大盘点:胰腺癌的基因和靶向治疗(综述)

2015-10-17 11:20 来源:丁香园 作者:月下荷花
字体大小
- | +

NCI 和 SEER 的数据显示胰腺癌 5 年生存只有 5-6%,大多数患者诊断时都已是进展期,区域性和远处转移分别为 27% 和 53%。胰腺癌治疗方面最近也没有突破性进展,含吉西他滨的治疗和手术是近 10 余年来的标准治疗,无论是用作新辅助还是辅助化疗,化疗选择很有限。美国 Frank 博士在 Canlet 杂志上介绍了个体化基因组医学在胰腺癌治疗上的应用。

人类基因组计划(HGP)自 1990 年启动,于 2003 年提前完成,鉴定了大约 30 亿碱基对和大约 24,500 基因,但是直至 2007 年通过 Sanger 测序技术才完成人类基因测序。1 年后科学家采用快速测序 454 技术检测基因组,花费仅为传统测序费用的百分之一,历时 2 个月完成。新的测序技术和巨大的数据信息,促进「个体化基因组医学」的发展。

个体化基因组医学采用基因组信息提高诊断、指导分子和基因治疗选择,医师通过检查高危患者癌症相关基因变化,如高危患乳腺癌患者检查 BRCA 基因,来指导诊断与治疗。现代技术允许直接芯片分析唾液标本中的 DNA,该技术核心是单核苷酸多态性(SNPs)。SNPs 约占全 DNA 变化的 90%,与免疫组化联合有助于鉴定恶性疾病中蛋白表达与功能异常,特别适合用胰腺癌。

胰腺癌异质性很强,遗传学标志包括全基因组不稳定性,如突变、易位和插入/缺失、非整倍体。全基因组分析显示,12 个核心信号途径皆有遗传学变化。最常见遗传学改变包括 DNA 复制,KRAS、TGF-β、凋亡和细胞周期途径改变。引起林奇综合征的 MMR 突变,引起遗传性乳腺-卵巢癌的 BRCA 突变,在胰腺癌特别是家族性胰腺癌中约占 5–10%。

胰腺肿瘤的遗传学改变能使得医师明确:(1)肿瘤对化疗、放疗或是手术的治疗反应;(2)细化治疗,如新辅助、辅助和基因治疗;(3)有效的药物使用方法。这些信息在临床上很重要,可以增加疗效、降低毒性、改善患者的生活质量。胰腺癌非常容易出现多药耐药,通过基因组学信息可以获得优化治疗的相关信息,还可以预测预后、减少不必要的治疗。

胰腺癌标本可以通过如下手段获取:手术活检、内镜超声指引的细针抽吸(EUS-FNA)或循环中的肿瘤细胞(CTCs)。手术切除胰腺癌仍是活检金标准,而侵袭性较小的方法如 EUS-FNA 正在推广。但是 FNA 抽吸细胞难于在良性胰腺疾病中鉴别恶性损害,如慢性胰腺炎具有胰腺癌的细胞形态特征。

CTCs 来自原发或转移位置的肿瘤,可以由外周血分离获得,是潜在的胰腺癌标志。最近采用深度测序血清标本中 KRAS 突变情况,Yu 等建立了方便快速的方法检查 KRAS 突变,敏感性 87.5%,精确性 92.9%,当肿瘤标本无法获得时这可能是特别有价值的一种检测方法,因为要改善胰腺癌诊断或早期诊断需要新的分子或遗传学标志。

胰腺癌的基因组学

对胰腺癌进展和其遗传学改变之间的关联已有很深刻的认识。2008 年 24 例胰腺癌全外显子组测序显示,平均 63 个基因改变,多为点突变,KRAS、CDKN2A、TP53 和 SMAD4 基因突变最常见。Biankin 对 142 例 I 或 II 期术前胰腺癌基因组测序,鉴定了 16 个明显的突变基因,包括 ATM 和 MLL3。其它报告的基因有 BRCA1、PDX-1 和 SLC39A4。胰腺癌中关键基因总结见表 1。

