分子標(biāo)志物指導(dǎo)下的結(jié)直腸癌精準(zhǔn)治療現(xiàn)狀及進(jìn)展

張 靖 魏少忠

(1. 湖北省腫瘤醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科， 湖北 武漢 430079； 2. 湖北省腫瘤醫(yī)院 胃腸外科， 湖北 武漢 430079)

結(jié)直腸癌是一種異質(zhì)性的疾病，療效及預(yù)后差異大。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外指南僅在少數(shù)情況下推薦對(duì)結(jié)直腸癌行分子標(biāo)志物指導(dǎo)下的治療。譬如，對(duì)高度微衛(wèi)星不穩(wěn)定(microsatellite instability-high，MSI-H)或高突變負(fù)荷(tumor mutational burden，TMB)的II期結(jié)直腸癌輔助化療不推薦5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil，5-Fu)[1]。圍手術(shù)期化放療或輔助化療主要由腫瘤分期和部位來(lái)決定。如何提高輔助化療的獲益風(fēng)險(xiǎn)比一直是臨床關(guān)注的重點(diǎn)[2]。此外，許多靶向藥物已被批準(zhǔn)用于晚期結(jié)直腸癌一線及以上的治療，如貝伐珠單抗、雷莫蘆單抗、西妥昔單抗、帕尼單抗及瑞格菲尼等。盡管這些藥物明顯提高了晚期結(jié)直腸癌的療效，但總體預(yù)后仍欠佳(生存期僅約3年)[3]。

近年來(lái)，基于腫瘤生物學(xué)特征的分子分層治療，一定程度改善了晚期結(jié)直腸癌患者的預(yù)后。例如，抗PD-1和抗CTLA-4單抗治療伴有MSI或高TMB的轉(zhuǎn)移性疾病，以及威羅菲尼治療伴有BRAFV600E的結(jié)直腸癌[4,5]。Dienstmann等[6]指出，結(jié)直腸癌的精準(zhǔn)治療將從單基因單藥物轉(zhuǎn)變到多基因多藥物以及多分子多藥物，即從克隆角度轉(zhuǎn)變到克隆-基質(zhì)-免疫角度，這代表未來(lái)結(jié)直腸癌的治療方向。因此，本文就分子標(biāo)志物指導(dǎo)下的結(jié)直腸癌治療現(xiàn)狀及進(jìn)展做一綜述。

1 結(jié)直腸癌發(fā)病機(jī)制

結(jié)直腸癌的發(fā)生與多種機(jī)制相關(guān)，闡明該病的發(fā)生機(jī)制有助于提高患者的療效及預(yù)后。不典型增生腺瘤是結(jié)直腸癌最常見的癌前病變，10年以上的病程便轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)直腸癌[7]。APC基因突變是結(jié)直腸癌多步驟發(fā)生過(guò)程中的早期事件，見于70%以上的結(jié)直腸腺瘤。KRAS癌基因的激活和TP53抑癌基因的失活，以及伴隨的染色體不穩(wěn)定(如數(shù)目和結(jié)構(gòu)的改變)進(jìn)一步促進(jìn)腺瘤惡變[8]。然而，散發(fā)性結(jié)直腸癌的發(fā)生機(jī)制及臨床特征較為特殊，它好發(fā)于近端結(jié)腸，常伴有CpG島甲基化和BRAF基因活化；由于病灶扁平、隱蔽的特征，結(jié)腸鏡檢查常難以發(fā)現(xiàn)[9]。遺傳性結(jié)直腸癌占所有結(jié)直腸癌的3%～5%[10]，在胚胎細(xì)胞中單個(gè)等位基因存在重要的抑癌基因、DNA修復(fù)基因失活，以及隨后的體細(xì)胞突變作為第二次打擊，促使另一野生型等位基因功能失調(diào)，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。遺傳性非息肉病性結(jié)腸癌(Lynch綜合征)和家族性結(jié)腸腺瘤性息肉病是由常染色體顯性遺傳失調(diào)及隨后的結(jié)直腸癌典型基因突變所致[11]。Lynch綜合征相關(guān)的腫瘤常伴有錯(cuò)配修復(fù)缺陷(defective mismatch repair，dMMR)及MSI-H，然而家族性結(jié)腸腺瘤性息肉病相關(guān)的腫瘤顯示了由經(jīng)典的腺瘤轉(zhuǎn)變至惡性腫瘤的特征[12]。

