LKB1基因突變型非小細(xì)胞肺癌的臨床特點(diǎn)及治療藥物應(yīng)用研究進(jìn)展

黃維，陳利軍，劉曉敏，張倩倩，王虹

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院呼吸科 蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000

隨著人口老齡化，人口死亡最常見的原因已由傳染病轉(zhuǎn)為慢性病，癌癥是嚴(yán)重危害人群健康的慢性?。?］。在2022年中國所有惡性腫瘤新發(fā)病例及死亡病例中肺癌均是最高的［2］。研究［3］顯示，非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占肺癌的80%以上。在過去的幾年里，NSCLC的死亡率已經(jīng)開始下降，這主要是由于早期及時(shí)的診斷，以及新的治療策略的發(fā)展。免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的應(yīng)用顯著改善了NSCLC的預(yù)后［4］，但一些特殊類型的NSCLC并不能從ICIs中獲益， LKB1基因突變的NSCLC便是其中之一。LKB1基因是一種重要的抑癌基因，編碼肝激酶B1（LKB1），也稱作絲氨酸/蘇氨酸激酶11（STK11），在維持細(xì)胞能量平衡方面起重要作用［5］，其突變存在于不同的腫瘤中，但頻率不同，在NSCLC尤為常見。研究［6］顯示，LKB1基因突變型NSCLC具有高腫瘤突變負(fù)荷（tumor mutational burden，TMB）和免疫抑制的腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME），其中免疫抑制的TME主要由低CD3+、CD4+和CD8+腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞、高腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞和低程序性死亡受體-配體1（programmed death-ligand 1，PD-L1）水平主導(dǎo)，這可能是該類NSCLC患者出現(xiàn)耐藥和預(yù)后差的原因。近年來，越來越多的學(xué)者研究其臨床特點(diǎn)及挖掘潛在的治療靶點(diǎn)，以提高此類患者預(yù)后。現(xiàn)將LKB1基因突變型NSCLC的臨床特點(diǎn)及治療藥物應(yīng)用研究進(jìn)展綜述如下。

1 LKB1的生物學(xué)功能

LKB1基因位于19號染色體的短臂端粒區(qū)，其通過編碼的LKB1蛋白來調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、細(xì)胞增殖、細(xì)胞極性和細(xì)胞遷移等過程。在生理?xiàng)l件下，LKB1蛋白可直接磷酸化和活化AMP活化蛋白激酶（AMPK）。AMPK是細(xì)胞代謝的一個中心，根據(jù)能量和營養(yǎng)變化調(diào)節(jié)糖和脂質(zhì)代謝。AMPK的激活使代謝轉(zhuǎn)向減少脂肪酸（FA）合成、增加糖酵解和FA氧化，以補(bǔ)充ATP的儲存，在細(xì)胞內(nèi)低ATP水平時(shí)阻止細(xì)胞生長［7］。LKB1通過對AMPK的生理激活，可抑制哺乳動物雷帕霉素靶標(biāo)蛋白（mTOR）通路和增強(qiáng)干擾素基因刺激因子（STING）通路。mTOR是營養(yǎng)、能量和生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的中心調(diào)節(jié)因子，被抑制后導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成受阻，限制ATP攝入，同時(shí)缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）表達(dá)減低，對血管生成和糖酵解產(chǎn)生負(fù)面影響。LKB1失活會導(dǎo)致絲氨酸代謝紊亂，導(dǎo)致S-腺苷蛋氨酸（SAM）水平升高。SAM是多種表觀遺傳沉默酶的底物，它們直接參與STING基因啟動子的甲基化，導(dǎo)致其下調(diào)和抑制，下調(diào)PD-L1的表達(dá)［8］。當(dāng)LKB1發(fā)生突變時(shí)，可通過上述途徑誘導(dǎo)葡萄糖、脂質(zhì)、谷氨酰胺和絲氨酸的代謝紊亂來促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。

2 LKB1基因突變型NSCLC的臨床特點(diǎn)

許多研究描述了LKB1基因突變型NSCLC的臨床特點(diǎn)，探究其臨床特點(diǎn)有助于臨床醫(yī)生對該亞型NSCLC更深層次的理解。LKB1基因突變型NSCLC具有易發(fā)生轉(zhuǎn)移和侵襲性強(qiáng)、對免疫治療耐藥的特點(diǎn)，因此預(yù)后欠佳。

