LKB1信號(hào)通路在非小細(xì)胞肺癌相關(guān)靶向治療中的研究進(jìn)展

王競(jìng) 韓瑞麗 鐘殿勝

肺癌的發(fā)病率和死亡率在全球惡性腫瘤中位于首位，其中，非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）占80%-85%。絕大多數(shù)NSCLC臨床確診時(shí)處于復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性的晚期階段，化療是主要的治療手段。但是，作為標(biāo)準(zhǔn)一線治療的含鉑類藥聯(lián)合化療方案已進(jìn)入平臺(tái)期，近些年來(lái)，分子靶向治療研究使人們看到了跨越這一平臺(tái)的希望，是現(xiàn)在肺癌治療的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

腫瘤可以認(rèn)為是一種基因疾病，其發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一就是癌基因的激活和抑癌基因的失活。近年來(lái)，一個(gè)新的抑癌基因LKB1，又名STK11，在腫瘤中的作用引起了很多的關(guān)注。在NSCLC中，LKB1的突變率可高達(dá)15%-35%[1]。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）信號(hào)通路是目前腫瘤信號(hào)傳導(dǎo)通路研究的熱點(diǎn)之一。研究[1]顯示，LKB1通過(guò)磷酸化磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMP activated protein kinase, AMPK），從而激活A(yù)MPK，實(shí)現(xiàn)對(duì)mTOR活性的負(fù)向調(diào)控，進(jìn)而通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子1（hypoxia inducible factor 1, HIF1）負(fù)向調(diào)控其下游的賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase, LOX）及LOX下游的局部粘著斑激酶（focal adhesion kinase, FAK）；此外，LKB1能夠抑制癌促活化因子3抗體（polymoma virus enhancer-3, PEA3）的表達(dá)，并最終導(dǎo)致環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2, COX-2）mRNA和蛋白表達(dá)的減少（圖1）。由于LKB1是一個(gè)抑癌基因，所以其本身并不是一個(gè)理想的藥物靶點(diǎn)，但其信號(hào)通路的下游蛋白已成為治療的潛在靶點(diǎn)，本文將概述近年來(lái)的研究進(jìn)展。

1 針對(duì)AMP激活的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）的靶向治療

AMPK介導(dǎo)了從LKB1到mTOR-HIF1α的信號(hào)通路，研究[2]顯示LKB1基因缺失的細(xì)胞一般會(huì)失去其下游AMPK靶點(diǎn)對(duì)AMPK激動(dòng)劑的反應(yīng)性，因此能夠不依賴于LKB1而激活A(yù)MPK的化合物，諸如二甲雙胍、苯乙雙胍以及間苯二甲酸（PIA）可能都對(duì)肺癌治療有著比較好的效果[3,4]。這類藥物可以不依賴體內(nèi)的LKB1而激活A(yù)MPK，這一作用主要是通過(guò)CaMkkβ介導(dǎo)的，因此能夠應(yīng)用于LKB1突變的腫瘤患者的治療[2]。這類藥物廣泛的生物學(xué)效應(yīng)主要體現(xiàn)在能夠獨(dú)立的影響AMPK、AKT和P38α的激活，由此揭示了它們作為抗腫瘤藥物的潛力。多項(xiàng)研究[5-9]報(bào)道了二甲雙胍對(duì)乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌以及結(jié)直腸癌均有明顯的抑制作用。武寧等[10]也發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍對(duì)于人類肺腺癌A549細(xì)胞具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)抑制作用。

圖 1 LKB1及其下游相關(guān)靶點(diǎn)信號(hào)通路示意結(jié)構(gòu)圖Fig 1 Schematic illustration of LKB1 signaling pathway and related downstream targets for cancer therapy