1.jpg

表 1 胰腺癌的基因组学

KRAS 突变存在于 90% 以上的侵袭性胰腺癌,与胰腺上皮内肿瘤(PanINs)进展为胰腺癌有关。KRAS 是原癌基因,一旦有点突变活化,就能招募活化生长因子和受体信号,发生恶性转化;EGFR 具有促进肿瘤细胞生长的作用,是 KRAS 的上游基因。

结肠癌中如果 KRAS 活化,则靶向 EGFR 的药物无效,所以抗 EGFR 治疗之前进行遗传学检查十分必要。通过粪便标本和实时甲基化特异性多聚酶链反应(MSP)检测 KRAS 可能会成为胰腺癌的一种检测方法。此外血浆 DNA 测序可能为理解癌症发生、早期诊断提供新的认识,EUS-FNA 允许医师活检胰腺癌以进一步对 KRAS 测序。

从 PanINs 发展到胰腺癌的过程中,CDKN2A 基因的缺失可以导致肿瘤抑制基因 P16 表达下调,在 86-95% 的散发胰腺癌中 P16 功能缺失发生在疾病早期。免疫组化显示淋巴侵犯和缺少 P16 表达之间存在明显的关联性。P16 能抑制细胞增殖,突变后参与多肿人类癌症的发生发展。

P53 在 PanINs 发展到胰腺癌的过程中也经常发生突变,它参与细胞周期捕获、活化 DNA、启动凋亡等过程。SMAD4/DPC4 肿瘤抑制基因是晚发事件,它参与 TGF-β介导的细胞生长调节,其缺失经常发生于转移性疾病,降低总生存(OS)。

BRCA1/2 是 PanINs 发展到胰腺癌过程中的晚期事件,它参与 DNA 修复。体外数据显示 BRCA2 有缺陷的人类胰腺癌细胞株对 DNA 损害高敏感,如 PARP 抑制剂。PARP 家族,特别是 PARP1 和 2 与 DNA 单链修复密切相关,所以 PARP 抑制剂对 BRCA1/2 有缺陷的细胞有杀伤作用。

PDX1 控制胰腺的胚胎期发育,存在于正常成熟胰腺的β细胞中,在部分胰腺切除后和胰腺炎时 PDX1 可在导管细胞内重新表达,大约 90% 胰腺癌是导管腺癌,所以胰腺癌干细胞可能位于胰腺导管并表达 PDX1,在恶性转化中发挥作用。PDX1 主要在肿瘤浸润边缘和转移淋巴结中表达,与 TNM 分级、细胞增殖和降低生存有关。

ZIP4 是新的胰腺癌分子标志,它可以将锌转运入细胞,而 ZNT 家族则可将锌导出细胞。锌是许多酶的辅助因子,对高代谢和快速分裂的细胞很重要,如癌细胞。ZIP4 在大多数胰腺肿瘤中过度表达,可能与胰腺肿瘤进展相关。小鼠模型显示 ZIP4 沉默降低肿瘤生长,过度表达促进肿瘤生长和转移。

对 42 例胰腺癌组织采用 Sanger 测序,发现了 ZIP4 的变化,并鉴定了几处 SLC39A4 的 SNP,部分 SNP 位于蛋白异构体 1 的启动子区域,可能会改变 ZIP4 表达。另只有一例胰腺癌组织存在蛋白异构体 1 密码子 459 和蛋白异构体 2 密码子 484 错义突变,由于发生频度低,可能是背景突变,还有几例肿瘤组织存在杂合性缺失(LOH)。

ZIP4 基因的错义片段可能会降低细胞对负性调节的反应,但需要功能分析证实这一假说;每个 SNP 也都需要进一步研究,确立其与蛋白功能的相关性。上述结果表明 SLC39A4 在胰腺肿瘤中突变并不明显,ZIP4 野生型的过度表达可能有助于胰腺癌生长。

EUS-FNA 对评估胰腺癌是一项非常有前景的技术,这种技术侵袭性小,无需浪费大量资源,为遗传学和免疫组化检测提供标本。胰腺癌突变发生很快,迅速产生治疗拮抗,而 EUS-FNA 可以实时提供标本进行遗传学改变研究。联合 FNA 和遗传学检查可能会成为早期检测胰腺癌、优化治疗的有前景的方法。

