mTOR在肺類癌中的研究進(jìn)展

張紫萱 綜述 王孟昭 審校

肺類癌是發(fā)生于肺和支氣管上皮的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，每年的發(fā)病率約為1.35/100,000人，占所有肺惡性腫瘤的1%-2%。近年來，肺類癌的發(fā)病率逐漸上升，存活率與以前的文獻(xiàn)相比也有升高，但平均發(fā)病年齡沒有下降，確診前依然有5年-7年的潛伏期，并且60%-70%的患者在確診前通常已有轉(zhuǎn)移[1,2]。其中，19%-39%的患者是無癥狀的，5%-10%的患者由于腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的血清素等生物活性胺類物質(zhì)被釋放入血而表現(xiàn)為類癌綜合征，其他患者可由于腫瘤本身局部物理作用而表現(xiàn)出刺激性咳嗽、痰中帶血、胸痛、阻塞性肺炎等[3,4]。傳統(tǒng)上，手術(shù)切除是早期肺類癌患者的首選治療方式。但是有類癌綜合征或者晚期轉(zhuǎn)移的患者還需要以鉑類為基礎(chǔ)的化學(xué)輔助治療。隨著時(shí)間的推移，包括干擾素、 生長(zhǎng)抑素類似物、雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）受體抑制劑在內(nèi)的生物制劑應(yīng)運(yùn)而生。本文將圍繞mTOR及其受體抑制劑在肺類癌方面的研究做一綜述。

1 PI3K/AKT/mTOR路徑

mTOR的活性變化主要通過PI3K/AKT/mTOR路徑（圖1），其作為PI3K（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）通路中的一個(gè)信號(hào)放大器，可以被胞外跨膜受體酪氨酸激酶類所激活，比如表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor, EGFR）、胰島素樣生長(zhǎng)因子受體（insulin like growth factor 1 receptor, IGF-1R）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體（vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR）等。另外，其它可以激活mTOR復(fù)合物的分子有腫瘤抑制因子磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog, PTEN）、多發(fā)性神經(jīng)纖維瘤一型（neurofibromatosis type 1, NF1）、肝激酶B1（liver kinase B1, LKB1）、大鼠肉瘤（rat sarcoma, RAS）、迅速加速性纖維肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma,RAF）以及細(xì)胞的能量、營(yíng)養(yǎng)變化情況和應(yīng)激狀態(tài)。

圖1 mTOR信號(hào)通路Fig1 mTOR signaling pathway

當(dāng)細(xì)胞膜外的受體接受相應(yīng)配體刺激后，可以激活PI3K/AKT/mTOR路徑的上游因子。如果PI3K被活化，它可以通過招募并活化血漿細(xì)胞錨定蛋白受體使磷脂酰肌醇4，5二磷酸（phosphorylation of phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP2）磷酸化為磷脂酰肌醇三磷酸（phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate, PIP3）。如果PTEN基因被激活，PIP3則去磷酸化為PIP2，從而抑制整個(gè)mTOR通路的活性。所以PTEN的缺失[5]、沉默或者突變會(huì)造成其功能的喪失，導(dǎo)致AKT或者整個(gè)mTOR路徑的持續(xù)活化[6]。在絲/蘇氨酸蛋白激酶（Serine/Threonine kinase, AKT）同PIP3的PH區(qū)域（血小板-白細(xì)胞c激酶底物類似物）結(jié)合后，可以通過抑制結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2（tuberous sclerosis complex 2, TSC2）的活性，或者直接磷酸化PRAS40（mTORC1的一個(gè)組成部分）而激活mTORC1的活性。TSC2包含一個(gè)GTP酶激活區(qū)域，這個(gè)區(qū)域可以使Ras同源性GTP酶（Ras homolog enriched in brain GTP kinase, Rheb GTPase）沉默，而Rheb GTPase是mTOR的激活劑。所以TSC1/2復(fù)合物活性受抑制之后可以轉(zhuǎn)而激活mTORC1。另外TSC2還可以由于AMP/ATP比值升高而被激活，所以體內(nèi)能量減少可以引起AMP活化性蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）的活化，從而負(fù)性調(diào)節(jié)mTOR的活性[7]。

