生物標(biāo)記物在肺癌中的現(xiàn)狀及展望

韓一鳴，鄒曉倩，劉傳勇

(1.山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)，山東 泰安；2.山東大學(xué)附屬濟(jì)南市中心醫(yī)院腫瘤科，山東 濟(jì)南)

0 引言

肺癌是世界上發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤[1,2]，其主要被分為兩種類型，即小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)和非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSClC)(分別占15%-25%和75%-85%)。NSCLC 又被細(xì)分為腺癌、鱗狀細(xì)胞癌和大細(xì)胞癌[3]。隨著分子醫(yī)學(xué)水平的不斷提高，與肺癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的驅(qū)動(dòng)基因逐漸被人類發(fā)現(xiàn)，肺癌患者最佳治療手段的選擇與其組織學(xué)類型和生物標(biāo)記物狀態(tài)密切相關(guān)[4]。

手術(shù)一直在早期NSCLC 治療中占主導(dǎo)地位。對(duì)于那些被診斷為局部晚期的NSCLC 肺癌，常采取放射治療聯(lián)合化療的綜合治療模式。對(duì)于診斷為晚期或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌的患者，治療是否采取特異性藥物取決于腫瘤的生物標(biāo)記物，包括表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)，間變性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase，ALK)，ROS1(ROS gene)，或 細(xì) 胞程序性死亡-配體1(programmed death-ligand 1，PD-L1)[5,6]。因此，對(duì)于EGFR 激活突變或ALK/ROS1 易位患者可以采取分子靶向治療，而PD-L1 陽性患者可以采用免疫療法。

對(duì)于以上生物標(biāo)記物陰性的晚期NSCLC 患者，標(biāo)準(zhǔn)的一線治療是以鉑類為基礎(chǔ)的雙聯(lián)化療(順鉑或卡鉑聯(lián)合另一種細(xì)胞毒類藥物)[5,6]，加或不加抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)抗體(如，貝伐珠單抗)。然而，對(duì)于鱗狀細(xì)胞型NSCLC 患者，不使用貝伐珠單抗。與非小細(xì)胞肺癌相比，基于生物標(biāo)記物的分子靶向療法目前不適用于小細(xì)胞肺癌患者[7]，其常采取放療聯(lián)合化療的綜合治療模式[8]。

1 基于組織的生物標(biāo)記物

1.1 EGFR 突變

EGFR 是HER/ErbB 受體酪氨酸激酶家族中的一員，該家族還包括HER2、HER3 和HER4[9,10]。

EGFR 基因在大約10%的高加索患者和高達(dá)40%-50%的亞洲非小細(xì)胞肺癌患者中發(fā)生突變[11]，尤其在不吸煙的東亞裔女性腺癌患者中。相比之下，單純鱗狀組織學(xué)患者中很少檢測(cè)到EGFR 突變，但在混合腺鱗狀組織學(xué)患者和大細(xì)胞癌患者中也可能存在突變。

雖然已經(jīng)在EGFR 基因中檢測(cè)到200 多種不同的突變，但最常見的兩種類型是19 號(hào)外顯子(exon 19del)的刪失突變和21 號(hào)外顯子(L858R)的點(diǎn)突變[12]。因?yàn)樗鼈兩险{(diào)了EGFR 信號(hào)，并提高了對(duì)EGFR 酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors，TKIs)的敏感性，所以這些突變又稱活化或增敏突變。較少見的EGFR增敏突變包括18 號(hào)外顯子的G719A 和G719C 突變以及21 號(hào)外顯子的L861Q 突變。另外20 號(hào)外顯子的T790M 突變與EGFR TKIs 的獲得性耐藥有關(guān)[13]。

現(xiàn)在有幾種不同的TKIs 用于治療EGFR 突變的非小細(xì)胞肺癌患者，代表藥物包括吉非替尼(Gefitinib)、厄洛替尼(Erlotinib)、阿法替尼(Afatinib)和奧西替尼(Oxitinib)[4-6，14]。