2 針對(duì)mTOR的靶向治療

mTOR是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，廣泛存在于酵母和哺乳動(dòng)物中，進(jìn)化十分保守。mTOR是1991年Heitman等在分析不同啤酒酵母突變體對(duì)雷帕霉素抵抗作用差別時(shí)發(fā)現(xiàn)的。mTOR對(duì)生長(zhǎng)因子、胰島素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氨基酸、葡萄糖等刺激產(chǎn)生應(yīng)答，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、調(diào)控細(xì)胞周期等多個(gè)方面扮演著重要角色[1]。研究表明，mTOR抑制劑通過(guò)阻斷細(xì)胞周期[11]、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡和自噬并抑制腫瘤血管的生成[12]，從而達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)和進(jìn)展的作用。

由于LKB1-AMPK信號(hào)通路下游的mTOR在LKB1缺失的腫瘤細(xì)胞中異常活躍，因此mTOR抑制劑被認(rèn)為在肺癌的治療中有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，已有4種mTOR抑制劑被有效地應(yīng)用于臨床，分別是雷帕霉素和3種雷帕霉素的衍生物：CCI-779、RD001和AP23573。雷帕霉素是一種mTOR抑制劑，最初用于抗真菌治療，后來(lái)又作為免疫抑制劑。Markus等[13]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素不僅在免疫抑制效果上比環(huán)孢素A強(qiáng)10倍以上，而且作為一種非細(xì)胞毒性藥物，對(duì)腫瘤有抑制作用。Mahoney研究[14]表明，LKB1/KRAS聯(lián)合突變的肺癌患者表現(xiàn)出了對(duì)MEK抑制劑CI-1040的敏感性，同時(shí)也表現(xiàn)出了對(duì)雷帕霉素的敏感性，但是單獨(dú)突變的患者對(duì)雷帕霉素不敏感，因此，mTOR抑制劑可作為L(zhǎng)KB1/KRAS聯(lián)合突變肺癌患者的靶向治療。 研究[15]表明，mTOR抑制劑無(wú)論是單獨(dú)用藥還是和其它化療藥聯(lián)合用藥，均有很好的抗腫瘤活性。此外，mTOR抑制劑聯(lián)合磷酸肌醇3激酶（phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K）或MEK1/2抑制劑，也顯示出其對(duì)LKB1缺失的原發(fā)和轉(zhuǎn)移肺癌有著很好的協(xié)同治療效果[16]。

雷帕霉素的抗腫瘤活性雖強(qiáng)，但它有兩個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差及溶解性差，即使在生理pH條件下也會(huì)發(fā)生水解作用導(dǎo)致活性下降，而雷帕霉素的三個(gè)衍生物能很好的彌補(bǔ)其不足[17]。RAD001是Novartis公司研發(fā)的半合成衍生物，其水溶性比雷帕霉素好，具有免疫抑制及抗腫瘤作用，在體內(nèi)免疫活性與雷帕霉素相當(dāng)。臨床前期研究表明，其與細(xì)胞毒藥物聯(lián)合應(yīng)用時(shí)具有相加或協(xié)同作用。目前，該藥在腫瘤的治療中已處于I期-III期臨床研究階段。CCI-779是水溶性更好的丙酸酯類衍生物，幾乎無(wú)免疫抑制活性，是一種延遲腫瘤增殖的非細(xì)胞毒藥物。AP23573是由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)出來(lái)的半合成藥物，在各種有機(jī)溶劑、水溶液及全血中都比較穩(wěn)定，無(wú)免疫抑制活性，但具有較強(qiáng)的抗腫瘤作用。這三個(gè)雷帕霉素衍生物在靜脈給藥途徑中均有更好的藥物動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，其中CCI-779和AP23573可口服和靜脈給藥，RD001可口服給藥。

3 針對(duì)賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase, LOX）的靶向治療

LOX能夠氧化膠原蛋白中的賴氨酸，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和共價(jià)交聯(lián)[18]。LOX的表達(dá)或是酶活性的異常與很多疾病相關(guān)，包括肺癌。研究[19]顯示，肺癌患者中LOX血清活性升高，可作為肺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物。