2.1 易發(fā)生轉(zhuǎn)移和侵襲性強(qiáng) LKB1基因突變不僅會促進(jìn)原發(fā)腫瘤的生長，而且使得腫瘤獲得較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力。LKB1基因常與Kirsten大鼠肉瘤病毒癌（KRAS）基因同時(shí)發(fā)生突變，JI等［9］人用KRAS基因突變驅(qū)動的小鼠肺癌模型評估了LKB1功能，發(fā)現(xiàn)LKB1基因突變強(qiáng)烈刺激了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移；與未發(fā)生突變的對照組相比，實(shí)驗(yàn)組腫瘤生長和轉(zhuǎn)移發(fā)生前的潛伏期均縮短。這是因?yàn)槟[瘤參與血管生成和細(xì)胞遷移的基因表達(dá)增加，上調(diào)HIF-1α的表達(dá)，促進(jìn)癌細(xì)胞生長和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-to-mesenchymal transition， EMT），EMT可以使癌細(xì)胞具有更強(qiáng)的遷移和轉(zhuǎn)移能力，從而促進(jìn)腫瘤的形成和轉(zhuǎn)移［10-11］。LKB1基因突變型NSCLC易發(fā)生轉(zhuǎn)移和侵襲性強(qiáng)已被證實(shí)，但目前研究應(yīng)進(jìn)一步探究其易轉(zhuǎn)移部位及轉(zhuǎn)移途徑，盡可能預(yù)防或及時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移以盡早干預(yù)而改善預(yù)后。

2.2 對免疫治療耐藥 如今臨床的ICIs主要包括程序性死亡受體-1（programmed death-1，PD-1）/程序性死亡受體-配體1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抑制劑和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein-4，CTLA-4）抑制劑兩大類，其中PD-1/PD-L1抑制劑應(yīng)用更為廣泛。PD-1表達(dá)于T細(xì)胞細(xì)胞膜表面，是一種重要的免疫抑制跨膜蛋白。腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)PD-L1，PD-1可與PD-L1結(jié)合，使T細(xì)胞受體信號分子去磷酸化，減弱下游信號的激活，從而達(dá)到免疫逃脫。抗PD-1/PD-L1抗體通過對PD-1/PD-L1的破壞，恢復(fù)機(jī)體對腫瘤細(xì)胞的免疫功能。ICIs的應(yīng)用已經(jīng)成為NSCLC的支柱，但LKB1基因突變型NSCLC接受ICIs治療時(shí)出現(xiàn)腫瘤生長加速，這是因?yàn)長KB1基因突變可減低腫瘤細(xì)胞PD-L1的表達(dá)［12］，從而達(dá)到對免疫治療的耐藥，促進(jìn)PD-L1的表達(dá)即可改善耐藥［13］。這可能是LKB1基因突變型NSCLC對ICIs抵抗的機(jī)制之一，但SKOULIDIS等［14］人發(fā)現(xiàn)，一部分LKB1基因突變的患者腫瘤細(xì)胞仍有PD-L1的高表達(dá)，但對ICIs仍無反應(yīng)，這可能與LKB1基因突變帶來的免疫抑制的TME相關(guān)，但NSCLC對PD-1/PD-L1抑制劑的耐藥性情況在很大程度上是未知的，沒有單一因素能夠準(zhǔn)確區(qū)分應(yīng)答者和無應(yīng)答者。此外，LKB1基因突變導(dǎo)致mTOR通路增強(qiáng)，可呈現(xiàn)出對化療的相對耐藥性［15］，AMPK活化的缺乏也減弱了靶向血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）藥物的作用［16］。因此，改善LKB1基因突變所帶來的耐藥是目前治療的關(guān)鍵，可顯著改善該亞型NSCLC的預(yù)后。

2.3 預(yù)后欠佳 LKB1基因突變常提示預(yù)后欠佳，出現(xiàn)腫瘤生長加速和臨床狀態(tài)惡化。在一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)中，將LKB1基因突變株H157、A549細(xì)胞皮下注射，在小鼠側(cè)翼形成異種移植瘤，接種H157細(xì)胞株的絕大多數(shù)小鼠（11只中的10只）在第7天達(dá)到了早期移除標(biāo)準(zhǔn)，不得不被安樂死；對于接種A549細(xì)胞株的小鼠，在第14天，大多數(shù)小鼠（11只中9只）符合早期移除標(biāo)準(zhǔn)，說明LKB1基因突變腫瘤生長十分迅速［17］。同時(shí)，LKB1基因突變型NSCLC免疫成分發(fā)生變化，伴隨著血清中多種促炎細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素1β（IL-1β）、白細(xì)胞介素6（IL-6）和白血病抑制因子（LIF）濃度的增加，這些細(xì)胞因子與脂肪/肌肉萎縮和厭食癥相關(guān)，提示LKB1基因突變可能與惡病質(zhì)的發(fā)生有一定關(guān)聯(lián)［18-19］。在PUNEETH等［20］人評估的246名NSCLC患者中，有1/3在診斷時(shí)出現(xiàn)惡病質(zhì)相關(guān)的體質(zhì)量減輕，在這1/3惡病質(zhì)患者中，20%的腫瘤具有LKB1基因變異，這些數(shù)據(jù)表明LKB1基因突變與惡病質(zhì)的發(fā)生顯著相關(guān)。最近的一項(xiàng)Meta分析［21］也提示，LKB1基因低表達(dá)與肺癌預(yù)后不良、組織學(xué)分化差、淋巴結(jié)早期轉(zhuǎn)移存在一定關(guān)聯(lián)。