多個(gè)III 期臨床試驗(yàn)的結(jié)果表明，與化療相比，EGFR 突變的晚期NSCLC 患者使用EGFR TKIs 后的無進(jìn)展生存率、應(yīng)答率和生活質(zhì)量都得到明顯提高[15,16]?？傮w而言，60%-90% EGFR 突變的患者對(duì)EGFR TKIs 有治療反應(yīng)，中位無進(jìn)展生存期較化療延長(zhǎng)約5 個(gè)月[15]。盡管如此，研究發(fā)現(xiàn)19 號(hào)外顯子缺失突變的患者較21 號(hào)外顯子L858R 突變的患者獲益更大[16]。

因?yàn)镋GFR 的突變與EGFR TKIs 治療反應(yīng)之間的研究結(jié)果具有一致性，專家小組建議在對(duì)晚期NSCLC 患者使用TKIs 藥物前檢測(cè)EGFR 突變狀態(tài)[17-19]。然而在單純鱗癌中很少發(fā)生EGFR 突變，故不推薦對(duì)于該種組織學(xué)類型的肺癌患者進(jìn)行常規(guī)的EGFR 突變檢測(cè)[20]。然而，美國(guó)國(guó)家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)指南建議在從不吸煙、采用小組織活檢而不是手術(shù)切除后診斷的患者或者組織學(xué)類型混合的鱗狀細(xì)胞亞型患者中，可以檢測(cè)其EGFR 突變狀態(tài)[21]。

有兩種主要方法可用于確定EGFR 的突變狀態(tài)：下一代測(cè)序(Next Generation Sequencing，NGS)和多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase chain reaction，PCR)[22]。PCR 檢測(cè)相比NGS 具有快速、高靈敏度的特點(diǎn)，然而，他們只能檢測(cè)已知的突變。相比之下，NGS 可以檢測(cè)到大量的基因改變，但不如PCR 靈敏，此外，測(cè)序還需要先進(jìn)的生物信息學(xué)分析。除了各種研究檢測(cè)外，美國(guó)食品藥品管理署(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)已批準(zhǔn)兩個(gè)基于PCR 的商業(yè)試劑盒用于EGFR 檢測(cè)。

研究發(fā)現(xiàn)[23]，很難從部分進(jìn)展中的肺癌患者身上獲取組織，但可以有效地從所有這樣的患者身上獲取血液樣本。因此，Luo 等人[24]在比較血液和腫瘤組織中EGFR 突變的薈萃分析中發(fā)現(xiàn)血漿測(cè)量的總體靈敏度為67%，特異性為94%。另有研究報(bào)道，血漿檢測(cè)的特異性接近100%[25]。事實(shí)上，血漿中EGFR 突變的檢測(cè)與基于組織的檢測(cè)對(duì)EGFR TKIs 的預(yù)測(cè)能力相似。因此，基于現(xiàn)有的證據(jù)，當(dāng)無法獲取腫瘤組織時(shí)，通過血液EGFR 突變檢測(cè)的陽性結(jié)果可用于預(yù)測(cè)對(duì)EGFR TKIs 的反應(yīng)[19]。

在2015 年，歐盟批準(zhǔn)檢測(cè)非小細(xì)胞肺癌患者血液中EGFR 突變情況，以供EGFR TKIs 治療的決策之用。出于同樣的目的，美國(guó)FDA 于2016 年批準(zhǔn)Cobas EGFR test 用于檢測(cè)血漿中EGFR突變狀態(tài)。

EGFR 增敏突變、第一代EGFR TKIs 耐藥突變以及T790M 突變均可在血漿中檢測(cè)到[26]。大多數(shù)研究報(bào)道，血漿與腫瘤組織中檢測(cè)到的EGFR T790M 狀態(tài)之間的符合率在60%-98%之間[26-28]。此外，與EGFR 敏感突變一樣，血漿T790M 突變對(duì)Oxitinib 的預(yù)測(cè)價(jià)值與組織結(jié)果相似。然而，如果血漿結(jié)果為陰性，仍建議對(duì)腫瘤組織進(jìn)行檢測(cè)[19]。

