PI3K抑制劑在乳腺癌治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀

龔元荷， 馬金柱

乳腺癌是全世界范圍內(nèi)女性高發(fā)惡性腫瘤，也是全球第二大癌癥死亡原因，已成為嚴(yán)重威脅女性健康的殺手，對(duì)乳腺癌發(fā)生發(fā)展和治療方法的探索已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)[1]。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase，AKT)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin， mTOR)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，簡稱PAM通路，是人類惡性腫瘤中最常激活的致病信號(hào)級(jí)聯(lián)之一，廣泛存在于各類癌中，包括乳腺癌、肺癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌、頭頸部腫瘤、結(jié)直腸癌等[2]。大量研究發(fā)現(xiàn)該通路的異常激活是乳腺癌最常見的發(fā)病基礎(chǔ)，也是癌細(xì)胞抵抗腫瘤治療的主要原因之一[3]。這使得PAM信號(hào)通路成為了解該疾病的發(fā)展和進(jìn)程、作為潛在的治療靶點(diǎn)以及評(píng)估乳腺癌患者預(yù)后和診斷價(jià)值的重要研究對(duì)象[4]。本文將總結(jié)PAM信號(hào)通路作用機(jī)制以及PI3K抑制劑在不同亞型乳腺癌治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為不同亞型乳腺癌提供靶向治療方案。

1 PAM信號(hào)通路

PAM信號(hào)通路是一種參與生長、增殖、存活、運(yùn)動(dòng)、代謝和免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)的細(xì)胞信號(hào)通路[5]。磷酸肌醇3-激酶是一個(gè)脂質(zhì)激酶家族，它整合來自生長因子、細(xì)胞因子和其他細(xì)胞外刺激的信號(hào)，并與細(xì)胞對(duì)這些激酶的反應(yīng)有關(guān)[6]。當(dāng)PAM信號(hào)通路接收來自上游受體如酪氨酸激酶生長因子受體或G蛋白偶聯(lián)受體的信號(hào)激活時(shí)，P13K的催化亞基p110就會(huì)磷酸化磷脂酰肌醇4，5-二磷酸(phosphatidylinositol 4,5- bisphosphate，PIP2)轉(zhuǎn)變?yōu)榱字＜〈?，4，5-三磷酸(phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate，PIP3)，在質(zhì)膜上積累的PIP3可誘導(dǎo)活化PI3K通路的中心介質(zhì)-AKT，PIP3與AKT的PH結(jié)構(gòu)域蛋白相互作用，將細(xì)胞漿內(nèi)AKT轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜，在質(zhì)膜上，AKT被磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1和磷酸肌醇依賴性蛋白激酶2磷酸化以激活，然后通過對(duì)中間復(fù)合物的影響，激活哺乳動(dòng)物MTOR靶點(diǎn)，刺激下游效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞分裂增多、生長加快，且抑制細(xì)胞的凋亡[7-8]。抑癌基因PTEN編碼的蛋白催化PIP3向PIP2的去磷酸化，從而充當(dāng)PI3K信號(hào)的負(fù)調(diào)節(jié)因子[2,6]。

根據(jù)PI3K對(duì)某些底物的親和力、它們的序列同源性以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的功能，PI3K大致分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類，Ⅰ類又分為ⅠA和ⅠB，其中，ⅠA類PI3K是已知可驅(qū)動(dòng)腫瘤發(fā)生的主要PI3K家族酶，ⅠA類PI3K是一組由催化亞基p110(p110α、p110β、p110δ和p110γ)和調(diào)節(jié)亞基p85(p85α、p85β、p85γ、p50α和p55α)組成的異二聚體，其中催化亞基分別由PIK3CA、PIK3CB、PIK3CD基因編碼[9]，有研究證實(shí)PIK3CA(編碼p110α催化亞基的基因)中的激活突變已被確認(rèn)為是與該途徑過度激活有關(guān)的有效致癌機(jī)制，在乳腺癌中尤其值得注意。PI3KCA基因突變?cè)贚uminal A型乳腺癌中最為常見，突變率約45%，其次多見于人類表皮生長因子受體2陽性(human epidermal growth factor receptor 2，HER2+)的乳腺癌患者，突變率為39%，Luminal B型乳腺癌患者中突變率約30%，而三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)患者中突變率約為9%[5]。PI3K激活是腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵步驟，并在乳腺癌的治療耐藥性中發(fā)揮作用[10]。

