RAF/MEK/ERK信號(hào)通路在胰腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制及其臨床應(yīng)用價(jià)值

郭鑫，任思謙，阿卜杜·海拜爾·薩杜拉，袁蒙，葉辰，原春輝

(北京大學(xué)第三醫(yī)院普通外科，北京 100191)

絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)屬于一類絲氨酸/蘇氨酸激酶，在MAPK家族中，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(RAF/MEK/ERK)信號(hào)通路是最重要的信號(hào)通路，該信號(hào)通路在所有真核細(xì)胞中高度保守，當(dāng)細(xì)胞受到表皮生長(zhǎng)因子(EGFR)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)等有絲分裂原刺激后，RAS構(gòu)象變化，引起RAF/MEK/ERK的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，活化的ERK可以使激酶、轉(zhuǎn)錄因子等多種底物發(fā)生磷酸化[1]，RAF/MEK/ERK信號(hào)通路是人類腫瘤發(fā)生發(fā)展中最重要的失調(diào)信號(hào)之一，參與腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成[2]。胰腺癌是常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，超過(guò) 85%胰腺癌屬于導(dǎo)管腺癌。胰腺癌早期通常無(wú)癥狀，確診時(shí)往往已發(fā)展成為晚期癌癥，預(yù)后很差，5年生存率極低，預(yù)計(jì)到2030年將成為腫瘤疾病的第二大死因[3]。KRAS突變是胰腺癌發(fā)生發(fā)展的主要遺傳事件，KRAS蛋白作為分子開(kāi)關(guān)，向下游RAF/MEK/ERK連續(xù)傳遞信號(hào)，激活各種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子。75%～90%的胰腺癌病人在KRAS癌基因的第12位密碼子處具有激活的突變，RAF/MEK/ERK信號(hào)通路在大多數(shù)胰腺癌中被激活[4]。因此，RAF/MEK/ERK信號(hào)通路對(duì)于胰腺癌發(fā)生的啟動(dòng)、維持以及制定合理的治療策略至關(guān)重要[5]。

一、RAF/MEK/ERK信號(hào)通路激活對(duì)胰腺癌細(xì)胞生物學(xué)的影響

1.RAF/MEK/ERK信號(hào)通路影響腫瘤細(xì)胞增殖 在多種腫瘤中已經(jīng)鑒定出RAF/MEK/ERK信號(hào)通路功能失調(diào)，在許多腫瘤中發(fā)現(xiàn)RAS和B-RAF突變可以激活ERK1/2級(jí)聯(lián)反應(yīng)，而ERK1/2與細(xì)胞增殖有關(guān)[6]。增殖細(xì)胞核抗原相關(guān)因子(PAF)可以誘導(dǎo)胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞過(guò)度增殖，發(fā)生胰腺上皮內(nèi)瘤變，同時(shí)伴有RAS或RAF突變和ERK磷酸化。PAF轉(zhuǎn)錄激活mTOR激活子的表達(dá)，進(jìn)而使MEK和ERK過(guò)度磷酸化，這對(duì)胰腺癌細(xì)胞的增殖是必需的[7]。晚期糖基化終產(chǎn)物(RAGE)與突變型KRAS的結(jié)合促進(jìn)了缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)的激活，在低氧條件下，RAGE和突變型KRAS之間的相互作用增強(qiáng)，繼而維持RAF/MEK/ERK信號(hào)通路激活，促進(jìn)HIF-1α的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)了缺氧條件下胰腺腫瘤的生長(zhǎng)[8]。

