個體化用藥方案在結直腸癌患者化療中的臨床應用進展

陳昕濤，高倩閩，李明明綜述，位 華審校

0 引 言

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是全球第三大常見癌癥，也是全球癌癥患者死亡的第四大原因，2019年估計新發病例超過14萬［1］。我國CRC 每年估算新發和死亡病例分別為37.6 萬例和19.1 萬例［2］，雖然發病率和病死率均居我國癌癥第5 位，但死亡與新發病例比值（50.8%）明顯高于美國（36.6%）細胞毒性化療仍是CRC 的主要治療手段之一。目前，CRC 的化療涉及各種活性藥物，包括非靶向細胞毒性化療藥物（如5-氟尿嘧啶（5-FU）類藥物與伊立替康）以及靶向細胞毒性藥物（如奧沙利鉑、西妥昔單抗、貝伐單抗、帕尼單抗和瑞格非尼）。其中，非靶向藥物的使用最為廣泛，被美國國家綜合癌癥網（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）CRC 指南推薦為CRC 輔助化療的一線用藥［3］。在臨床實踐中，由于自身基因與環境因素的差異，不同人群在接受細胞毒性化療后，有效性、安全性存在很大差異［4］。目前臨床應用的預測有效性及安全性的標志物雖然對臨床有一定幫助，但由于大多為通過回顧性研究發現，缺乏前瞻性的臨床試驗的驗證以及證據等級不足，造成了如何充分合理的應用這些標志物來制定個體化化療方案以提高化療的安全性與有效性難以有明確的結論，從而嚴重制約了個體化用藥的推廣。本文將在概述CRC常用化療藥物個體化治療現狀基礎上，著重探討已經應用于臨床個體化治療的標志物或指標的研究情況，以期為未來可推進的個體化化療方案的研究提供更好的依據和方向。

1 5-FU類藥物個體化治療的應用現狀

1.1 5-FU 類藥物相關背景5-FU 類藥物已經運用于包括乳腺癌、CRC、胰腺癌和胃癌在內的多種癌癥的治療，是臨床最常用的處方抗癌藥物之一［5］。2012年，美國NCCN 指南將卡培他濱聯合奧沙利鉑方案修改為結腸癌輔助化療的Ⅰ類推薦方案，卡培他濱單藥亦成為Ⅰ類推薦和優選方案用于早期直腸癌同步放化療［3］。盡管有確切的療效，但在氟嘧啶類藥物5-FU 和卡培他濱當前的藥物指導中無基于個體化治療的推薦劑量。同時，相當比例患者因氟尿嘧啶類藥物相關毒性而產生嚴重的不良反應［6］。如在Ⅲ期轉移性CRC的研究中，30%～40%患者在接受5-FU 或卡培他濱單藥治療時出現嚴重不良反應（≥3級），主要包括腹瀉，黏膜炎，骨髓抑制和手足綜合征［7］，嚴重不良反應通常與中斷甚至停止的有效抗癌治療有關。不良反應發生后通常需要住院治療，這也增加了醫療成本。同時，嚴重的5-FU相關毒性導致約0.5%～1%的患者死亡［8-9］。

卡培他濱經羧酸酯酶生成5’-DFCR，再經胞苷脫氨酶作用產生5’-DFUR，在腫瘤相關性血管因子胸苷磷酸化酶作用下轉化為5-FU。5-FU 類藥物主要作用于DNA合成期（S期）［10］。通過抑制胸苷酸合成酶（thymidylate systhase，TS），阻礙DNA 合成，達到抗腫瘤作用［11］。5-FU 只有小部分（1%～5%）在細胞內轉化為細胞毒性代謝物氟脫氧尿苷一磷酸、氟脫氧尿苷三磷酸、氟尿苷和三磷酸。除此之外，5-FU 的主要代謝酶二氫嘧啶脫氫酶（dihydropyrimidine dehydrogenase，DPYD）可將5-FU 給藥劑量的80%轉化為無活性代謝物5，6-二氫-5-氟尿嘧啶，這使 得DPYD 酶成為5-FU 失活的速 率控制酶［12］。DPYD 酶主要在肝中表達，同時肝也是5-FU 代謝的主要部位。由于5-FU 類藥物的有效性和毒性與其在體內暴露水平直接相關，所以目前發現的絕大多數預測其有效性或安全性的生物標志物都直接或間接反應其藥物代謝過程。如直接反應血藥濃度的藥代動力學指標，以及間接反應藥物代謝酶水平（或活性）的基因多態性等。