2 PI3K抑制劑

鑒于PI3K通路的過度激活是乳腺癌最常見的信號(hào)異常之一，目前有多種PI3K抑制劑已經(jīng)開發(fā)或正在研究階段。PI3K抑制劑主要分為3大類：① 第一代抑制劑，即泛PI3K抑制劑，同時(shí)作用于所有不同的PI3K Ⅰ類異構(gòu)體(α、β、δ或γ)，如buparlisib(BKM120)和pictilisib(GDC-0941)。泛PI3K抑制劑是一種ATP競爭性抑制劑，通過影響廣泛的下游靶標(biāo)而具有廣泛的活性，因此靶標(biāo)和靶標(biāo)外毒性的風(fēng)險(xiǎn)都有所增加。②第二代抑制劑PI3K亞型選擇性抑制劑，僅作用于特定的亞型異構(gòu)體，如PI3Kα選擇性抑制劑alpelisib(BYL-719)、PI3Kβ選擇性抑制劑GDC0032等。與以前的抑制劑相比，亞型選擇性抑制劑具有脫靶效應(yīng)少，不良反應(yīng)較輕及患者耐受性更好等優(yōu)點(diǎn)[11]。③第三代抑制劑，即PI3K-mTOR雙重抑制劑，如BEZ235等。關(guān)于PI3K/mTOR雙重抑制劑，部分PI3K抑制劑可與mTOR的催化域結(jié)合表現(xiàn)出mTOR抑制活性，mTOR的催化域與Ⅰ類PI3K的p110催化亞基又具有高度相似性/序列同源性，因此研究人員研發(fā)出PI3K/mTOR雙重抑制劑，以求獲得更好的療效克服耐藥性[12]。目前已經(jīng)研究了其中一些抑制劑(例如BEZ235)與其他抑制劑，例如依維莫司(RAD-001)，組合的作用，已顯示出這些抑制劑通過減少某些TNBC細(xì)胞系(例如MDA-MB-231細(xì)胞或ER+ MCF-7細(xì)胞系)的生長來發(fā)揮協(xié)同作用[13]。BEZ-235與自噬抑制劑的結(jié)合，這些組合導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞增殖抑制和凋亡增加[14]。