因此，對(duì)于對(duì)一代/二代TKIs 產(chǎn)生耐藥性的患者，一種新興的做法是檢測(cè)血漿中的T790M 突變，如果陽性，則服用Oxitinib。反之，如果在血漿中沒有發(fā)現(xiàn)T790M 突變，如果可行，應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行T790M 突變的活組織檢查。

1.2 ALK 重排

ALK 基因編碼的跨膜酪氨酸激酶屬于胰島素受體超家族，該基因在2%-7%的NSCLC 中發(fā)生重排或易位[29]。ALK 重排常發(fā)生在那些從不吸煙/少量吸煙的年輕或組織學(xué)類型為腺癌的患者[30]。重排的基因編碼一種具有組成性酪氨酸激酶活性的融合蛋白，該融合蛋白通過介導(dǎo)RAS-RAF、JAK/STAT 和PI3K 通路導(dǎo)致細(xì)胞過度增值[31]。利用這一信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，通過使用ALK 抑制劑阻遏這些傳導(dǎo)通路以引發(fā)細(xì)胞死亡和腫瘤消退達(dá)到抗腫瘤的目的[32]。

美國(guó)FDA 已經(jīng)批準(zhǔn)四種ALK 抑制劑用于治療表達(dá)ALK 基因重排的晚期NSCLC 患者，代表藥物包括克唑替尼(Crizotinib)、阿來替尼(Alectinib)、色瑞替尼(Ceritinib)和布加替尼(Brigatinib)。其中克唑替尼是ALK 抑制劑中研究最廣泛的藥物。包括至少兩個(gè)III 期臨床試驗(yàn)在內(nèi)的多項(xiàng)臨床試驗(yàn)表明，應(yīng)用克唑替尼治療后的ALK 基因重排陽性的晚期NSCLC 患者獲益優(yōu)于化療[33]。總體而言，57%-74%的表達(dá)ALK 基因重排的晚期非小細(xì)胞肺癌患者對(duì)克唑替尼存在治療反應(yīng)[32,33]。然而，最終大多數(shù)接受克唑替尼治療的患者對(duì)藥物產(chǎn)生耐藥性。隨后，美國(guó)FDA 批準(zhǔn)Ceritinib、Alectinib 和Brigatinib 用于在使用克唑替尼后進(jìn)展或?qū)诉蛱婺岵荒褪艿腁LK 陽性轉(zhuǎn)移性NSCLC 的進(jìn)一步治療[34-37]。

檢測(cè)ALK 基因重排與否主要有兩種方法，即熒光原位雜交技術(shù)(Fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH)和免疫組織化學(xué)(immunohistochemistry，IHC)[38]。一 直 以 來，F(xiàn)ISH 被 認(rèn) 為 是評(píng)估ALK 狀態(tài)的金標(biāo)準(zhǔn)。然而，IHC 在病理實(shí)驗(yàn)室中更容易獲得，相對(duì)容易操作，可以快速提供結(jié)果，并且相對(duì)經(jīng)濟(jì)[39]。IHC 在ALK 的特異性敏感檢測(cè)上與FISH 檢測(cè)達(dá)到了較高的一致性。事實(shí)上，在大多數(shù)研究中，IHC 和FISH 試驗(yàn)陽性之間的符合率已超過90%。因此，可以使用IHC 或FISH 常規(guī)評(píng)估ALK 基因重排狀態(tài)[18,19]。