mTOR主要由mTOR復(fù)合物1（mTORC1）和mTOR復(fù)合物2（mTORC2）兩部分組成，其中mTORC1起主要作用。當(dāng)mTORC1被激活以后可以直接磷酸化真核生物起始因子4E結(jié)合蛋白1（4E binding protein 1, 4EBP1）和S6激酶（S6 kinase, S6K）。4EBP1作為一種帽結(jié)合蛋白，與真核生物起始因子4E（eIF4E）結(jié)合后可以激活轉(zhuǎn)錄過程。有文獻(xiàn)[8]報(bào)道，對(duì)雷帕霉素耐藥的細(xì)胞4EBP1表達(dá)水平降低，而S6K沒有改變。在這些細(xì)胞里，對(duì)mTOR的抑制并不能改變帽依賴性的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄。并且當(dāng)這些細(xì)胞恢復(fù)了對(duì)雷帕霉素敏感性之后，4EBP1的水平也隨之恢復(fù)。S6K被p-mTOR磷酸化成p70S6K后對(duì)腫瘤細(xì)胞所起的作用主要是減少細(xì)胞的大小。其不僅可以特異性的識(shí)別mRNA 5’端的帽子結(jié)構(gòu)，影響mRNA的轉(zhuǎn)錄，還可以使胰島素受體底物1（insulin receptor substrate 1, IRS-1）、真核生物轉(zhuǎn)錄起始因子4B（eukaryotic transcription initiation factor,eIF4B）、程序性細(xì)胞凋亡因子4（programmed cell death factor 4）、糖原合酶激酶3（glycogen synthase kinase 3）以及mTOR等磷酸化[9]。

與p70S6K對(duì)細(xì)胞的影響不同，PI3K、AKT、mTOR突變后不僅可以改變細(xì)胞的形態(tài)，還可以改變細(xì)胞的數(shù)量[10]。而在PTEN缺失的細(xì)胞系中，AKT會(huì)因此而持續(xù)活化，同時(shí)S6K1以及4EBP1磷酸化程度增加。而AKT持續(xù)活化的細(xì)胞在增殖上會(huì)變得更加依賴于mTOR路徑的上調(diào)。這就使得這些PTEN基因陰性的細(xì)胞系或者動(dòng)物移植模型對(duì)mTOR受體抑制劑的敏感性更高[11]。既往在腎癌中mTOR受體抑制劑的研究[12]表明，該抑制劑對(duì)mTOR的作用主要通過抑制下游S6K的活性，使細(xì)胞周期停滯在G1期，并且減少低氧誘導(dǎo)因子HIF的產(chǎn)生。也有研究[7]表明eIF4E以及S6K的高表達(dá)同腫瘤的不良預(yù)后有關(guān)。

2 mTOR在NSCLC中的研究

mTOR是哺乳動(dòng)物胞內(nèi)普遍存在的絲/蘇氨酸蛋白激酶，異?；罨膍TOR可以通過延遲細(xì)胞循環(huán)G1-S期而影響細(xì)胞的狀態(tài)，從而導(dǎo)致多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。Valsamo等[13]研究了mTOR表達(dá)同患者特征的相關(guān)性后發(fā)現(xiàn)mTOR表達(dá)升高的非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）患者占總?cè)藬?shù)的50%，其中51.7%為腺癌患者。在此實(shí)驗(yàn)中收錄的4例肺類癌患者mTOR表達(dá)均升高，而且mTOR高表達(dá)的患者比低表達(dá)的患者中位生存期長(zhǎng)（52.7個(gè)月 vs 38.5個(gè)月，P=0.06）。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)認(rèn)為mTOR表達(dá)情況同患者組織分型、性別、年齡以及臨床病理分期的關(guān)系無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此實(shí)驗(yàn)說明了肺類癌是種高表達(dá)mTOR的腫瘤，并且mTOR表達(dá)率越高，患者生存期越長(zhǎng)。與Valsamo等認(rèn)為mTOR表達(dá)同患者臨床病理分期無關(guān)相反，Mee-Hye等[14]發(fā)現(xiàn)臨床病理分期較低的NSCLC患者更容易表達(dá)mTOR。而且Dhillon等[15]研究早期NSCLC患者中mTOR表達(dá)情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)mTOR表達(dá)升高且沒有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或者Ia期NSCLC患者預(yù)后不良（P值分別為0.016、0.001,6）。并且，他們建議早期NSCLC患者（Ia期）可以考慮選擇mTOR受體抑制劑進(jìn)行治療。