3 PI3K抑制劑與乳腺癌

3.1 PI3K抑制劑在HR+/HER2-乳腺癌中的應(yīng)用 雌激素受體(estrogen receptor, ER)信號(hào)傳導(dǎo)是乳腺癌細(xì)胞中一種公認(rèn)的成癮致癌基因途徑，約70%的乳腺癌病例為激素受體陽性(hormone receptor-positive，HR)[即雌激素受體和/或孕酮受體(progesterone receptor, PR)]。靶向雌激素作用的內(nèi)分泌療法(endocrine therapies，ETs)大大降低了乳腺癌的死亡率。然而，它們的功效受到天然和獲得性內(nèi)分泌抗性的限制[15]。例如，使用他莫昔芬的患者中有1/3最終將在15年內(nèi)因內(nèi)分泌耐藥性晚期腫瘤復(fù)發(fā)；在計(jì)劃內(nèi)分泌治療的5年后，從第6到第20年，乳腺癌的復(fù)發(fā)率均保持穩(wěn)定[16]。在Dowsett等[17]做的一項(xiàng)針對(duì)芳香化酶抑制劑(aromatase inhibitor, AIs)與他莫昔芬治療乳腺癌的隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的薈萃分析中，他莫昔芬的5年復(fù)發(fā)率為12.6%，AIs為9.6%。內(nèi)分泌療法耐藥性的幾種眾所周知的機(jī)制集中于ER通路本身的失調(diào)。乳腺癌中雌激素受體的主要形式是ERα，ERα是與細(xì)胞增殖相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子主導(dǎo)基因，在乳腺發(fā)育和乳腺癌致癌過程中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，ER信號(hào)傳導(dǎo)功能的阻斷是ER+/HER2-乳腺癌的主要治療手段。PI3K通路在HR+/HER2晚期乳腺癌中經(jīng)常被過度激活，并與內(nèi)分泌耐藥有關(guān)[18]。另外，PIK3CA基因組改變?cè)贓R+/HER2-轉(zhuǎn)移性乳腺癌中也很常見[19]。因此，PI3K途徑已經(jīng)成為干預(yù)內(nèi)分泌，抗性乳腺癌的重要治療窗口。在HR+/HER2-轉(zhuǎn)移性乳腺癌的臨床試驗(yàn)中，已對(duì)幾種PI3K抑制劑與各種內(nèi)分泌療法相結(jié)合進(jìn)行了測(cè)試，泛Ⅰ類PI3K抑制劑如Buparlisib和Pictilisib，已顯示出中等效力[20]。臨床試驗(yàn)NCT01610284[21]、NCT01633060[22]評(píng)估了依維莫司加依西美坦治療的HR+/HER2-轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者中buparlisib加氟維司群的安全性和有效性，結(jié)果顯示buparlisib組較安慰劑組的中位PFS顯著改善(3.9個(gè)月vs.1.8個(gè)月， HR = 0.67，P= 0.000 3)，但泛Ⅰ類PI3K抑制劑的靶向作用產(chǎn)生的嚴(yán)重不良事件限制了這些藥物在臨床上的應(yīng)用。與泛Ⅰ類PI3K抑制劑相比，針對(duì)PI3Kα同種型的選擇性抑制劑提供了更好的療效并大大減少了不良事件。臨床前研究證明，口服選擇性PI3Kα抑制劑alpelisib在具有PIK3CA突變的異種移植模型中可阻止腫瘤生長[23]。此外，Alpelisib在針對(duì)PI3KCA突變的晚期實(shí)體癌的西方和日本患者的隊(duì)列研究NCT01219699[24]，NCT01387321[25]中，在Ⅰ期研究中顯示了可耐受的臨床安全性。2019年5月24日，Alpelisib獲得美國食品藥品管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)，可聯(lián)合氟維司群治療絕經(jīng)后HR+/HER2-、PIK3CA突變的晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者。

3.2 PI3K抑制劑在HER2+乳腺癌的應(yīng)用

HER2在20%～25%的乳腺癌病例中過表達(dá)，且與腫瘤侵襲性增強(qiáng)相關(guān)。曲妥珠單抗已為HER2+乳腺癌患者提供了臨床益處，但其靶向治療的天然耐藥性和獲得耐藥性仍然是主要障礙。PI3K是HER2下游的主要途徑，PIK3CA突變發(fā)生在近39%的HER2+乳腺癌病例中，這些突變導(dǎo)致了HER2+乳腺癌患者對(duì)靶向治療的耐藥，且與不良預(yù)后相關(guān)[26-27]。抑制該信號(hào)傳導(dǎo)可能是克服對(duì)HER2靶向治療的耐藥性并恢復(fù)其敏感性的有效策略[28]。目前正在努力開發(fā)PI3K抑制劑組合策略，以克服曲妥珠單抗耐藥性。在預(yù)處理的HER2+晚期乳腺癌患者的早期試驗(yàn)中，泛PI3K抑制劑(Buparlisib和Pilaralisib)與拉帕替尼、曲妥珠單抗或曲妥珠單抗/紫杉醇聯(lián)合應(yīng)用顯示出良好的療效和安全性[29-30]。而Buparlisib和曲妥珠單抗靶向治療HER2耐藥的局部晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌的Ⅱ期研究中，只顯示出有限的療效[31]。當(dāng)前的研究集中于同工型選擇性PI3K抑制劑，Ⅰ期研究中，發(fā)現(xiàn)Alpelisib與T-DM1組合可耐受并在曲妥珠單抗耐藥HER2+乳腺癌中表現(xiàn)出活性，包括對(duì)T-DM1耐藥的疾病[14]。此外，Copanlisib是一種泛PI3K抑制劑，其活性主要針對(duì)PI3Kα和δ，目前正在與曲妥珠單抗聯(lián)合評(píng)估。