1.3 ROS1 重排預(yù)測(cè)克唑替尼療效的研究

與ALK 相似，ROS1 具有酪氨酸激酶活性，同樣是胰島素受體超家族的成員[40]。該基因在1%-2%的非小細(xì)胞肺癌中發(fā)生重排，常見于不吸煙的年輕女性腺癌患者[41,42]。ROS1 基因重排似乎與EGFR 突變和ALK 重排互斥。由于這種明顯的互斥性，有時(shí)僅在EGFR 突變和ALK 基因重排陰性的情況下才進(jìn)行ROS1 檢測(cè)。然而，為了提高效率和時(shí)間，Bubendorf 等人建議同時(shí)進(jìn)行ROS1、EGFR 及ALK 的檢測(cè)[43]。在具有ROS1 基因重排的轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌患者中，克唑替尼的誘導(dǎo)反應(yīng)率約為70%-80%[42,44]。因此，與ALK 基因重排一樣，克唑替尼可用于治療攜帶ROS1 基因重排的晚期非小細(xì)胞肺癌患者。

由于這種重排罕見發(fā)生，可采用IHC 作為篩查試驗(yàn)。若結(jié)果陽性，應(yīng)通過有效的FISH 檢測(cè)來進(jìn)一步確認(rèn)[18，19，45]。

1.4 PD-L1

PD-L1 是一分子量40 kDa 的1 型跨膜蛋白，它在體內(nèi)多種不同類型的細(xì)胞中呈低水平表達(dá)[46]，參與免疫抑制調(diào)節(jié)。然而，在接觸干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)等細(xì)胞因子后，腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞中的PD-L1 水平會(huì)明顯升高。據(jù)報(bào)道，通過應(yīng)用特異性抗體和人為選擇的Cut-off point 作參照，20%-95%的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞表達(dá)PD-L1，在20%-30%的非小細(xì)胞肺癌患者中高水平表達(dá)PD-L1(即≥50 個(gè)腫瘤細(xì)胞染色)[47-49]。

在癌癥發(fā)生中，PD-L1 與程序性死亡蛋白1(programmed cell death protein 1，PD-1)的結(jié)合避免了惡性細(xì)胞被免疫系統(tǒng)識(shí)別并清除。因此，用單克隆抗體阻斷PD-L1 或PD-1 會(huì)消除這種保護(hù)作用，使免疫系統(tǒng)重新激活并以惡性細(xì)胞為靶點(diǎn)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。三種阻斷PD-1 和PD-L1 相互作用的單克隆抗體已被批準(zhǔn)用于晚期NSCLC 的治療[50]。其中帕博利珠單抗(Pembrolizumab)和納武單抗(Nivolumab)靶向結(jié)合PD-1 位點(diǎn)，而阿特珠單抗(Atezolizumab)與PD-L1 靶向結(jié)合。在非小細(xì)胞肺癌中，Pembrolizumab 是這些抗體中研究最廣泛的。

多項(xiàng)試驗(yàn)表明，PD-L1 高水平表達(dá)的晚期非小細(xì)胞肺癌患者比低水平表達(dá)的患者更有可能對(duì)Pembrolizumab 治療有反應(yīng)[51]。因此，在晚期NSCLC 患者的I 期臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞染色≥50%的患者比那些腫瘤細(xì)胞染色＜50%的患者有更高的應(yīng)答率、更長(zhǎng)的無進(jìn)展生存期和總生存期[49]。一項(xiàng)III 期試驗(yàn)比較了Pembrolizumab 和多西紫杉醇在PD-L1 陽性的、既往接受過抗腫瘤治療的晚期非小細(xì)胞肺癌(≥1%的腫瘤細(xì)胞陽性)患者中的療效，結(jié)果顯示采用Pembrolizumab 組的中位生存期較多西紫杉醇組延長(zhǎng)1.9 個(gè)月[48]。同樣，在PD-L1 水平升高的患者中(≥50%的腫瘤細(xì)胞陽性)，Pembrolizumab 治療組的中位生存期較多西紫杉醇治療組延長(zhǎng)6.7 個(gè)月。既往未經(jīng)治療的PD-L1 水平升高(≥50%的腫瘤細(xì)胞陽性)的晚期非小細(xì)胞肺癌患者，使用Pembrolizumab 治療的無進(jìn)展生存期和總生存期明顯長(zhǎng)于以鉑類為基礎(chǔ)的化療[52]?；谶@些發(fā)現(xiàn)，美國(guó)FDA 批準(zhǔn)Pembrolizumab用于高水平表達(dá)PD-L1(≥50%的腫瘤細(xì)胞染色)、無EGFR 突變或ALK 重排及先前沒有接受過系統(tǒng)化療的轉(zhuǎn)移性NSCLC 患者的一線治療。