研究[19]顯示，LOX是LKB1-mTOR-HIFα信號(hào)通路下游的一個(gè)靶點(diǎn)。β-胺基丙腈（β-aminopropionitrile,BAPN）是LOX的抑制劑，Gao等[19]研究發(fā)現(xiàn)，BAPN能夠有效地抑制LKB1基因缺失組小鼠的腫瘤大小和數(shù)量，但對(duì)LKB1野生型組小鼠不明顯；此外，BAPN對(duì)LKB1基因缺失組小鼠的大型腫瘤作用比對(duì)小型腫瘤作用明顯。上述結(jié)果提示，LOX抑制劑對(duì)LKB1基因缺失的肺癌有抑制腫瘤增殖和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)，將敲除了LOX基因的A549細(xì)胞種植到裸鼠體內(nèi)，其生成的腫瘤的數(shù)量和體積要明顯小于對(duì)照組，能夠明顯減緩LKB1基因缺失肺癌細(xì)胞的惡性程度和侵襲性。這些研究結(jié)果提示，LOX可能是一個(gè)重要的潛在的肺癌治療靶點(diǎn)，并有希望成為預(yù)測(cè)肺癌預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物。

4 針對(duì)局部粘著斑途經(jīng)（focal adhesion pathway, FA pathway）的靶向治療

LKB1缺失可以增加局部粘著斑動(dòng)力學(xué)中的蛋白激酶活性，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性和侵襲力。粘著斑是動(dòng)態(tài)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞連接到細(xì)胞外基質(zhì)，它由超過(guò)50種蛋白組成，包括局部粘著斑激酶（focal adhesion kinase, FAK）、樁蛋白（Paxillin，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的惟一能與癌基因結(jié)合的含酪氨酸的粘附調(diào)節(jié)蛋白，主要定位于粘著斑，與多種腫瘤的形成有關(guān)）和src基因編碼產(chǎn)物（SRC）。SRC和FAK活化通過(guò)下調(diào)RhoA導(dǎo)致了局部粘著斑的拆卸，進(jìn)而導(dǎo)致了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性的增加，即加快了轉(zhuǎn)移進(jìn)程中的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性和侵襲力，LKB1下調(diào)能夠?qū)е戮植空持呓M分的活化，特別是SRC和FAK[20]。轉(zhuǎn)移是一個(gè)多步驟的過(guò)程，包括細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)交互作用、細(xì)胞的遷移以及腫瘤的侵襲，這些過(guò)程都可以調(diào)節(jié)SRC和FAK的活性以及被它們調(diào)節(jié)。Carretero等[16]報(bào)道，使用SRC家族激酶抑制劑達(dá)沙替尼（dasatinib）和FAK抑制劑PF573228干預(yù)LKB1缺失和正常表達(dá)的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)用達(dá)沙替尼和PF573228處理LKB1敲除的H358細(xì)胞，細(xì)胞粘附和劑量相關(guān)性與非LKB1敲除細(xì)胞相比更明顯，對(duì)于用這兩種藥處理的兩組細(xì)胞的細(xì)胞遷移能力的檢測(cè)也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。這些結(jié)果表明，LKB1表達(dá)減少可活化SRC和FAK，促進(jìn)細(xì)胞遷移和粘附到細(xì)胞外基質(zhì)。

達(dá)沙替尼是一種ATP競(jìng)爭(zhēng)性的酪氨酸激酶抑制劑，是SRC家族激酶抑制劑。Carretero研究[16]顯示，單獨(dú)應(yīng)用達(dá)沙替尼或BEZ235（一種PI3K-mTOR的抑制劑）/AZD2644（一種MEK1/2的抑制劑）不能對(duì)Kras/LKB1聯(lián)合缺失的肺癌腫瘤起作用，而聯(lián)合應(yīng)用達(dá)沙替尼與BEZ235和AZD2644，經(jīng)核磁和病理學(xué)證實(shí)可以對(duì)其產(chǎn)生明顯的抑制作用；另外，三種藥聯(lián)合還可同時(shí)抑制SRC、TGF-β以及MEK、AKT、EMT和ES的信號(hào)傳導(dǎo)，減少80%的Kras無(wú)突變/LKB1缺失的哺乳動(dòng)物肺癌模型的腫瘤體積。盡管達(dá)沙替尼單獨(dú)使用在Kras/LKB1聯(lián)合突變的肺癌細(xì)胞中不能證明對(duì)生存有益，但它仍能阻斷轉(zhuǎn)移。研究結(jié)果[21]已經(jīng)證實(shí)，達(dá)沙替尼在肺癌和前列腺癌中有抗惡性細(xì)胞增生和防止惡性細(xì)胞擴(kuò)散的作用。一項(xiàng)NSCLC的II期臨床研究結(jié)果[22]顯示，NSCLC人群中存在潛在的對(duì)達(dá)沙替尼敏感的亞組。