胰腺癌的药物基因组学

遗传学影响药物治疗的相关知识有助于改善个体化治疗的有效性。1997 年吉西他滨作为标准治疗,同 5-氟脲嘧啶相比,可以改善疼痛控制和 OS。吉西他滨是胞嘧啶的类似物和前药,在体内转化为活性代谢物,阻止 DNA 合成,但这种相互作用却可以因为 RECQL 基因的多态性而被打断,RECQL 基因编码 DNA 解螺旋酶,

吉西他滨进行活化代谢时必需穿过细胞膜并磷酸化,这个过程由 hENT 和 hCNT 核苷酸转运子完成。胰腺导管腺癌吉西他滨治疗后采用免疫组化方法检查,具有可检测和不可检测的 hENT1 者,中位生存时间分别为 13 个月和 4 个月,而且 hENT1 蛋白表达与辅助性吉西他滨治疗患者的 OS 和无病生存明显相关。

低水平 hENT1 的患者可能不会获益于吉西他滨治疗,但是吉西他滨 5′-反式油酸,也称作 CO-1.01,可能是例外,该药是吉西他滨的脂肪酸衍生物,不需要 hENT1 转运其通过细胞膜。一项 II 期试验比较低表达 hENT1 患者对吉西他滨与 CO-1.01 的治疗反应,研究正在进行中。

明确胰腺癌患者 hENT1 基因序列在临床上很有意义,因为一些亚组患者可能对吉西他滨更敏感,只要较低剂量治疗即可。鉴定 hENT1 启动子或外显子区域的突变可能会明确 hENT1 蛋白表达水平或功能状态的变化,并据此调整药物治疗剂量。CO-1.01 可以作为治疗的另一种选择。

吉西他滨的代谢能影响其治疗有效性,脱氧胞嘧啶激酶 (DCK) 和胞嘧啶核苷脱氨酶 (CDA) 影响治疗有效性,因为 DCK 使吉西他滨磷酸化为活性形式,CDA 则将吉西他滨代谢为无活性形式。

研究发现 DCK 低和高的胰腺癌患者 OS 分别为 14.6 和 21.7 个月,但 DCK 低者较高者至少年长 10 岁,说明年龄相关甲基化和表观因素可能会影响 DCK 水平。对人类胰腺癌细胞株评估,发现 DCK 的 AG 基因型对吉西他滨敏感性超过 GG 基因型,说明 SNP 可以预测吉西他滨有效性。一项 CDA 研究发现患者具有纯合 CDA*3 时 CDA 活性特别低,吉西他滨治疗产生严重毒性。

FOLFIRINOX 联合 5-FU、伊立替康、亚叶酸和奥沙利铂是胰腺癌治疗的一大进展,同单药吉西他滨相比,增加 IV 期疾病 OS 4.3 个月,但同时毒性也明显增加。FOLFIRINOX 方案中包含 5-FU,5-FU 的代谢机制可能会影响个体化治疗。

二氢嘧啶脱氢酶(DPD)是负责 5-FU 代谢的关键酶,一项研究中包括 II 期及以上胰腺癌,研究 DPD 表达与 5-FU 肝脏灌注化疗间的关系及 OS,结果显示术后 5-FU 治疗患者,DPD 水平低者较高者有生存获益。另有研究纳入 171 例患者,二处 DPD 的 SNPs,IVS14+1 G>A 和 2946 A>T 与 5-FU 早期治疗毒性明显相关。总之基因组检查可预测毒性、确定精准的有效化疗剂量。

药物运输的药物基因组学

胰腺肿瘤药物输送屏障包括过多的纤维组织和致密的基质,后者主要由分泌的酸性蛋白和富于半胱氨酸(SPARC)造成,SPARC 有多种功能,包括促进伤口愈合;通过调节基质沉积和转换、细胞粘附以及细胞外信号来介导细胞和微环境间的相互作用;还可抑制血管生成,参与上皮-间充质转化(EMT),诱导形态学变化丢失粘附特性。

SPARC 在胰腺癌细胞株中可能是肿瘤抑制基因,因为 shRNA 抑制内源性 SPARC 能促进细胞生长,外源性 SPARC 抑制细胞生长和迁移。邻近原发胰腺肿瘤的基质纤维细胞表达高水平 SPARC,可能参与结缔组织形成、降低血管密度和细胞侵袭。SPARC 在邻近纤维细胞的表达通过肿瘤-基质相互作用调节,也可能通过旁分泌调节,可能是为了控制侵袭性肿瘤生长而作出的反应。