2.RAF/MEK/ERK信號(hào)通路影響腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移 RAF-1激酶抑制劑蛋白(RKIP)可以抑制RAF/MEK/ERK信號(hào)通路，RKIP的缺失在胰腺的腫瘤轉(zhuǎn)化中發(fā)揮了重要作用，與腫瘤上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化和侵襲性相關(guān)[9]。受體相互作用蛋白激酶4(RIPK4)是胰腺癌高轉(zhuǎn)移潛能病人的關(guān)鍵分子，RIPK4可通過(guò)RAF/MEK/ERK信號(hào)通路促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲[10]。HIF-1α表達(dá)的增加使胰腺癌細(xì)胞在缺氧狀態(tài)下RAF/MEK/ERK信號(hào)通路激活，在這種情況下，HIF-1α抑制活性氧的釋放，活性氧的減少進(jìn)一步激活RAF/MEK/ERK信號(hào)通路，形成正反饋環(huán)，這與胰腺癌的侵襲性和轉(zhuǎn)移能力密切相關(guān)[11]。

3.RAF/MEK/ERK信號(hào)通路激活促進(jìn)腫瘤血管生成 B-RAF對(duì)于胰腺癌細(xì)胞的增殖、ERK激活和腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)和體外表達(dá)血管生成因子都是必需的，內(nèi)源性B-Raf通過(guò)支持基質(zhì)反應(yīng)和腫瘤進(jìn)展來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)基因小鼠的胰腺癌形成[12]。白細(xì)胞介素8可能通過(guò)誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子2(VEGF-2)表達(dá)，促進(jìn)ERK活化而成為胰腺癌的惡性因子[13]。

4.RAF/MEK/ERK信號(hào)通路激活調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞免疫微環(huán)境和耐藥性 具有KRASG12D突變的腫瘤細(xì)胞與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞相關(guān)，在野生型KRAS腫瘤細(xì)胞中，KRASG12D突變的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致CD4 陽(yáng)性細(xì)胞、CD25陰性細(xì)胞轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。在胰腺癌細(xì)胞中，KRASG12D突變激活了RAF/MEK/ERK信號(hào)通路，上調(diào)了白細(xì)胞介素10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β的水平，從而誘導(dǎo)了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，有助于形成胰腺癌的抑制性免疫微環(huán)境[14]。突變的KRAS也可能通過(guò)RAF/MEK/ERK信號(hào)通路介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄效應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)糖原合成酶激酶3的表達(dá)，糖原合成酶激酶3可以調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)的表達(dá)，這在胰腺癌耐藥性的形成中發(fā)揮重要作用[15]。

二、RAF/MEK/ERK信號(hào)通路抑制劑在胰腺癌治療中的研究和應(yīng)用價(jià)值

RAF/MEK/ERK信號(hào)通路在人類癌癥中起著核心作用，它在多種腫瘤中過(guò)度激活，這些研究結(jié)論引起了人們對(duì)靶向這一途徑作為癌癥治療選擇的濃厚興趣。隨著基礎(chǔ)研究的深入，多種針對(duì)該信號(hào)通路抑制劑已經(jīng)被成功研發(fā)，這些藥物在臨床試驗(yàn)中有效，而且不良反應(yīng)可控。

1.RAF抑制劑研究及應(yīng)用 KRAS突變是胰腺癌中最常見(jiàn)的遺傳事件，KRAS本身很難抑制，而靶向KRAS關(guān)鍵下游信號(hào)RAF對(duì)胰腺癌治療有效。LY3009120是一種泛RAF抑制劑，可以成為治療KRAS突變胰腺癌的新策略[16]。靶向RAF對(duì)胰腺癌腫瘤實(shí)體的治療可能有重要價(jià)值。RAF/VEGF-2雙重抑制減少了MEK、AKT、ERK和信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)的激活，顯著降低了VEGF-2的表達(dá)，阻止胰腺癌細(xì)胞的遷移。RAF抑制劑還可以通過(guò)阻斷VEGF-2減少STAT3磷酸化，降低凋亡抑制蛋白的表達(dá)，使內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移能力顯著降低。在體內(nèi)阻斷RAF/VEGF-2可顯著抑制原位腫瘤生長(zhǎng)和血管形成，并減少癌癥轉(zhuǎn)移。因此，阻斷RAF可以抑制胰腺癌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞的生長(zhǎng)，發(fā)揮其抗血管生成的特性[17]。