3 LKB1基因突變型NSCLC的治療藥物應(yīng)用研究進(jìn)展

由于肺癌的早期診斷以及新的治療策略的發(fā)展，NSCLC的死亡率在最近幾年開始出現(xiàn)下降。ICIs單獨(dú)治療或聯(lián)合化療顯著改善了腫瘤患者的預(yù)后，成為目前腫瘤治療的研究熱點(diǎn)。在此背景下，許多臨床實(shí)驗(yàn)評估了免疫治療的安全性和有效性，但由于LKB1基因突變型NSCLC對免疫治療耐藥，不能從免疫治療中獲益，故研究者們從LKB1信號通路上尋找治療靶點(diǎn)和改善耐藥等方面尋找突破口。在臨床實(shí)踐中，大批LKB1基因突變的NSCLC患者的治療需求尚未得到滿足，克服LKB1基因突變導(dǎo)致的耐藥性引起了廣泛關(guān)注。研究表明，高TMB的患者更可能從ICIs中獲益，這在LKB1基因突變型NSCLC中存在矛盾，新的潛在治療策略的開發(fā)旨在增加PD-1的表達(dá)和利用免疫系統(tǒng)將“冷腫瘤”轉(zhuǎn)化為“熱腫瘤”，最終改善NSCLC患者的預(yù)后，多藥物聯(lián)合治療似乎使得該亞型NSCLC獲得最大益處，無論是否存在LKB1基因突變，ICIs派姆單抗加化療的療效更好，mTOR抑制劑可改善對化療的耐藥，可進(jìn)一步探究增加mTOR抑制劑是否能使療效更好。重塑TME的藥物與ICIs這一聯(lián)合方案是目前的熱點(diǎn)。

3.1 AMPK激動劑應(yīng)用情況 AMPK是2型糖尿病和代謝綜合征的理想靶點(diǎn)，也是癌癥治療的潛在靶點(diǎn)。二甲雙胍是AMPK的最佳激動劑［22］，可能是NSCLC聯(lián)合治療的潛在候選藥物。據(jù)報(bào)道，LKB1基因突變型NSCLC對二甲雙胍高度敏感，在LKB1基因突變型NSCLC的臨床前體外和體內(nèi)模型中，二甲雙胍也能改善對順鉑的耐藥。PARIKH等［23］人的一項(xiàng)Ⅱ期實(shí)驗(yàn)證明了二甲雙胍聯(lián)合卡鉑+培美曲塞治療晚期NSCLC的安全性，但臨床療效并沒有改變，這可能是樣本量太小的原因。FLORIS等［24］人為二甲雙胍在體外和體內(nèi)抑制NSCLC的細(xì)胞增殖提供了理論依據(jù)，證實(shí)二甲雙胍通過激活A(yù)MPK通路對腫瘤消退有積極作用。目前關(guān)于二甲雙胍聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)一線方案治療晚期NSCLC患者的臨床療效尚存在爭議，二甲雙胍在LKB1基因突變型NSCLC的效果有待于大樣本、高質(zhì)量的隨機(jī)對照試驗(yàn)證實(shí)。

3.2 mTOR抑制劑應(yīng)用情況 抑制mTOR理論上是靶向治療LKB1基因突變型NSCLC的方法之一，但目前的研究產(chǎn)生了不一致的結(jié)果。在LKB1基因突變工程小鼠模型中，雷帕霉素（mTOR抑制劑）單藥能夠有效抑制子宮內(nèi)膜癌和輸卵管瘤的生長和生存能力。但在一項(xiàng)使用5個肺癌細(xì)胞株（Calu-1、H460、H1299、H1792和A549）的體外研究中，敲除LKB1基因并沒有增加H1299細(xì)胞對mTOR抑制劑依維莫司的敏感性，依維莫司聯(lián)合磷脂酰環(huán)己六醇3-激酶（PI3K）抑制劑可增強(qiáng)LKB1野生型H1792細(xì)胞和LKB1突變型A549細(xì)胞的敏感性，得出在體外LKB1基因失活不會使NSCLC細(xì)胞對mTOR抑制劑敏感的結(jié)論。TAKEHITO等［17］人得到了相似的結(jié)果，單獨(dú)使用雷帕霉素在LKB1野生型和突變型NSCLC細(xì)胞株之間的敏感性沒有顯著差異（P=0.1356），當(dāng)雷帕霉素與PI3K抑制劑聯(lián)合使用時(shí)，LKB1野生型和突變型細(xì)胞株的敏感性差異變得顯著，突變型細(xì)胞株的生長速度比野生型慢得多（P=0.0190）。在進(jìn)一步的動物實(shí)驗(yàn)中，將LKB1突變型和野生型的H358細(xì)胞分別皮下注射，在小鼠側(cè)腹形成異種移植瘤，發(fā)現(xiàn)GSK2126458（既能抑制mTOR，又能抑制PI3K）能夠顯著抑制LKB1基因敲除的異種移植瘤的生長，雖該實(shí)驗(yàn)缺乏單獨(dú)使用mTOR抑制劑的對照組，但由于mTOR是PI3K的下游效應(yīng)物，仍能證明抑制mTOR能夠減緩腫瘤的生長。

