PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制劑在轉移性結直腸癌中的研究進展

劉 琦，郝朗松※，張東興，王超宇，李沁宇，何 奎

(1.遵義醫科大學研究生院，貴州 遵義563000; 2.貴州省人民醫院普外科，貴陽550002)

結直腸癌(colorectal cancer，CRC)是全球范圍內最常見的惡性腫瘤之一，全球每年有60萬人死于此病，已成為世界上第三大惡性腫瘤，也是癌癥致死的第4大原因[1]。40%～50%的CRC患者會進展為轉移性結直腸癌(metastatic colorectal cancer，mCRC)[2]。由于國內缺乏完善的結腸癌篩查方案，導致大部分CRC患者在就診時已經發生轉移，15%～20%的CRC患者初次手術時已發生肝轉移，而術后2年肝轉移復發者高達50%[3]。基于常規治療方法不能有效改善mCRC患者的預后，分子靶向藥物應運而生。靶向藥物除明顯延長晚期患者的總生存期外[4-6]，其高度的特異性更是適應了當下精準治療的要求，但無論是單克隆抗體還是信號通路抑制劑，除天然耐藥患者外，單一藥物的使用均可能會導致患者獲得性耐藥和各種嚴重并發癥，使治療失敗。聯合靶向藥物治療是目前單靶向藥物治療效果欠佳的主要替代治療方案。

磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路在人類多種腫瘤中被異常激活，包括乳腺癌、胰腺癌、非小細胞肺癌、CRC等[7]，為提高mCRC患者的生存率，已開始對相關信號通路的靶向抑制劑進行深入研究。現就PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制劑在mCRC治療中的應用進展進行綜述。

1 PI3K/Akt/mTOR信號通路與mCRC的關系

目前，CRC治療方式的選擇主要依據疾病的分期，因此正確分期至關重要。研究表明，PI3K/Akt/mTOR通路的激活是從PIK3CA被跨膜酪氨酸激酶生長因子受體激活開始的，然后通過磷酸化和去磷酸化反應激活Akt，進而刺激結節硬化癥1(tuberous sclerosis 1，TSC1)/TSC2復合物生成Ras蛋白腦組織同源類似物，使Ras蛋白腦組織同源類似物激活mTOR；激活后的mTOR主要是通過mTORC1和mTORC2兩個復合物調控核糖體激酶P70s6k和真核細胞翻譯起始因子4 E結合蛋白1，然后分別控制特定亞組信使RNA的翻譯，進而調節蛋白質的合成，從而在細胞增殖、侵襲、轉移以及代謝等過程中發揮重要作用[8-9]。目前學術界認為，CRC進展加速是PI3K/Akt/mTOR信號通路的PIK3CA基因突變以及第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(gene of phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten，PTEN)表達丟失造成的，PIK3CA突變與CRC病灶的位置、組織分化程度以及免疫組織化學類型密切相關。研究顯示，PIK3CA突變可降低CRC腹膜轉移的危險[10]。KRAS突變被認為是mCRC患者產生獲得性表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor，EGFR)抗體耐藥性的主要驅動因素，而突變的BRAF、PIK3CA以及PTEN也已被證實存在于EGFR信號轉導途徑，多位點的基因突變導致腫瘤信號轉導的復雜性，這也就解釋了EGFR單克隆抗體靶向治療mCRC患者藥物使用時間延長與患者疾病進展時間未能形成明顯促進關系的原因，也正因為如此，單一分子靶向藥物作為一線用藥的進程被逐漸延長[11]。除此之外，缺氧誘導因子-1α作為mTORC1下游的調節單位，其蛋白水平的調控除受到環境氧濃度的影響外，也可通過干擾PI3K/Akt信號途徑中缺氧誘導因子-1α的表達，影響CRC細胞的增殖活性，從而降低CRC細胞的耐藥性，這也進一步證明了深入研究PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制劑的必要性。

2 PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制劑

PI3K/Akt/mTOR通路可通過多種分子機制在腫瘤細胞中異常激活，包括PIK3CA、PTEN、Akt、TSC1、TSC2、絲氨酸/蘇氨酸激酶11、mTOR等癌基因或腫瘤抑制基因的多種基因組改變，這些改變可發生在多種腫瘤類型中。通過研究PI3K/Akt/mTOR靶向通路抑制劑，從而阻斷信號通路的轉導，可能給難治性mCRC患者的治療帶來希望。臨床前期試驗支持PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制劑的潛在療效，目前抑制劑主要包括PI3K抑制劑、Akt抑制劑、mTOR抑制劑以及PI3K/mTOR雙重抑制劑4種。