2 基于MSI與TMB狀態(tài)的精準(zhǔn)治療

2.1 MSI

MSI由錯(cuò)配修復(fù)基因功能缺陷所致。15%的結(jié)直腸癌患者伴有MSI，多見于早、中期疾病[13]。散發(fā)性病例中，大約2/3的MSI-H由MLH1基因表觀遺傳失活所致，其他的與Lynch綜合征有關(guān)，表現(xiàn)為錯(cuò)配修復(fù)基因(MLH1, MSH2, MSH6, PMS2)的胚系突變[14]。MSI-H結(jié)直腸癌有獨(dú)特的臨床病理特征，如病灶位于近端大腸、分期早(多為II期)、分化差及黏液組織學(xué)類型與BRAF突變有關(guān)[15]。對(duì)早期結(jié)直腸癌而言，MSI-H提示預(yù)后好；然而，在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌中，MSI-H可能與預(yù)后不良相關(guān)。臨床前和臨床證據(jù)表明，MSI結(jié)腸癌對(duì)5-Fu潛在耐藥[16]。因此，NCCN指南對(duì)于II期伴有MSI-H和/或dMMR不推薦含5-Fu的輔助化療[17]。由于III期結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較高，當(dāng)前指南仍推薦含5-Fu的標(biāo)準(zhǔn)輔助化療方案，而不考慮MSI狀態(tài)[18]。

MSI-H結(jié)直腸癌突變負(fù)荷高，產(chǎn)生大量新抗原，進(jìn)而誘發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)。機(jī)體通過(guò)上調(diào)免疫抑制信號(hào)(如PD-1或PD-L1)抵抗此種反應(yīng)，避免腫瘤被清除。因此，免疫單抗治療MSI-H結(jié)直腸癌潛在有效。在KEYNOTE-012、016、028、164和158研究中，共入選了包括結(jié)直腸癌在內(nèi)的15種不同類型的MSI-H/dMMR腫瘤(n=149)，化療進(jìn)展之后接受pembrolizumab治療，有效率達(dá)39.6%(95% CI：31.7～47.9)，療效維持1.6～27月，并且78%的有效患者持續(xù)時(shí)間超過(guò)6月[19]。因此，美國(guó)FDA批準(zhǔn)pembrolizumab用于伴dMMR/MSI-H的不可切除或轉(zhuǎn)移性實(shí)體瘤的二線及以上治療，而不考慮腫瘤病理類型[20]。CheckMate-142研究對(duì)74例伴有dMMR/MSI-H的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者一線標(biāo)準(zhǔn)化療進(jìn)展后nivolumab的療效進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)有效率達(dá)31.1%，69%的患者疾病控制超過(guò)12周，1年無(wú)進(jìn)展生存(progression free survival，PFS)率和總生存(overall survival，OS)率分別為50%和73%[21]。基于這項(xiàng)研究的結(jié)果，F(xiàn)DA批準(zhǔn)nivolumab用于伴有dMMR/MSI-H轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者的二線及以上治療[21]。

Mlecnik等[22]發(fā)現(xiàn)MSI和微衛(wèi)星穩(wěn)定(microsatellite stability，MSS)腫瘤的免疫基因表達(dá)存在顯著差別。MSI腫瘤框移突變?cè)黾樱庖呔庉嫻δ茉鰪?qiáng)，Th1和效應(yīng)記憶T細(xì)胞、原位增殖T細(xì)胞和抑制性PD-1/PD-L1陽(yáng)性細(xì)胞密度增加，免疫評(píng)分高。多因素分析表明，免疫評(píng)分比MSI更能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)患者疾病復(fù)發(fā)及生存[22]。此結(jié)果在一項(xiàng)大型的結(jié)腸癌隊(duì)列研究(n=2 681)中得到驗(yàn)證，該研究認(rèn)為免疫評(píng)分預(yù)測(cè)結(jié)腸癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)可靠，建議將免疫評(píng)分作為腫瘤TNM-免疫分期的一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)[23]。如何進(jìn)一步篩選免疫單抗獲益的結(jié)直腸癌亞群患者，值得深入研究。

2.2 TMB

16%的結(jié)直腸癌伴有高TMB(定義為每百萬(wàn)堿基大于12個(gè)非同義突變)[24]。高TMB在近端大腸癌中更常見，77%伴有MSI-H[18]。MSS的高TMB通常伴有錯(cuò)配修復(fù)基因體細(xì)胞突變或DNA聚合酶ε基因異常。高TMB與非高TMB結(jié)直腸癌的遺傳特征不同。APC、TP53、KRAS、PIK3CA、FBXW7、SMAD4、TCF7L2和NRAS是非高TMB結(jié)直腸癌最常見的8個(gè)突變基因，而ACVR2A、APC、TGFBR2、MSH3、MSH6、SLC9A9和TCF7L2是高TMB結(jié)直腸癌最常見的突變基因[24]。盡管高TMB突變率高，但TP53和APC基因在非高TMB腫瘤中更常見。