2.MEK抑制劑研究及應(yīng)用 曲美替尼是獲得FDA批準(zhǔn)上市的一種MEK1/2抑制劑，曲美替尼通過(guò)滅活MEK/ERK/MYC信號(hào)并通過(guò)Bcl-2降解來(lái)激活凋亡相關(guān)通路，能顯著抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖[18]，曲美替尼阻斷了ERK1/2的活性，可增加KRAS突變的胰腺癌細(xì)胞放射敏感性[19]。在化療方案中加入曲美替尼顯示出對(duì)皮下異種移植瘤中腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)抑制產(chǎn)生累加效應(yīng)，該治療對(duì)腫瘤內(nèi)增殖和凋亡的影響與腫瘤生長(zhǎng)抑制相對(duì)應(yīng)。曲美替尼的作用隨著ERK磷酸化而減弱以及胱天蛋白酶3和聚腺苷酸二磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶1蛋白裂解而增強(qiáng)[20]。只有具有罕見(jiàn)KRASG12C突變和低EGFR表達(dá)的胰腺癌細(xì)胞對(duì)單一使用曲美替尼治療敏感。常見(jiàn)的KRASG12D突變導(dǎo)致AKT活性升高，因此單一使用MEK抑制劑治療失敗。在這種情況下，MEK和AKT抑制劑的組合具有協(xié)同作用[21]。

MEK/STAT3抑制劑聯(lián)合應(yīng)用可以持續(xù)阻斷ERK、EGFR和STAT3信號(hào)傳導(dǎo)，克服單個(gè)藥物耐藥性。這種結(jié)合的抑制作用減弱了腫瘤異種移植模型中的腫瘤生長(zhǎng)并增加了小鼠的存活率，MEK/STAT3抑制劑通過(guò)消耗腫瘤纖維化，維持胰腺完整性和下調(diào)CD44 陽(yáng)性細(xì)胞、CD133 陽(yáng)性細(xì)胞來(lái)改變胰腺癌腫瘤微環(huán)境[22]。Hedgehog信號(hào)通路抑制劑和MEK抑制劑的組合減少小鼠模型中的胰腺癌轉(zhuǎn)移，胰腺癌轉(zhuǎn)移小鼠模型中轉(zhuǎn)移性結(jié)節(jié)數(shù)量的減少，這兩種抑制劑還顯著降低了細(xì)胞增殖并減少了CD45 陽(yáng)性細(xì)胞[23]。單獨(dú)使用MEK抑制劑或PI3K抑制劑治療晚期胰腺癌顯示出抑制腫瘤生長(zhǎng)作用，但未顯著提高總體生存率。與吉西他濱聯(lián)合的三聯(lián)治療方案可以增加MEK或PI3K抑制作用，提高了總生存率[24]。MEK1/2加自噬的聯(lián)合抑制在體外顯示出對(duì)胰腺癌細(xì)胞的協(xié)同抗增殖作用，促進(jìn)了小鼠異種移植的胰腺癌腫瘤消退[25]。