目前已開發(fā)出用于IHC 檢測(cè)PD-L1 的各種抗體，F(xiàn)DA 批準(zhǔn)的PD-L1 輔助診斷指導(dǎo)了Pembrolizumab 在NSCLC 患者中的應(yīng)用，其陽性和陰性檢測(cè)的結(jié)果取決于使用的特定抗體和平臺(tái)，用于檢測(cè)PD-L1 的許多不同方法已引起病理學(xué)家和腫瘤學(xué)家的困擾[53,54]。

2 血清生物標(biāo)志物

與以組織為基礎(chǔ)的標(biāo)記物不同，血清蛋白生物標(biāo)記物在肺癌患者中沒有得到廣泛使用。確實(shí)，大部分已發(fā)表的與肺部惡性腫瘤患者診斷和治療相關(guān)的指南未推薦任何血清生物標(biāo)記物的應(yīng)用。盡管如此，一些歐洲和亞洲國(guó)家還是進(jìn)行了相關(guān)的血清生物標(biāo)記物檢測(cè)。雖然需要更多的臨床證據(jù)加以驗(yàn)證，但特定的血清生物標(biāo)記物在肺癌的鑒別診斷中可能是有用的，特別是在聯(lián)合使用和無法進(jìn)行組織診斷的情況下[55,56]。此外，一些血清生物標(biāo)志物已被證明可以為肺癌患者提供獨(dú)立的預(yù)后信息。然而，還沒有一種方法被證實(shí)可以用來確定I 期肺癌患者的預(yù)后，大多標(biāo)志物不能用于識(shí)別可能受益于輔助化療的I 期非小細(xì)胞肺癌患者。特異性血清生物標(biāo)記物的測(cè)定已被證明與晚期肺癌患者中系統(tǒng)治療的反應(yīng)相關(guān)。

在已提出的多種肺癌血清標(biāo)志物中，研究最詳細(xì)的有細(xì)胞角 蛋 白19 片 段(cytokeratin 19 fragment，CYFRA21-1)、鱗 癌 抗原(squamous cell carcinoma antigen，SCCA)、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)和神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuronspecific enolase，NSE)[55,56]。然 而，雖 然NSE 多 由SCLC 產(chǎn) 生，CYFRA 21-1 和SCCA 多由鱗狀細(xì)胞癌產(chǎn)生，但沒有一種標(biāo)志物是肺癌特異的。

2.1 神經(jīng)元特異性烯醇化酶

烯醇化酶是一種磷酸丙酮酸水合酶，它由三種不同單體(α、β和γ)的同或異二聚體組成。NSE 常在神經(jīng)組織及從神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(如小細(xì)胞肺癌和神經(jīng)母細(xì)胞瘤)中表達(dá)，所以被稱為烯醇化酶同工酶。

NSE 的檢測(cè)可能有助于區(qū)分小細(xì)胞肺癌和非小細(xì)胞肺癌，特別是當(dāng)無法通過組織診斷的時(shí)候[57]。通過對(duì)來自9 個(gè)獨(dú)立中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行多變量分析(n=787)，結(jié)果顯示NSE 是預(yù)測(cè)小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后最有效的因素，優(yōu)于腫瘤分期、患者體力狀況(performance status，PS)、年齡、性別、CEA、LDH 和堿性磷酸酶[58]。除了可以預(yù)測(cè)預(yù)后外，NSE 水平已經(jīng)被證明反映了小細(xì)胞肺癌患者對(duì)化療的反應(yīng)性[59]。因此，測(cè)定NSE 可能為監(jiān)測(cè)小細(xì)胞肺癌患者的化療反應(yīng)提供一種相對(duì)廉價(jià)和微創(chuàng)的方法。一些研究結(jié)果也支持NSE可作為非小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后的有用標(biāo)記物[60-65]。