Lee等[25]研究顯示，高TMB疾病有良好預(yù)后的傾向，但是，由于患者基線特征不一致，以及病例數(shù)有限，此結(jié)論仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證。鑒于高TMB能產(chǎn)生較多的新抗原，后者被機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別后激活特異性T細(xì)胞反應(yīng)，從而殺傷腫瘤細(xì)胞，因此，TMB是預(yù)測(cè)免疫治療效果的一個(gè)潛在分子標(biāo)志物[26]。Lee等[25]分析了516例結(jié)直腸癌患者的預(yù)后，其中55例(10.7%)患者經(jīng)檢測(cè)為高TMB，結(jié)果顯示高TMB和低TMB患者的5年無(wú)復(fù)發(fā)生存率分別為96.3% 和 79.8%(P=0.005)。Yarchoan等[27]在包括結(jié)直腸癌在內(nèi)的27種腫瘤中分析了TMB與免疫單抗療效的相關(guān)性，表明兩者有一定的相關(guān)性(P<0.001)。絕大多數(shù)(>90%)的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌表現(xiàn)為MSS或錯(cuò)配修復(fù)功能正常(proficient MMR, pMMR)，預(yù)期不能從免疫治療中獲益，但有個(gè)例報(bào)道免疫單抗治療MSS結(jié)直腸癌療效較好。例如，Gong等[28]報(bào)道了1例伴有高TMB的難治性MSS轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者接受pembrolizumab(200mg，1次/3周)治療后，病情評(píng)價(jià)為部分緩解(partial response，PR)，持續(xù)時(shí)間達(dá)9月以上。

3 基于常見體細(xì)胞突變的精準(zhǔn)治療

3.1 RAS

絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路由RAS-RAF-MEK-ERK信號(hào)級(jí)聯(lián)組成，半數(shù)以上的結(jié)腸癌存在該通路點(diǎn)突變，其中40%的突變見于KRAS突變[8]。MAPK是表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)的下游通路。MAPK通路的活化導(dǎo)致TGFα基因轉(zhuǎn)錄，后者是EGFR的配體，從而經(jīng)自分泌信號(hào)環(huán)導(dǎo)致抗EGFR藥物耐藥?；贙RAS、NRAS的基因突變狀態(tài)來(lái)選擇西妥昔單抗和帕尼單抗是當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)治療[1]。然而，高達(dá)60%的KRAS/NRAS野生型結(jié)直腸癌患者對(duì)抗EGFR治療無(wú)效[29]。此外，病變?cè)l(fā)部位亦影響藥物療效，如右半結(jié)腸癌不能從EGFR抑制劑中獲益[30]。研究發(fā)現(xiàn)，同單一KRAS突變相比，基于MAPK信號(hào)通路的野生型和活化型基因分類能更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)療效[31]。表明全面的分子檢測(cè)有可能提高靶向治療的有效率。靶向治療的繼發(fā)性耐藥機(jī)制亦與MAPK通路基因突變有關(guān)，包括治療相關(guān)的RAS基因突變。

長(zhǎng)期以來(lái)，臨床缺少有效靶向RAS的藥物。有研究發(fā)現(xiàn)KRAS G12C抑制劑可以使突變的蛋白失活[32]，但在結(jié)直腸癌中，KRAS G12C僅占所有KRAS突變的10%，并且KRAS G12C抑制劑的臨床療效尚需等待最終的結(jié)果。Sveen等[18]液體活檢證實(shí)，抗EGFR治療促使MAPK信號(hào)通路基因突變，并導(dǎo)致耐藥亞克隆的生長(zhǎng)。當(dāng)停止治療后，耐藥亞克隆水平下降，使得再次給予抗EGFR抗體可能有效。因此，在靶向治療期間，動(dòng)態(tài)分子檢測(cè)有助于發(fā)現(xiàn)耐藥機(jī)制以及為治療方案提供參考[18]。