5 作用于環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2, COX-2）的靶向治療

COX-2是LKB1信號(hào)通路下游的重要中介者，很多惡性腫瘤，包括肺癌中的COX-2表達(dá)非常高。大樣本研究表明，NSCLC細(xì)胞表面的COX-2陽(yáng)性率較高，其中以腺癌陽(yáng)性率最高，鱗癌次之。Achiwa[23]報(bào)道，COX-2表達(dá)水平與I期肺癌患者的生存率下降相關(guān)，COX-2表達(dá)高可能對(duì)預(yù)知早期癌癥患者臨床外科手術(shù)預(yù)后有意義。對(duì)于COX-2的靶向治療已經(jīng)被用于臨床前期的動(dòng)物模型中，實(shí)驗(yàn)證據(jù)顯示，COX-2在腫瘤進(jìn)展過(guò)程中起作用，如過(guò)表達(dá)的COX-2可抑制細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)了鼠上皮細(xì)胞潛在的致瘤性；COX-2在癌細(xì)胞侵襲性和血管內(nèi)皮細(xì)胞化療反應(yīng)性等體外實(shí)驗(yàn)中扮演了重要的角色。但臨床上關(guān)于COX-2的作用尚需更大樣本的群體性研究。目前認(rèn)為，COX-2參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后的機(jī)制可能有四個(gè)方面：抑制凋亡、抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫、促進(jìn)腫瘤新生血管生成、增加侵襲力。

COX-2特異性抑制劑（塞來(lái)昔布，羅非昔布）已被報(bào)道有抗腫瘤的活性，其在NSCLC中可考慮與化療和放療聯(lián)合應(yīng)用[24]。塞來(lái)昔布是研究最多的一種COX-2特異性抑制劑，常常與放化療聯(lián)合用于NSCLC的治療，目前已進(jìn)入II期臨床實(shí)驗(yàn)[25]。在2003年第10屆國(guó)際肺癌會(huì)議上有研究者提出，EGFR酪氨酸激酶抑制劑可以聯(lián)合COX-2抑制劑治療NSCLC。O’Byme[26]公布了一項(xiàng)進(jìn)行中的聯(lián)合吉非替尼（gefitinib）和羅非昔布（rofecoxib）治療曾接受鉑類藥物治療的NSCLC，有效率為9.7%，無(wú)3級(jí)毒性作用的出現(xiàn)。

6 其它

有研究發(fā)現(xiàn)，LKB1缺失會(huì)改變癌細(xì)胞的新陳代謝，缺少LKB1的細(xì)胞不能對(duì)能量壓力做出反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致了細(xì)胞死亡，提示那些影響細(xì)胞新陳代謝的藥物可能有利于腫瘤的治療。據(jù)Inge[27]報(bào)道，LKB1缺失的NSCLC患者比野生型LKB1的患者對(duì)2-脫氧葡萄糖（2-DG）的治療更加敏感，2-DG是一種糖代謝抑制劑，上述結(jié)果證實(shí)了誘導(dǎo)能量壓力的葡萄糖類化合物可能對(duì)那些LKB1缺失的肺癌患者有治療益處。

綜上所述，各種針對(duì)LKB1信號(hào)通路的靶向治療都有不同程度的抑制NSCLC腫瘤的作用，這為發(fā)展新的NSCLC臨床治療策略指出了方向。