2.2 癌胚抗原

CEA 最常用于監(jiān)測(cè)結(jié)直腸腺癌，但其濃度升高也可發(fā)生在其他幾種惡性腫瘤中，包括小細(xì)胞肺癌和非小細(xì)胞肺癌亞型。CEA還可以提供NSCLC 的預(yù)后信息，并可能在監(jiān)測(cè)晚期治療反應(yīng)方面發(fā)揮作用[59,66]。系統(tǒng)回顧和薈萃分析得出結(jié)論：CEA 預(yù)測(cè)化療反應(yīng)的敏感性為74.7%，特異性為69.8%[67]。

2.3 CYFRA 21-1

CYFRA 21-1 是目前可用于非小細(xì)胞肺癌，特別是鱗狀細(xì)胞腫瘤的最敏感的血清生物標(biāo)記物[68]。通過對(duì)來自9 個(gè)中心的綜合數(shù)據(jù)分析，CYFRA21-1 是早期和晚期NSCLC 的獨(dú)立預(yù)后因子[69]。此外，CYFRA 21-1 有可能用于監(jiān)測(cè)晚期非小細(xì)胞肺癌的治療情況。薈萃分析得出結(jié)論：對(duì)于區(qū)分完全/部分緩解和穩(wěn)定/進(jìn)展性疾病，CYFRA 21-1 的敏感性為79.1%，特異性為60.6%[67]。此外，初步數(shù)據(jù)顯示CYFRA 21-1 在接受EGFR TKIs 抑制劑治療的患者中可能具有預(yù)后價(jià)值[70,71]。然而，由于Crizotinib 可提高其血清水平，故CYFRA 21-1 不應(yīng)用于監(jiān)測(cè)對(duì)該化合物的反應(yīng)。

2.4 鱗狀細(xì)胞癌抗原

SCCA 是絲氨酸蛋白酶抑制劑家族的成員[71]。雖然SCCA 對(duì)NSCLC 的敏感性低于CYFRA 21-1，但SCCA 對(duì)鱗狀細(xì)胞癌有更高的特異性。結(jié)合該兩種血清標(biāo)志物，更有助于肺癌的鑒別診斷[56,72]。

3 結(jié)論

在過去的十年中，肺癌生物標(biāo)記物的研究取得了重大進(jìn)展。對(duì)于非小細(xì)胞肺癌基于組織的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)記物尤其如此。因此，除了EGFR、ALK 和ROS1 之外，幾個(gè)其他潛在的突變也可以發(fā)揮重大作用，這些突變包括MET(MET gene)突變/擴(kuò)增、BRAF(BRAF gene)突變、RET(RET gene)融合、PIK3CA(PIK3CA gene)突變和HER2 突變/擴(kuò)增。EGFR、ALK 和ROS1 檢測(cè)應(yīng)作為廣泛的分子圖譜方法的一部分，目的是識(shí)別可能已經(jīng)有有效藥物治療的罕見驅(qū)動(dòng)因素的突變[18,19]。與組織生物標(biāo)記物相比，血清蛋白生物標(biāo)記物在肺癌中的臨床應(yīng)用較少。未來的工作應(yīng)該旨在將這些生物標(biāo)記物納入正在進(jìn)行的隨機(jī)試驗(yàn)中，研究小細(xì)胞肺癌和非小細(xì)胞肺癌的新療法。這些傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)生物標(biāo)記物應(yīng)該與基于循環(huán)腫瘤DNA(Circulating tumor DNA，ctDNA)的生物標(biāo)記物進(jìn)行比較，以確定它們?cè)陬A(yù)后和監(jiān)測(cè)治療方面的有效性。