3.2 BRAF

BRAFV600E突變見于8%～10%的結(jié)直腸癌[33]。由于RAS、BRAF基因突變相互排斥，僅在極罕見情況下兩者突變共存。BRAF突變與散發(fā)性MSI結(jié)直腸癌密切相關(guān)，后者常表現(xiàn)為侵襲性的生物學(xué)特點(diǎn)，對(duì)EGFR抑制劑耐藥，預(yù)后差。另外，單用靶向BRAF的酪氨酸激酶抑制劑療效欠佳?；A(chǔ)研究表明，治療失敗的原因可能與經(jīng)MEK信號(hào)導(dǎo)致上游基因異常及PTEN-PI3K-AKT通路激活有關(guān)[34]。有研究已證實(shí)，刺激BRAF突變細(xì)胞的EGFR，使得細(xì)胞無(wú)限增殖，可導(dǎo)致威羅菲尼耐藥[29]。聯(lián)合BRAF和EGFR抑制劑可使部分患者腫瘤縮小，指南已批準(zhǔn)BRAF抑制劑和EGFR抑制劑聯(lián)合化療(威羅菲尼、西妥昔單抗及伊立替康)用于BRAFV600E突變的難治性、轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的治療[35]。這項(xiàng)隨機(jī)化的II期研究揭示了三藥聯(lián)合組PFS的優(yōu)勢(shì)，且有效率達(dá)16%，而未接受威羅菲尼治療的對(duì)照組有效率僅4%[35]。目前許多其他的聯(lián)合治療方案正在繼續(xù)探索中，如BRAF、EGFR 和 PI3K三種抑制劑的聯(lián)合方案。一項(xiàng)小樣本的研究發(fā)現(xiàn)，BRAF密碼子594或596突變結(jié)直腸癌與密碼子600突變有不同的臨床病理特征，并且預(yù)后良好，潛在的原因可能與這些突變導(dǎo)致失活突變有關(guān)[36]。另一項(xiàng)大型研究亦得到類似的結(jié)果[37]。采用二代測(cè)序技術(shù)檢測(cè)9 643例轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌標(biāo)本基因突變狀態(tài)，其中208例(2.2%)患者伴有非V600E的BRAF突變，其臨床特點(diǎn)不同于BRAFV600E突變結(jié)直腸癌，男性、低級(jí)別病理學(xué)類型、原發(fā)灶位于左半結(jié)腸更多見，中位生存時(shí)間在非V600E的BRAF突變、V600E的BRAF突變及BRAF野生型中分別為60.7月、11.4月和43月(P<0.001)[37]。提示對(duì)于罕見的BRAF突變可以采用強(qiáng)度更低的治療方案。

3.3 HER-2突變

在一項(xiàng)212例結(jié)直腸癌患者的隊(duì)列研究中，7%的結(jié)直腸癌伴有HER-2基因擴(kuò)增或體細(xì)胞突變，包括激酶區(qū)域的突變(如V842I、V777L及 L755S)和胞外區(qū)域突變S310F[24]。另一項(xiàng)薈萃分析納入3 256例患者，結(jié)果表明，在KRAS/BRAF野生型的晚期結(jié)直腸癌患者中，HER-2基因擴(kuò)增率達(dá)5.2%，并且分期越早，擴(kuò)增率越低[38]。HER-2功能異常在結(jié)直腸癌患者中的預(yù)測(cè)價(jià)值有待進(jìn)一步研究。體內(nèi)外研究顯示[39]，HER-2信號(hào)激活是西妥昔單抗耐藥的機(jī)制之一。一項(xiàng)回顧性研究表明，西妥昔單抗耐藥的RAS/BRAF/PIK3CA野生型患者存在HER-2擴(kuò)增的現(xiàn)象[40]。

HERACLES-A II期研究[41]評(píng)估了K-RAS野生型、HER-2陽(yáng)性的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者標(biāo)準(zhǔn)治療耐藥后曲妥珠單抗和拉帕替尼聯(lián)合方案的療效，應(yīng)用IHC和FISH分析914例患者標(biāo)本的HER-2狀態(tài)，其中48例(5%)診斷為HER-2陽(yáng)性；在27例入選的患者中，8例(30%)病情緩解，包括1例完全緩解(complete response，CR)和7例PR，中位PFS和OS分別為5.3月和11.5月，1年生存率為45%。MyPathway籃子試驗(yàn)[42]評(píng)估了曲妥珠單抗和帕妥珠單抗聯(lián)合治療HER-2陽(yáng)性的難治性轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的療效，結(jié)果顯示有效率為38%，中位緩解持續(xù)時(shí)間為11月，HER-2雙重阻斷耐受良好，未觀察到4～5級(jí)毒性。因此，有必要在晚期結(jié)直腸癌中常規(guī)檢測(cè)HER-2。在乳腺癌及胃癌中，采用IHC或FISH檢測(cè)HER-2有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)不一定適用于結(jié)直腸癌。在無(wú)共識(shí)的情況下，建議采納HERACLES研究中的標(biāo)準(zhǔn)。由于在結(jié)直腸癌中無(wú)較高循證醫(yī)學(xué)的臨床研究支持HER-2雙重阻斷治療，已有的臨床數(shù)據(jù)是否能改變治療決策尚不清楚。