3.3 PI3K抑制劑在TNBC的應(yīng)用

TNBC的治療相比HR+和HER2+乳腺癌已取得重大進(jìn)展，但TNBC的靶向藥物有限，化療仍是治療的主要手段。TNBC中PIK3CA突變的發(fā)生率較低，為7%～9%，且通常與TNBC的管腔雄激素受體陽性亞型相關(guān)[32]。Guney Eskiler[33]的研究發(fā)現(xiàn)PI3K抑制劑的治療潛力與TNBC中的同源重組損傷密切相關(guān)。PI3K抑制劑LY294002可以顯著抑制TNBC細(xì)胞的增殖，通過抑制PI3K使TNBC細(xì)胞中乳腺癌易感基因1(BRCA1)、DNA重組酶(RAD51)mRNA和蛋白表達(dá)受損，進(jìn)而導(dǎo)致同源重組受損，并通過誘導(dǎo)DNA損傷和促細(xì)胞凋亡基因BAX過表達(dá)而導(dǎo)致凋亡細(xì)胞死亡。因此，基于PI3K抑制與BRCA1突變或TNBC同源重組修復(fù)受損之間相互作用的靶向治療可能是治療TNBC有前景的策略[33]。盡管PI3K抑制劑在TNBC中仍處于早期發(fā)展階段，但AKT抑制劑與紫杉醇聯(lián)合，作為轉(zhuǎn)移性乳腺癌治療的一線藥物已顯示出令人鼓舞的抗腫瘤活性。

4 結(jié)語

PI3K/Akt/mTOR通路的異常激活是乳腺癌發(fā)生發(fā)展的重要機(jī)制，在乳腺癌通路改變和下游效應(yīng)中被廣泛研究，是一個(gè)有潛力的治療靶點(diǎn)。由于這種信號(hào)通路的復(fù)雜性，使得研發(fā)出特異、高效的治療藥物具有挑戰(zhàn)性，大多數(shù)PI3K抑制劑療效有限，可能是受缺乏異構(gòu)體選擇性抑制、反饋調(diào)節(jié)、與其他信號(hào)通路的串?dāng)_及耐受性的限制所致。與非異構(gòu)體選擇性藥物相比，PI3K亞型特異性增強(qiáng)的抑制劑具有更好的治療效果和更小的毒性反應(yīng)，它通過阻斷相關(guān)的p110亞基而避免不相關(guān)的亞基，從而達(dá)到抗腫瘤的效果，并使得毒性最小化。然而部分亞型選擇性PI3K抑制劑并不具有完全特異性，如在SANDPIPER試驗(yàn)中的Taselisib僅表現(xiàn)出有限的效益和較差的耐受性，這可能因?yàn)樗册槍?duì)δ和γ亞型[34]。因此，設(shè)計(jì)更高亞型選擇性的抑制劑將是該通路抑制劑研發(fā)的一個(gè)重要方向。此外，乳腺癌的發(fā)生很少單一依賴于PI3K信號(hào)通路，凸顯了開展更藥物聯(lián)合應(yīng)用的必要性。通過構(gòu)建成原始的PI3K核心支架而設(shè)計(jì)的EGFR-PI3K雙抑制劑目前已投入研究。

將PI3K與其他信號(hào)通路的抑制劑結(jié)合可以充分利用PI3K抑制劑的抗腫瘤活性，并克服其耐藥性，激活機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)。有望成為PAM通路重要的用藥策略，擁有廣闊的應(yīng)用前景。