在研究了整體NSCLC中mTOR的表達(dá)情況之后，Luisella等[16]平行對(duì)比了24例肺典型類癌、73例肺不典型類癌、60例大細(xì)胞肺癌和61例小細(xì)胞肺癌的組織后發(fā)現(xiàn)，肺類癌中p-mTOR和p70S6K的表達(dá)明顯高于大、小細(xì)胞肺癌（P＜0.001）。同時(shí)，在肺類癌患者中p-mTOR表達(dá)低的患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率低（P=0.016），生存期延長(zhǎng)（P=0.005）。另外，Johannes等[17]應(yīng)用比較基因組雜交技術(shù)，分析了33例小細(xì)胞肺癌組織，13種小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系，19例肺類癌以及9例胃腸道類癌的腫瘤組織。實(shí)驗(yàn)表明小細(xì)胞肺癌組織中PIK3CA（PI3K）、AKT1（akt）、PTEN（pten）以及FRAP1（mtor）的基因拷貝數(shù)明顯高于肺類癌，分別為PIK3CA（75.8%-21.1%）、AKT（63.6%-26.3%）、PTEN（75.8%-21.1%）、FRAP1（54.5%-26.3%）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果同Luisella等使用Western blot以及免疫組化技術(shù)所得的結(jié)果截然相反。并且同所有腫瘤的平均發(fā)生率相比，肺類癌中只有AKT1（26.3% vs 16.3%）、FRAP1（26.3% vs 13.4%）表達(dá)高。

綜上所述，我們可以發(fā)現(xiàn)mTOR在所有NSCLC中的表達(dá)情況以及同預(yù)后的關(guān)系至今沒有定論。與NSCLC患者發(fā)病的分子機(jī)制相比[包括上游的酪氨酸激酶受體突變[18,19]、PI3K/AKT/mTOR路徑[20,21]以及平行通路（RAS/RAF/MEK）的異?；罨蚧蛲蛔僝[22,23]，肺類癌患者發(fā)病更多是由于mTOR的高表達(dá)。

3 mTOR受體抑制劑在肺類癌患者中的試驗(yàn)

mTOR抑制劑[24,25]包括mTORC1抑制劑、mTORC1/mTORC2雙重抑制劑、以及PI3K/mTOR雙重抑制劑。mTORC1抑制劑包括坦西莫斯（Temsirolimus,CCI-779）、依維莫司（Everolimus, RAD001）以及雷帕霉素其它衍生物等；mTORC1/mTORC2雙重抑制劑包括OSI-027；PI3K/mTOR雙重抑制劑包括NVP-BEZ235、GDC-0980、GSK2126458、XL765等。根據(jù)分子量大小還可以分為大分子抑制劑和小分子抑制劑，其中大分子抑制劑有雷帕霉素（Rapamycin）、坦西莫斯、依維莫司及其它雷帕霉素衍生物，小分子抑制劑有Quinostatin、呋喃喹啉類、PI-103及其衍生物、NVP-BEZ235等[26]。

由于mTOR在肺類癌中表達(dá)升高，所以mTOR受體抑制劑可以使肺類癌細(xì)胞增殖活性降低，同時(shí)腫瘤血管生長(zhǎng)因子的生成也減少。Moreno等[27]用雷帕霉素處理了類癌細(xì)胞系BON1以及NCI-H727之后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)細(xì)胞系的增殖活性明顯受抑制。而且雷帕霉素在抑制mTOR活性的同時(shí)也增加了mTOR上游AKT的磷酸化程度。Zatelli等[28]用依維莫司及SOM230處理了24例肺類癌患者的組織后，發(fā)現(xiàn)人嗜鉻蛋白A（CgA）（20%）以及VEGF（15%）的分泌減少，p70S6K以及細(xì)胞的活力降低（30%），并且對(duì)依維莫司敏感的組織通常mTOR表達(dá)較高，相應(yīng)患者血漿CgA的水平以及增值指數(shù)（ki-67）較高，但AKT的表達(dá)情況沒有區(qū)別。另外，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)奧曲肽作為一種生長(zhǎng)抑素受體抑制劑，單藥使用可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖，但是與mTOR受體抑制劑沒有協(xié)同作用。

針對(duì)肺類癌細(xì)胞系，mTOR受體抑制劑顯示出了極大的優(yōu)勢(shì)，這促使更多的科學(xué)家轉(zhuǎn)而探索其在患者身上是不是也有很好的療效。一項(xiàng)多中心參與的II期臨床研究[29]納入了21例類癌、15例胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤患者，其主要治療終點(diǎn)是評(píng)價(jià)患者接受坦西莫司的客觀反映率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明類癌組與胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤組的部分反應(yīng)率類似，分別為4.8%和6.7%，總體中位疾病進(jìn)展時(shí)間為6個(gè)月，1年的整體生存率為71.5%。并且坦西莫司可以顯著的抑制p70S6K的表達(dá)（P=0.02）。在所有的患者中，p-mTOR基礎(chǔ)水平越高，對(duì)坦西莫司的反應(yīng)越好（P=0.01）。

