肝激酶 B 1在肺癌中的研究進展

牛甫 綜述，劉風玲審校

河北醫科大學第四醫院化療科，石家莊0500000

肺癌是臨床中常見的惡性腫瘤，且是導致惡性腫瘤患者病死的主要原因。據統計，2012年全球新增肺癌患者約180萬例，死亡約160萬例[1]。絕大多數肺癌患者在確診時已進入晚期階段，化療是其主要的治療手段。近年來，基因靶向治療及免疫治療改變了肺癌的管理模式，臨床醫學仍在繼續探索，并試圖尋找使患者更獲益的治療方法[2]。肝激酶 B1（serine/threonine kinase 11，STK11，也稱LKB1），也稱為絲氨酸/蘇氨酸激酶11，在Peutz-Jeghers綜合征患者中首次被發現。LKB1與惡性腫瘤的發展具有密切關系，通常被認為是腫瘤抑制因子。LKB1可抑制惡性腫瘤細胞的生長，促進細胞凋亡，抑制腫瘤的轉移和血管生成，LKB1的體細胞突變常發生于肺癌。據報道，肺癌中LKB1的突變率高達30%[3]。本文對LKB1與肺癌發生、預后、抗藥性及治療的關系作一綜述。

1 LKB 1與肺癌發生

LKB1是一種必需的絲氨酸/蘇氨酸激酶，可以調節細胞的各種生物學過程，如細胞代謝、細胞極性及細胞增殖和遷移。LKB1基因位于人類染色體19p13.3上，基因跨度為23 kb，含有9個外顯子和11個內含子，轉錄方向從端粒到著絲點。人體中幾乎所有的組織中均有LKB1mRNA的表達，并且在上皮、睪丸生精小管和肝臟等組織中的表達水平較高。胎兒組織中LKB1mRNA的表達水平高于成人組織，腫瘤組織中LKB1mRNA的表達水平高于正常組織[4]。

LKB1失活在肺腺癌中約占30%，目前有關LKB1在肺癌發生中的作用機制有多種[5]。研究較為成熟的機制是LKB1可以通過磷酸化包括AMP活化的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）在內的多種底物調控非小細胞肺癌的發生和轉移[6]。Li等[7]研究發現，微小 RNA-93（mircoRNA-93，miRNA-93）與LKB1的表達有關，該研究采用miRNA-93過表達質粒和miRNA-93沉默質粒分別轉染肺癌細胞以產生穩定的miRNA-93過表達和miRNA-93敲除的細胞，然后分析miRNA-93對細胞增殖、遷移和侵襲的影響，結果提示miRNA-93上調會促進細胞增殖、遷移和侵襲，而miRNA-93下調會抑制上述過程。蛋白質印跡（Western blot）分析結果表明，miRNA-93通過抑制LKB1、磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homology，PTEN）和p21的表達，并激活磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）信號通路實現這一過程。Song等[8]研究發現，LKB1可通過抑制聲波刺猬信號分子（sonic hedgehog signaling molecule，SHH）信號通路，抑制肺癌細胞增殖并誘導其凋亡。SHH信號通路由配體SHH與受體patched（PTCH）相互結合而啟動。在正常情況下，PTCH可抑制smoothened（SMO）的活性；當PTCH與SHH結合時，PTCH對SMO的抑制作用被解除，Smo通過轉錄因子膠質瘤相關癌基因（glioma-associated oncogene，GLI）將信號轉導至細胞核，調控SHH信號通路。SHH信號通路可以調控細胞增殖、遷移和分化等多種細胞生物學過程，SHH信號通路調控失常可能會導致惡性腫瘤的發生和發展。應用Western blot法檢測LKB1對SHH信號通路關鍵分子的影響，結果發現，沉默LKB1表達后，SHH、PTCH、SMO、GLI1的表達水平均升高，表明LKB1沉默可以激活SHH信號通路。同時，LKB1過表達后SHH、PTCH、SMO和GLI1的表達水平均降低，說明LKB1過表達可以抑制SHH信號通路。

2 LKB 1與肺癌預后

雖然關于LKB1生物學作用的證據正在積累，但其對晚期非小細胞肺癌患者預后的意義尚未清楚。Xiao等[9]一項納入14項研究共1915例實體瘤患者的Meta分析結果顯示，在亞洲地區，LKB1表達下調與總生存期（overall survival，OS）短密切相關，尤其在肺癌中最為明顯。該研究還表明，LKB1表達下調與腫瘤大小、淋巴結轉移和TNM分期有關。這些結果表明實體瘤患者的LKB1表達下調可能與預后不良有關，并可作為預后不良的潛在預測指標。