3.4 基因融合(ALK、NTRK、RET、ROS1)

在晚期結(jié)直腸癌中，基因融合發(fā)生率小于2%，主要包括RET、NTRK、ALK或ROS1融合等[43]。一項(xiàng)研究納入27例伴有ALK、NTRK、ROS1重排的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者，結(jié)果提示重排最常見于右半結(jié)腸，且伴有MSI-H、RAS野生型[44]。另一項(xiàng)研究也表明，基因融合常與預(yù)后不良及EGFR抑制劑原發(fā)耐藥有關(guān)[45]。

由于伴基因融合的結(jié)直腸癌常表現(xiàn)為MSI-H，因而對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑也有潛在療效。1例伴有EML4-ALK重排和MSI-H結(jié)直腸癌患者接受nivolumab單抗單藥治療，疾病取得較長(zhǎng)時(shí)間的緩解[44]。靶向融合基因的酪氨酸激酶抑制劑已顯示初步療效。在一項(xiàng)籃子試驗(yàn)中，4例伴有NTRK融合的結(jié)腸癌患者接受拉羅替尼治療，3例出現(xiàn)腫瘤退縮[46]。另外，在2例伴有ALK或NTRK1重排的難治性結(jié)直腸癌中，ALK/ROS1/泛TRK抑制劑恩曲替尼療效較好[47]。在1例ALK重排的結(jié)直腸癌患者中，色瑞替尼取得了良好的療效[48]。因此，對(duì)于伴有基因融合的結(jié)直腸癌，可選用相應(yīng)的靶向藥物。

4 結(jié)直腸癌的分子分型

基因表達(dá)與細(xì)胞表型及腫瘤生物學(xué)行為密切相關(guān)，已被廣泛用于鑒定生物學(xué)相同的亞型。基于六項(xiàng)獨(dú)立的以基因轉(zhuǎn)錄組學(xué)為基礎(chǔ)的亞型系統(tǒng)，國(guó)際專家組將結(jié)直腸癌分為4個(gè)亞型(consensus molecular subtype，CMS)[6]。CMS1亞型在MSI結(jié)直腸癌中多見，常伴高突變、高甲基化、免疫細(xì)胞浸潤(rùn)(CD8+CTL、CD4+Th和自然殺傷細(xì)胞)、免疫激活、JAK-STAT激活及BRAFV600E高突變，提示免疫治療可能有效。CMS2-4常伴有染色體不穩(wěn)定。經(jīng)典型CMS2以MSS、WNT/MYC通路活化、TP53突變、EGFR擴(kuò)增及過(guò)表達(dá)為特征，當(dāng)發(fā)生KRAS突變以及其他的基因組改變、代謝失調(diào)，便發(fā)展成CMS3(代謝適應(yīng)型)。CMS4(間質(zhì)型)腫瘤表現(xiàn)為由富于基質(zhì)的微環(huán)境引起TGFβ激活，并作為上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要啟動(dòng)因素，激活補(bǔ)體，導(dǎo)致免疫抑制[6,29]。CMS4亞型已被認(rèn)為與結(jié)直腸癌對(duì)5-Fu、奧沙利鉑及抗EGFR治療耐藥相關(guān)[49]。文獻(xiàn)報(bào)道在人源化CMS4結(jié)直腸癌模型中，HSP90抑制劑聯(lián)合5-Fu有協(xié)同作用[50]?；诙嗷蚣岸喾肿痈淖兊慕Y(jié)直腸癌分子分型，為應(yīng)用靶向多個(gè)基因及多個(gè)分子的聯(lián)合藥物治療提供了理論基礎(chǔ)，值得進(jìn)一步研究。

總之，基于分子標(biāo)志物特征指導(dǎo)下的結(jié)直腸癌精準(zhǔn)治療將在臨床中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。圖1總結(jié)了在結(jié)直腸癌中當(dāng)前已獲批或潛在的精準(zhǔn)治療。隨著對(duì)結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展機(jī)制及各種靶向藥物的原發(fā)與繼發(fā)耐藥機(jī)制的深入研究，精準(zhǔn)治療將進(jìn)一步廣泛實(shí)施，并將較大幅度提高患者的預(yù)后。