探索 SPARC 在胰腺癌中的作用可能会改善胰腺癌治疗模式。从正常组织到慢性胰腺炎组织,到非恶性组织,直至胰腺癌,SPARC 基因甲基化(TRR)程度持续增高,已发现二个相对过度甲基化波峰,CpG 区域 1 和 CpG 区域 2。

正常胰腺中 CpG 区域 1 经常甲基化,而 CpG 区域 2 则极少甲基化,但在邻近胰腺癌的非恶性组织中 CpG 区域 2 的甲基化水平明显高于正常胰腺组织,而且高 CpG 区域 2 甲基化与大肿瘤、烟草、饮酒、慢性胰腺炎相关,所以有可能成为早期诊断胰腺肿瘤的标志。

另一个 SPARC 的检测方法是 FNA 活检,进行组织 mRNA 分析,这个方法很重要,因为不是所有的 FNA 标本都足够大、适合免疫组化检查。有研究发现 SPARC mRNA 高水平表达是明显的胰腺癌独立预后标志,低水平 SPARC mRNA 的胰腺癌 5 年生存率为 20.24%,而高水平 SPARC mRNA 的患者 5 年生存率为 0。

以往的研究探讨了 SPARC 在运输药物中的作用,并比较了白蛋白紫杉醇联合吉西他滨与单药吉西他滨的疗效,结果显示白蛋白紫杉醇能增加肿瘤内吉西他滨的浓度,减少肿瘤周围纤维间质,这意味着白蛋白紫杉醇可能靶向基质 SPARC 并允许化疗药物运输进入肿瘤。SPARC 对胰腺癌的作用仍不清楚,需要进一步研究其靶向胰腺癌治疗的潜能。

抑制 SPARC 表达可能会阻止胰腺癌通过 p53 诱导的核蛋白 1(TP53INP1)进行的侵袭,TP53INP1 能上调 p53 并在体外减低细胞迁移。胰腺癌中它的表达缺失,而恢复表达后则可抑制胰腺肿瘤发展,胰腺癌细胞显示 TP53INP1 表达缺失者具有高度转移性。

正常胰腺中 miR-155 很低,允许 TP53INP1 抑制 SPARC 表达,并减少细胞迁移。在 PanIN l 损害中,高水平 miR-155 能下调 TP53INP1 并上调 SPARC,增加细胞迁移。胰腺癌中 miR-155 水平很高,TP53INP1 完全阻滞,同时 SPARC 启动子过度甲基化,但胰腺癌细胞迁移能力仍有增加,是因为基质细胞过表达 SPARC。

其它与胰腺癌有关的几个基因如 SLC39A4 和 PDX1 等,有促进胰腺癌生长的作用。胰腺癌中 ZIP4 在复杂的信号网络中发挥作用,如 miRNAs、细胞因子和锌依赖转录因子,小鼠胰腺癌模型中通过 RNA 干扰下调 ZIP4 发挥肿瘤抑制作用,靶向这些下游效应子的治疗可能会成为新的有效治疗胰腺癌的方法。

PDX1 也显示出治疗胰腺癌、胰岛瘤和胰岛恶性肿瘤的作用。特殊设计的 RNA 干扰效应子平台,是具有生物功能的 shRNAPDX-1 脂质体复合物,能迅速降低小鼠胰腺癌异种移植模型的肿瘤容积、增加生存。需要进一步明确,根据胰腺癌中 ZIP4 和 PDX-1 的改变进行的靶向治疗的安全性和有效性。

总结

基因组测序具有改善胰腺癌诊断与治疗的巨大潜能。近期遗传学研究明确了一些胰腺癌新的标志和治疗靶点,但是现有检查方法实践性不强。由于胰腺癌远期预后差,鉴定其遗传学改变的需求非常迫切,发现新的胰腺癌遗传学改变对改善胰腺癌的诊断、药物剂量的精确性及发现新的治疗手段非常有帮助。

查看信源地址

编辑: 张莹

版权声明

本网站所有注明“来源:丁香园”的文字、图片和音视频资料,版权均属于丁香园所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:丁香园”。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。同时转载内容不代表本站立场。