2.1PI3K抑制劑 PI3K抑制劑作為治療惡性腫瘤的靶向藥物已逐漸獲得臨床認可。近年來已有10余種PI3K抑制劑問世，其中很多已成功進入臨床試驗階段。目前正在研究的PI3K抑制劑主要分為單純的泛特異性PI3K抑制劑、PI3K亞特異性抑制劑以及PI3K/mTOR雙重抑制劑。泛特異性PI3K抑制劑idelalisib(CAL-101)作為美國食品藥品管理局批準的首個PI3K抑制劑，現已廣泛用于復發/難治性慢性淋巴細胞白血病、濾泡性淋巴瘤以及小淋巴細胞淋巴瘤。Ⅲ期臨床試驗發現，CAL-101聯合利妥昔單抗治療復發性慢性淋巴細胞白血病的客觀緩解率為81%，隨后CAL-101/利妥昔單抗被批準用于復發性慢性淋巴細胞白血病的治療[12]。除此之外，匹拉利塞(pilaralisib、SAR245408、XL147)、Pictilisib(GDC-0941)、布帕利塞(buparlisib，BKM120)等也是目前較為常見的泛特異性PI3K抑制劑，其中Pictilisib是一種可口服吸收的選擇性PI3K抑制劑。Bhatia和Thiagarajan[13]發現，索拉非尼與GDC-0941聯合用藥在常氧和缺氧微環境下均能增強抑制CRC細胞生長活性，聯合用藥在短期和長期暴露下效果顯著。雖然泛特異性PI3K抑制劑較亞特異性PI3K抑制劑有望在特定條件下產生更大的靶向抑制效果，但由于泛特異性PI3K抑制劑和一些異位PI3K抑制劑對突變異構體缺乏選擇性，因而其治療范圍受到限制[14]。就目前的研究而言，無論單獨使用哪種PI3K抑制劑對mCRC患者進行治療效果均不顯著，這可能與線粒體向細胞膜特定區域移動，增強了腫瘤細胞遷移和侵襲的能力，從而導致患者病情迅速進展有關[15]。與此同時，PI3K抑制劑相關的不良反應如骨髓抑制、肝臟損害也凸顯出來。因此，在PI3K抑制劑的研發過程中需將線粒體的功能應答變化考慮在內，必須結合線粒體的變化情況治療惡性腫瘤。

2.2Akt抑制劑 Akt位于PI3K/Akt信號轉導通路的核心位置，其過度表達和激活通常與化療或放療耐藥性有關，雖然目前還未有Akt抑制劑在臨床上使用，但Akt相關的抑制劑已進入臨床試驗階段，如哌立福新(P)、MK-2206、GSK2141795、GDC-0068等。Bendell等[16]研究發現，未接受哌立福新的氟尿嘧啶耐藥的mCRC患者與接受哌立福新的氟尿嘧啶耐藥的mCRC患者的疾病進展時間分別為9.0周和17.6周，總生存期為6.5個月和15.1個月，且腹瀉、惡心、疲勞以及口腔炎等不良反應與常規化療藥相比未增加。

目前，MK-2206已通過胰腺實體瘤、腎細胞癌的Ⅱ期臨床試驗，安全性也得到了進一步的驗證[17-18]。LoRusso[7]通過體外培養原始CRC細胞，并使用MK-2206處理一定時間后發現，MK-2206能明顯抑制原始CRC細胞的生長，在臨床試驗中也得出類似的結論，證明MK-2206單一藥劑可在體外和體內發揮抗腫瘤活性。此外，在臨床試驗中還發現MK-2206能增強5-氟尿嘧啶的抗腫瘤活性[7]。Do等[19]認為，CRC的發生與PI3K/Akt/mTOR信號通路的失調相關，約60%的CRC病例發生Akt多途徑表達，這時單一用藥常會導致耐藥性，采用MK-2206與司美替尼聯合用藥治療該類患者發現，靶向調控未達到預先設定的標準。因此MK-2206的臨床應用還未有定論，關于其治療機制的研究還需要進一步探索。

2.3mTOR抑制劑 mTOR抑制劑主要包括雷帕霉素及其衍生物，其中第一代抑制劑西羅莫司(CCI-779)和依維莫司(RAD001)能特異性抑制mTORC1或同時抑制mTORC1和mTORC2，具有濃度和時間依賴性抑制多種腫瘤細胞的生長，增加腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，促進腫瘤細胞凋亡。雖然雷帕霉素類似物已獲得美國食品藥品管理局批準而用于腎細胞癌、胰腺神經內分泌腫瘤、結節性硬化癥以及絕經后晚期乳腺癌等的治療[20]，但用于mCRC患者還在臨床試驗階段。臨床前研究發現，西羅莫司可通過下調缺氧誘導因子-1α和血管內皮生長因子的表達，發揮抗CRC血管生成的作用[21]。另有研究證實，單用西羅莫司僅可以使38%(24/64)的KRAS突變的mCRC患者獲得疾病穩定，但中位生存期僅維持40 d；替西羅莫司與伊利替康聯合應用可使中位生存期由45 d提高至84 d[22]。替西羅莫司與血管內皮生長因子抑制劑貝伐單抗聯用還能改善存在PIK3CA突變和(或)PTEN丟失或突變的mCRC患者的部分緩解率和完全緩解率[23]。關于西羅莫司治療mCRC的報道較少，其臨床療效還需要進一步驗證。除此之外，單獨使用依維莫司在晚期mCRC患者中并無活性，試驗結果主要表現為患者對單一藥物耐藥性的增加，從客觀數據上來看，mCRC患者的總生存期并未顯著延長[23]。最新研究證實了伊立替康、帕尼單抗以及依維莫司聯合應用在Ⅰb/Ⅱ期臨床研究中的安全性和有效性，且能夠克服mCRC患者對EGFR抑制劑的抗性，對于KRAS野生型mCRC患者，部分緩解率可達到60%，疾病無進展生存時間由5.3個月升至6.4個月，總生存期的中位數由10.6個月上升至11.8個月[24]。但是無論是單藥還是聯合用藥，血小板減少、皮炎、口腔炎、低磷血癥仍然是第一代mTOR抑制劑常見的不良反應。