3 LKB 1與肺癌抗藥性

Jin等[10]研究發現，谷氨酸脫氫酶1（glutamate dehydrogenase 1，GDH1）在LKB1缺乏的肺癌中具有抗凋亡和促轉移的作用。GDH1的產物α酮戊二酸（α-ketoglutaric acid，α-KG）通過增強其與底物AMPK的結合，促進對凋亡的抵抗。AMPK的激活主要依賴于鈣/鈣調蛋白依賴的蛋白激酶激酶2（calcium/calmodulin dependent protein kinase kinase 2，CamKK2）。Yao 等[11]研究發現耐輻射細胞株A549R和H1299R均具有間充質干細胞特征，且具有較強的侵襲和遷移能力。A549R和H1299R細胞減弱了LKB1-鹽誘導激酶1（salt inducible kinase 1，SIK1）信號，導致鋅指E盒結合同源框1（zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1）[一種驅動上皮細胞-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的轉錄因子]的表達上調。LKB1在A549R細胞中的重新表達逆轉了EMT表型，而在H1299R細胞中，LKB1的敲低促進了EMT表型。此外，LKB1在A549細胞中的再表達增加了放射敏感性，而H1299細胞中LKB1的敲低降低了放射敏感性。該研究結果表明，減弱LKB1-SIK1信號可促進非小細胞肺癌細胞的EMT，并降低放射敏感性。Bonanno等[12]回顧性分析了98例非小細胞肺癌患者組織樣本中LKB1的表達情況，結果發現，負/弱LKB1表達的患者在化療中加入貝伐珠單抗并無明顯獲益，而中/強LKB1表達的患者接受貝伐珠單抗化療后死亡風險明顯降低。Zhang等[13]研究分析了LKB1突變是否會改變非小細胞肺癌對絲裂原活化的細胞外信號調節激酶（mitogenactivated extracellular signal-regulated kinase，MEK）抑制劑司美替尼的敏感性，結果發現LKB1失活會導致MEK/胞外信號調節激酶（extracellular signalregulated kinase，ERK）/促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路受到抑制，從而降低了對司美替尼的敏感性。

4 LKB 1與肺癌治療

4.1 激活AMPK通路

研究顯示，二甲雙胍可通過激活AMPK顯著抑制非小細胞肺癌細胞的增殖，誘導細胞凋亡，并阻斷細胞周期[14]。目前較多的臨床前數據支持二甲雙胍在肺癌治療中的輔助作用，例如聯合化療或靶向藥物治療。Moro等[15]研究發現，二甲雙胍在KRAS/LKB1共突變腫瘤中與順鉑具有協同作用，且可以延緩對順鉑的耐藥。一項多中心、開放研究分析了二甲雙胍聯合厄洛替尼對Ⅳ期非小細胞肺癌患者的治療效果，結果表明，二甲雙胍與厄洛替尼聯合使用時，推薦二甲雙胍劑量的Ⅱ期臨床參考用藥為1500 mg/d，與150 mg厄洛替尼聯合使用[16]。基于二甲雙胍具有良好的安全性，且成本較低，Parikh等[17]進行了一項單臂Ⅱ期臨床試驗，評估二甲雙胍與標準鉑類雙重化療聯合治療非糖尿病、晚期、非鱗狀非小細胞肺癌，結果發現，二甲雙胍用于晚期非小細胞肺癌的化療是安全的，但并未顯著改善臨床治療效果，該研究結果可能受樣本量較小的限制，需要加大樣本量進一步研究。

4.2 抑制氨基甲酸酯合成酶 1

?eliktas等[18]研究了45個肺腺癌細胞系的蛋白質組圖譜，結果發現，氨基甲酸酯合成酶1（carbamoyl-phosphate synthase 1，CPS1）在LKB1失活的肺腺癌細胞系中明顯過表達。CPS1是一種多域線粒體酶蛋白，可催化尿素循環的第一步，用于氨的解毒和處理。Kaufman等[19]對與LKB1丟失相關的基因的表達特征進行了分析，證明包含CPS1在內的16個基因能夠準確預測LKB1的失活狀態。Skoulidis等[20]對KRAS突變型肺腺癌的基因組、轉錄組和蛋白質組學進行了綜合分析，結果顯示，CPS1是在KRAS和LKB1突變的肺腺癌中過表達的基因之一。Liu等[21]研究指出，LKB1突變型肺癌患者在核苷酸生物合成途徑中是脆弱的，對脫氧胸苷酸激酶抑制劑較為敏感。因此，靶向CPS1聯合脫氧胸苷酸激酶抑制劑在LKB1滅活中可能具有很好的治療潛力，逆轉錄聚合酶鏈反應（reverse transcriptase-polymerase chain reaction，RT-PCR）結果提示，CPS1敲除可能會抑制JAK/信號轉導及轉錄激活因子（signal transduction and activator of transcription，STAT）通路。由于白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）/JAK/STAT信號軸在細胞增殖、存活、侵襲、化學抗性、免疫抑制等方面發揮重要作用，靶向CPS1可能改變腫瘤微環境，提高免疫治療的效果。該研究的潛在局限性是缺乏CPS1抑制劑，目前尚不能應用于臨床。