3.3 PARP抑制劑應(yīng)用情況 對于LKB1基因突變導(dǎo)致的免疫抑制TME，LI等［27］發(fā)現(xiàn)LKB1基因突變介導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)缺陷異常激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶［poly（ADP-ribose） polymerase1， PARP］，損害干擾素-γ（IFN-γ）信號通路，從而使腫瘤細(xì)胞逃避CD8+T細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)，而PARP抑制劑奧拉帕尼可恢復(fù)LKB1基因突變細(xì)胞內(nèi)IFN-γ通路。在構(gòu)建的LKB1基因突變小鼠肺癌模型中，分別予以抗PD-1抗體、奧拉帕尼及抗PD-1抗體與奧拉帕尼聯(lián)合治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3組小鼠腫瘤的生長均被抑制（奧拉帕尼組抑制不明顯），奧拉帕尼組和聯(lián)合治療組PD-L1在腫瘤細(xì)胞上表達(dá)顯著增加，同時(shí)聯(lián)合治療組細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞浸潤增加，IFN-γ表達(dá)增加，誘導(dǎo)“冷腫瘤”轉(zhuǎn)化為“熱腫瘤”，提示PARP抑制劑可能通過重塑TME而改善LKB1基因突變型NSCLC對免疫治療的耐藥。ZHANG等［25］人構(gòu)建小鼠肺癌模型發(fā)現(xiàn)，PARP抑制劑尼拉帕尼聯(lián)合放療通過STING途徑部分上調(diào)PD-L1的表達(dá)，使得腫瘤對抗PD-1/PD-L1抗體免疫療法敏感，體內(nèi)藥效學(xué)結(jié)果顯示，尼拉帕尼、放療、抗PD-L1抗體的三聯(lián)療法可顯著抑制腫瘤的生長和延長生存時(shí)間，并且該治療方案較安全，沒有額外的骨髓抑制和肝損傷。這均為PARP抑制劑與ICIs的聯(lián)用提供了理論基礎(chǔ)，但目前尚無臨床實(shí)驗(yàn)評估該聯(lián)合方案的安全性和有效性，需要進(jìn)一步論證。

3.4 CDK4/6抑制劑應(yīng)用情況 機(jī)制研究［26］表明，LKB1正向調(diào)控細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）的表達(dá)，其在癌細(xì)胞上的表達(dá)與CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞向肺癌組織浸潤和PD-1的表達(dá)呈正相關(guān)。ICAM1表達(dá)增加可改變腫瘤的免疫譜，并使LKB1基因突變型NSCLC對抗PD-1免疫治療敏感，周期蛋白依賴性激酶4和6（CDK4/6）抑制劑可恢復(fù)ICAM1在LKB1基因突變型NSCLC的表達(dá)。BAI等［27］研究建立了LKB1基因突變小鼠肺癌模型，結(jié)果提示CDK4/6抑制劑聯(lián)合抗PD-1抗體與單藥或?qū)φ障啾?，顯著減輕了腫瘤負(fù)擔(dān)，延長了生存期，LKB1基因突變型NSCLC對聯(lián)合治療的協(xié)同效應(yīng)特別敏感，聯(lián)合治療組免疫細(xì)胞浸潤水平高于單藥治療組。CDK4/6抑制劑通過重塑TME使腫瘤對抗PD-1治療重新敏感，并且CDK4/6抑制劑和抗PD-1抗體在體內(nèi)發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，接下來可進(jìn)一步證明該聯(lián)合方案在臨床中的療效。

綜上所述，LKB1基因突變型NSCLC具有易發(fā)生轉(zhuǎn)移和侵襲性強(qiáng)、對免疫治療耐藥、預(yù)后欠佳的臨床特點(diǎn)，除了常規(guī)治療外，研究者們研究了如AMPK激動劑、mTOR抑制劑、PARP抑制劑等治療藥物，但仍未廣泛應(yīng)用于臨床，截至目前，各種方案對于該亞型NSCLC治療的療效仍欠佳，亟需廣大研究者探尋有效、安全、可行的方案提高患者的生存期。