依維莫司是種口服的雷帕霉素衍生物，2009年已先后被美國(guó)FDA和歐盟批準(zhǔn)，用于治療晚期腎癌。因?yàn)橐谰S莫司在抗腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，抑制腫瘤血管生成方面的作用，所以其可以做為一種廣泛的抗腫瘤藥物，適用于包括神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（包括肺類癌）、乳腺癌、肝癌、結(jié)節(jié)性硬化癥在內(nèi)的一系列腫瘤。一項(xiàng)II期臨床試驗(yàn)[30]通過研究不同RAD001藥量聯(lián)合奧曲肽30 mg在治療18例類癌和13例胰島細(xì)胞腫瘤中的療效，發(fā)現(xiàn)患者的總反應(yīng)率為15%，24周時(shí)的無進(jìn)展生存率為71%，其中兩個(gè)類癌患者獲得部分緩解。最常見的副反應(yīng)為輕微的口腔潰瘍。G3/4期的副反應(yīng)為貧血（1例）、血小板減少癥（1例）、白血球減少癥（1例）、疲勞（3例）、口瘡性潰瘍（2例）、腹瀉（2例）、低血糖癥（2例）、疼痛（2例）、皮疹（2例）、高血糖癥（1例）、水腫（1例）、惡心（1例）。Yao等[31]分別用5 mg/d或者10 mg/dRAD001加上30 mg/d長(zhǎng)效奧曲肽分析了30例類癌和30例胰島細(xì)胞腫瘤患者，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示總體無進(jìn)展生存期為60周，1年、2年以及3年生存率分別為83%、81%、78%。其中，在37例治療前CgA水平升高的患者中，26例CgA水平在治療后趨于正?；蛘哂写笥?0%的降低。在治療的第4周，患者LDH水平低于109 U/L的預(yù)后不良（P=0.01）。同上一實(shí)驗(yàn)類似，患者最常見的副反應(yīng)為輕度的口腔潰瘍，G3/4期毒副反應(yīng)包括低磷酸鹽血癥（11%）、疲勞（11%）、腹瀉（11%）。并且，依維莫司劑量在10 mg/d時(shí)，治療效果明顯優(yōu)于5 mg/d。

RADIANT-2實(shí)驗(yàn)[32]研究了依維莫司聯(lián)合長(zhǎng)效奧曲肽在治療包括類癌在內(nèi)的低到中級(jí)神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的療效，共入組429例患者。最終結(jié)果顯示依維莫司聯(lián)合長(zhǎng)效奧曲肽組的中位無進(jìn)展生存期為16.4個(gè)月（95%CI:13.7-21.2），安慰劑聯(lián)合長(zhǎng)效奧曲肽組為11.3個(gè)月。雖然此實(shí)驗(yàn)中肺類癌患者僅有44例，肺類癌亞群分析顯示依維莫司組中位無進(jìn)展期為13.6個(gè)月，明顯優(yōu)于安慰劑組的5.6個(gè)月（HR=0.72）。但是在治療的副反應(yīng)上，由于依維莫司組多以臨床癥狀差、肺類癌和以前接受過化療的患者為主，沒有表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。其中，患口腔炎的人數(shù)為133（占總?cè)藬?shù)的62%）、59例腹瀉（27%）、80例皮疹（37%）、67例疲勞（31%），而且3級(jí)-4級(jí)不良反應(yīng)人數(shù)分別在14例（7%）、13例（6%）、2例（1%）、14例（7%）。與安慰劑組相比，副反應(yīng)率分別為口腔炎（62%-14%）、腹瀉（27%-16%）、皮疹（37%-12%）、和疲勞（31%-23%）。

在所有有關(guān)依維莫司在治療肺類癌的實(shí)驗(yàn)中，患者均獲得較長(zhǎng)時(shí)間的緩解。并且基礎(chǔ)CgA、NSE水平高的患者對(duì)依維莫司反應(yīng)更好，治療后患者血循環(huán)中CgA、NSE明顯下降者疾病無進(jìn)展生存期延長(zhǎng)，預(yù)后好[33]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)發(fā)病率不高的肺類癌的研究進(jìn)展，針對(duì)不同基因的靶向研究可以作為臨床用藥的強(qiáng)大支柱。對(duì)于PI3K/AKT/mTOR信號(hào)路徑異?；罨幕颊撸Ｍ覀円院蟛粌H可以做到抑制腫瘤生長(zhǎng)，還可以實(shí)現(xiàn)恢復(fù)對(duì)某基因耐藥患者的敏感性，使他們重新獲益。相信今后肺類癌能夠被更早更準(zhǔn)確的診斷及治療，患者能夠獲得更長(zhǎng)的生存期，生活質(zhì)量會(huì)更高。