4.3 抑制細胞周期檢查點激酶 1

LKB1突變的肺癌患者具有更高的DNA損傷率，導致對細胞周期檢查點激酶1（checkpoint kinase 1，CHK1）功能的依賴性增加。CHK1是一種重要的細胞周期檢查點激酶，可以在DNA損傷時停止細胞周期運行，為DNA損傷的修復提供時間，如果DNA損傷無法修復，細胞就開始凋亡。基于此，許多研究者主張使用CHK1抑制劑結合誘導DNA損傷（通過輻照或抗代謝）作為一種潛在的抗腫瘤治療方法。Liu等[22]研究采用CHK1抑制劑AZD7762聯合DNA合成抑制劑吉西他濱（低劑量）治療LKB1缺乏的肺癌患者，結果顯示患者的腫瘤體積縮小。與傳統化療方法不同的是，這項研究還證明了AZD7762與吉西他濱聯合使用時，吉西他濱的使用劑量較低，但該研究結果需要更多的臨床試驗證實。

4.4 抑制極光激酶 A

研究顯示，極光激酶A（aurora kinase A，AURKA）可以直接與LKB1相互作用，進而阻斷LKB1/假激酶樣銜接蛋白（STE20 related adaptor alpha，STRAD）/腳手架蛋白MO25復合物的組合，以及LKB1與AMPK的相互作用，從而阻滯LKB1/AMPK信號通路，減弱LKB1的腫瘤抑制作用[23]。AURKA作為一種與細胞周期有關的絲氨酸/蘇氨酸激酶，在各種惡性腫瘤中均有表達，尤其是在乳腺癌和前列腺癌中。AURKA的生物學功能與有絲分裂期的中心體成熟和分離有關，可以調節紡錘體的形成和穩定性，形成非整倍體，這是許多腫瘤的特征。此外，AURKA在腫瘤發生的過程中還具有許多其他的生物學功能，如通過直接磷酸化雌激素受體使他莫昔芬產生耐藥性，通過調控組蛋白修飾促進EMT表型轉化等[24]。近年來，越來越多的AURKA抑制劑的研發處于臨床前階段或臨床階段，MLN8237是第二代AURKA抑制劑，最近已進入第Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗。在彌漫性大B細胞淋巴瘤中，MLN8237與利妥昔單抗（一種CD20單克隆抗體）結合可顯著降低腫瘤負荷，提示與靶向藥物具有協同作用，AURKA抑制劑也可能激活非小細胞肺癌中LKB1/AMPK腫瘤抑制軸，與表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）或MEK抑制劑具有協同作用。

4.5 抑制Na-K-ATP酶的活性

Kim等[25]研究了LKB1突變肺癌細胞對多種藥物的反應，該研究使用了從NCI60腫瘤細胞系數據中公開的高通量藥物篩選數據。結果發現，LKB1缺乏的細胞對地高辛敏感，地高辛可通過抑制Na-K-ATP酶的活性抑制腫瘤細胞增殖，但由于缺乏生物標志物，無法識別最有可能受益于地高辛治療的患者，因此尚未于臨床應用。

4.6 免疫

許多致癌基因促進了免疫逃逸，削弱了免疫治療的有效性。研究發現，LKB1缺失可對KRAS驅動的非小細胞肺癌小鼠模型的免疫微環境造成一定的影響，LKB1基因缺失導致中性粒細胞積累，同時增加了T淋巴細胞衰竭標志物和促腫瘤細胞因子的表達[26]。在LKB1缺乏的小鼠和人類腫瘤中，浸潤淋巴細胞的數量較少。LKB1滅活突變與小鼠和肺癌患者腫瘤以及腫瘤來源細胞系中程序性死亡受體配體 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）的表達減少有關。PD-1靶向抗體對LKB1缺乏的腫瘤無效。相比之下，采用一種IL-6中和抗體或一種中性粒細胞減少抗體治療LKB1缺乏的小鼠，其治療效果較好。

5 小結

LKB1作為一種腫瘤抑制因子，目前受到廣泛關注。肺癌的發生涉及多種基因的異常表達，近年來多種靶向藥物應用于臨床，給肺癌患者帶來生存獲益。LKB1基因是繼TP53和KRAS之后肺腺癌中第3個最常見的突變基因，雖然目前關于其功能及與肺癌發生、轉移、預后、治療的作用有了更多的認識，但其詳細的作用機制仍未完全明確，還需要更多的臨床數據。LKB1基因突變相關的靶向治療及免疫治療將會進一步促進肺癌的精準化治療，為肺癌患者帶來更大獲益。