结直肠癌预后的关系尚不明确[27]。
　　(四)　苷酸切除修复交叉互补基因(excision repair cross - Comp lementing gene，ERCC)
　　铂类药物进入肿瘤细胞后与DNA结合，形成铂-DNA结合物，导致DNA的链间或链内交链，引起DNA复制障碍，从而抑制肿瘤细胞分裂。对铂类药物的抵抗主要通过减少药物积聚、通过共轭结合去除药物毒性、提高对铂类药物诱导产生的DNA结合物的耐受性和提高DNA修复能力这四种途径产生。其中，ERCC1是DNA修复途径中最主要的基因之一。ERCC1的单核苷酸多态性(SNP)与铂类药物抵抗存在明显关系，ERCC1基因第118位天门冬酰胺密码子上的一碱基由C到T的变异。ERCC1-118AAC→AAT转换，导致ERCC1翻译下调，核酸切除修复能力下降。法国国立科学研究院2005年回顾性检测91例曾经接受奥沙利铂化疗(一线或二线)的结直肠癌患者的ERCC1-118SNP，发现接受FOLFOX方案化疗患者中，C/C基因型有效率低于C/T基因型者和T/T基因型[28]。另外一项研究也认为ERCC1-118SNP与结直肠癌患者的生存期有关[29]。
　　(五)　谷胱苷肽- S -转移酶(Glutathione-S-transferase，GST)
　　GST催化GSH(谷胱苷肽)与多种毒性复合物(包括铂类制剂)结合，形成低毒高水溶性物质排出细胞外。GST家族包括5个亚型：GSTA1、GSTP1、GSTPM1、GSTT1和GSTZ1P。其中，GSTP1第105位氨基酸密码子由异亮氨基酸(Ile)转换为缬氨酸(Val)，可导致GSTP1酶活性降低。Stoehlmacher等[30]回顾性检测107例接受5-FU+奥沙利铂化疗的转移性结直肠癌患者GSTP1-105SNP，Val纯合子患者的中位生存期明显长于Val杂合子和Ile纯合子患者。另外有研究认为GSTP1-105SNP与奥沙利铂的神经毒性有关[31]。
　　四、结语
　　目前，将分子生物学、药物遗传学与药物基因组学联合应用于结直肠癌的治疗，对预测结直肠癌的预后、预测药物的疗效和减少药物严重不良反应的发生具有重要价值，给结直肠癌临床治疗带来新的曙光。一系列耐药基因或药效基因谱的发现及肿瘤信号传导通路研究的不断深入也为结直肠癌治疗方案的选择提供了重要的线索和新的空间，从而开辟了结直肠癌个体化治疗的新纪元。
参　考　文　献
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