3.ERK抑制劑研究及應(yīng)用 在胰腺組織中，磷酸化的ERK1/2在癌癥相關(guān)的胰腺星狀細(xì)胞中高表達(dá)，胰腺星狀細(xì)胞對(duì)ERK1/2抑制劑的治療也更加敏感。ERK1/2抑制劑可以抑制胰腺癌細(xì)胞中的上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，上調(diào)細(xì)胞衰老標(biāo)志物，激活胰腺星狀細(xì)胞的自噬，抑制腫瘤與基質(zhì)之間的相互作用。自噬抑制劑氯喹可以抑制ERK誘導(dǎo)的自噬并促進(jìn)胰腺星狀細(xì)胞衰老，導(dǎo)致細(xì)胞增殖顯著降低。在異種移植小鼠模型中，ERK抑制劑和自噬抑制劑的組合可抑制胰腺癌肝轉(zhuǎn)移[26]。ERK抑制降低了糖酵解和線粒體功能，會(huì)增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞對(duì)自噬的依賴性，部分原因是削弱了其他KRAS或ERK驅(qū)動(dòng)的代謝過(guò)程。自噬抑制劑氯喹和特定自噬調(diào)節(jié)劑的協(xié)同增強(qiáng)了ERK抑制劑在胰腺癌中抗腫瘤活性[27]。ERK特異性抑制劑優(yōu)立替尼在RAS和RAF突變的晚期實(shí)體瘤的Ⅰ期臨床試驗(yàn)中顯示出抗腫瘤活性，優(yōu)立替尼有效抑制胰腺癌細(xì)胞體外生長(zhǎng)，并增強(qiáng)了吉西他濱的細(xì)胞毒性作用[28]。

4.RAF/MEK/ERK信號(hào)通路抑制劑臨床問(wèn)題與對(duì)策 在胰腺癌病人中，RAF/MEK/ERK抑制劑具有良好的耐受性，但客觀緩解率仍然不高。常見(jiàn)的毒性反應(yīng)有皮疹、腹瀉、水腫和視力障礙[29]。原因可以歸因于以下幾個(gè)因素：一是存在RAF/MEK/ERK信號(hào)通路抑制劑作用的替代通路，二是癌癥中多個(gè)信號(hào)通路的改變，三是僅抑制單個(gè)通路不足以促進(jìn)細(xì)胞凋亡或細(xì)胞生長(zhǎng)停滯。

針對(duì)臨床研究中的問(wèn)題，在將來(lái)，一是要對(duì)RAF/MEK/ERK信號(hào)通路的復(fù)雜性及其與其他致癌通路的交叉性有更多認(rèn)識(shí)，為設(shè)計(jì)更好的治療策略提供機(jī)會(huì)，還需要進(jìn)一步了解這些抑制劑的具體生物學(xué)機(jī)制，特別是確定可能受益的病人“亞群”。二是聯(lián)合免疫治療等其他療法。盡管靶向RAF/MEK/ERK信號(hào)通路的療法已在大部分癌癥病人中產(chǎn)生了顯著的臨床效果，但由于耐藥性的發(fā)展，腫瘤的復(fù)發(fā)率增高。免疫療法顯示出有限的臨床反應(yīng)，但是病人有持久的腫瘤消退和完全反應(yīng)。最近的臨床試驗(yàn)正在研究RAF/MEK/ERK通路抑制劑與程序性死亡蛋白1(PD-1)、程序性死亡配體1(PD-L1)的檢查點(diǎn)抑制劑結(jié)合與細(xì)胞毒性T細(xì)胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)聯(lián)合療法，RAF/MEK/ERK信號(hào)通路抑制劑可能與免疫療法產(chǎn)生協(xié)同作用，從而為開(kāi)發(fā)聯(lián)合療法提供依據(jù)。

三、總結(jié)與展望

大量研究結(jié)果表明，RAF/MEK/ERK信號(hào)通路抑制劑將成為治療胰腺癌的有效靶向藥物，但在臨床應(yīng)用方面仍然面臨很多挑戰(zhàn)。隨著對(duì)RAF/MEK/ERK級(jí)聯(lián)反應(yīng)和信號(hào)通路間交互影響的復(fù)雜性研究，我們也對(duì)胰腺癌細(xì)胞的復(fù)雜生物學(xué)和遺傳學(xué)有了更深的了解，以及對(duì)如何改善臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)有了更好的了解，這將有助于開(kāi)發(fā)基于RAF/MEK/ERK信號(hào)通路靶點(diǎn)的胰腺癌靶向藥物，對(duì)此我們?nèi)匀槐３謽?lè)觀態(tài)度和重視。