第一代mTOR抑制劑多為選擇性較差的mTORC1抑制劑。有研究認為，PI3K/Akt、胞外信號調節激酶/促分裂原活化的蛋白激酶通路的激活和負反饋抑制作用的弱化是由于缺乏選擇性的mTORC1抑制劑引起的，進而導致抗腫瘤效果顯著減弱[25]。目前正在研究的選擇性mTORC1/2 抑制劑、ATP競爭性mTOR激酶抑制劑以及具有mTOR抑制活性的天然中藥成分在此背景下應運而生。目前選擇性mTORC1/2抑制劑主要有pp242、ink128、Torin1、way-600以及AZD8055。Chen等[26]發現，AZD8055可通過抑制Akt和S6激酶1的磷酸化誘導G0/G1細胞周期停滯，從而抑制CRC細胞增殖并誘導其凋亡。國外研究報道，AZD8055聯合其他通路抑制劑作用于CRC細胞移植的小鼠模型，可增加抗腫瘤藥物的活性，且不良反應如惡心、黏膜炎等與其他mTOR抑制劑相似[27]。

2.4PI3K/mTOR 雙重抑制劑 PI3K/mTOR雙重抑制劑最初主要作為PI3K抑制劑使用。PI3K/mTOR雙重抑制劑與其他PI3K抑制劑的結構、底物特性、激活機制以及功能不同，其能同時抑制mTORC1和mTORC2，現主要用于針對mTOR高表達的腫瘤的分子靶向治療。目前研究的PI3K/mTOR雙重抑制劑包括PI103、NVPBEZ235、GSK2126458、SF1126等，PI-103是一種選擇性p110α的特異性抑制劑，能選擇性強效抑制mTORC1和mTORC2，且能夠抑制多種腫瘤細胞的增殖及侵襲[28]，雖未發現在mCRC中的作用，但在其他一些轉移性腫瘤細胞系如淋巴瘤、黑色素瘤、乳腺癌及肺癌中均顯示出抗增殖作用，但因PI-103水溶性較差而未能進入臨床研究[29]。NVP-BEZ235通過靶向mTOR復合物和p110的ATP結合位點抑制mTORC1/mTORC2和PI3K的α、β及γ亞基，導致PI3K/Akt途徑的完全阻斷。在臨床前期試驗中，NVPBEZ235作為單一藥物是有效的，與已形成體系的抗癌藥物(硼替佐米、長春新堿、多柔比星或美法侖)聯合應用效果更佳[30]。有研究發現，由NVP-BEZ235引起的CRC細胞增殖減少不是通過破壞線粒體的潛力實現的，而是通過顯著降低mTORC1的下游靶標真核細胞翻譯起始因子4E結合蛋白1(Thr70)和mTORC2的下游靶標Akt(Ser473)的磷酸化水平實現降低CRC細胞的增殖活性[31]。SF1126(Semafore)雖為LY294002的前體藥物，但更具水溶性、抗細胞增殖性及血管生成活性等臨床優勢[32]。

3 展 望

PI3K/Akt/mTOR信號通路在mCRC細胞的侵襲、細胞周期進程、血管形成及耐藥性產生中發揮重要作用，深入研究此信號通路作用靶點的抑制劑已成為當下靶向治療mCRC的重要方向。目前PI3K/Akt/mTOR通路抑制劑單藥或聯合其他化療藥或靶向藥物用于mCRC治療的試驗已取得了一些成果，但如何才能使mCRC患者的靶向治療最大限度地獲益還需要更深入的研究。目前腫瘤的免疫療法已獲得國際的高度認可，而新近研究發現，PI3K/Akt/mTOR通路的激活在T細胞免疫球蛋白結構域-4相關腫瘤進展中也發揮重要作用[33]。新輔助樹突狀細胞疫苗佐劑通過影響PI3K/Akt/mTOR以及其他腫瘤表面蛋白的相關通路而減弱體細胞突變，也可達到免疫治療的目的[34]。但這些發現是否為PI3K/Akt/mTOR通路抑制劑輔以免疫療法治療難治性mCRC患者奠定基礎尚不明確，還需要更多的臨床試驗進一步驗證。