1.2 5-FU 時間濃度曲線下面積5-FU 給藥傳統上是根據體表面積（body surface area，BSA）確定。大量證據表明，基于BSA 的劑量與廣泛的個體藥代動力學變異性有關，從而導致5-FU 暴露有顯著差異。因此，相同劑量的5-FU 用于不同的患者常導致藥物暴露不足或過多。5-FU 治療藥物監測（therapeutic drug monitoring，TDM）的療效已在兩項多中心隨機試驗中得到驗證，與基于BSA 的劑量相比，藥物動力學引導劑量可顯著降低3 級或4 級毒性并提高藥物有效率［13-14］。5-FU 的ROC 曲線下方的面積大小（area under curve，AUC）被認為是與5-FU 功效和毒性最相關的藥代動力學參數。PK 變異性受各種因素的影響，如年齡、性別、疾病進展情況、器官功能、藥物間相互作用等。有研究表明，AUC 在18～28 mg×h/L 之間為最佳范圍。該研究中在先基于BSA給藥，后依據PK 引導5-FU 給藥調整劑量。通過評估5-FU 相關毒性與藥物暴露的關系，患者的1 級和2 級毒性發生率顯著降低，但對于3 級或4 級毒性差異并不顯著，這可能是與高級別毒性的發生率低有關［15］。Patel 等［16］對70例CRC 患者進行前瞻性臨床實驗，患者第1周期接受mFOLFOX6方案（奧沙利鉑85 mg/m2，甲酰四氫葉酸200-400 mg/m2，5-FU 400 mg/m2推注，5-FU 2400 mg/m2泵射），從第2周期開始，根據前一周期的AUC 的結果調整5-FU 泵注劑量，將AUC控制在20～25 mg×h/L范圍內，以此持續5個周期，結果與歷史文獻非PK 引導的治療效果相比，PK 引導mFOLFOX6 治療的患者雖然3 級或4 級中性粒細胞減少的發生率相似（33%與25%～50%），然而3 級或4 級腹瀉（12%下降至5.6%）和3級或4級黏膜炎（15%下降至1.9%）的發病率降低。

PK 引導劑量可改善CRC 患者中基于5-FU 化學療法的耐受性。盡管有效實施5-FU TDM 存在一些障礙，如采樣時間不易掌控、劑量不足導致療效不佳等，但由于其他表型標志物的發現，如血漿尿嘧啶濃度最近已被證明是氟嘧啶相關毒性的良好預測因子［17］，將其與5-FU TDM 聯合使用可能會進一步提高患者的安全性。

1.3 DPYD*2A 基因型據估計，有3%～8%的人群部分缺乏DPYD 酶，具有較低酶活性的人群約達50%［18］。DPYD 酶缺失或活性降低通常是由DPYD遺傳多態性引起的，DPYD*2A（IVS14+1G>A；c.1905+1G>A；rs3918290）基因多態性可導致DNA 在轉錄時跳過外顯子14，缺失165個堿基對，最終降低DPYD 酶的催化活性［19］。DPYD 的雜合攜帶者具有部分DPYD 酶缺陷，當這些部分DPYD 酶缺乏的患者用標準劑量的氟嘧啶治療時，通常由于過度暴露于毒性水平的5-FU 及其代謝物，因而增加其發生嚴重治療相關毒性的風險［20］。Deenen 等［21］通過前瞻性臨床試驗證明，基于DPYD*2A 突變引導劑量的卡培他濱化療可在不影響有效性的情況下，提高化療的安全性與經濟性。該研究將2038例接受5-FU 類藥物化療的CRC 患者在開始治療前進行了DPYD*2A 的前瞻性基因分型，分為野生型、雜合子突變型與純合子突變型，并根據DPYD 酶活性和5-FU 藥代動力學相關性制定用藥劑量：DPYD*2A 雜合子突變型患者由一般初始劑量1250 mg/m2減少50%，純合子突變型減少85%。結果表明，DPYD*2A 與氟嘧啶化療引起的毒性密切相關，通過DPYD*2A 基因型指導用藥可顯著提高氟嘧啶治療的安全性及有效性，同時對患者預先進行基因分型可以節省用藥成本。

1.4 TYMS 3R/3R 基因型TYMS 基因編碼胸苷酸合成酶（thymidylate synthase，TS）為5-FU 靶向酶。TYMS的啟動子增強子區含有的28個可變數目的串聯重復序列多態性堿基對，通常以雙鏈（2R）或三聯體（3R）形式存在，其中3R 等位基因與TS 表達相關，3R/3R 基因型的患者5-FU 毒性和有效性將降低［22］。亞洲人群中3R/3R 是優勢基因型（67%），約為高加索人的2 倍（38%）［23］。劑量限制性毒性（dose-limiting toxicities，DLT）定義為任何與藥物相關的3 級或更高毒性。Soo 等［24］進行前瞻性臨床試驗對23例CRC 患者進行基因分型分為2組，其中18例3R/3R 為A 組，3例2R/3R 和2例2R/2R 為B 組。2 組患者口服卡培他濱2 次/d，起始劑量1250 mg/m2，逐漸增加至1375 mg/m2，1500 mg/m2，1625 mg/m2和1750 mg/m2，持續14 d，然后停藥7 d，試驗持續8個周期。B 組因患者依從性不高提前結束試驗。A組患者進一步分為每3例1 小組，每小組若無人出現DLT則進一步增加劑量。結果顯示3R/3R患者的最大耐受和推薦劑量為1625 mg/m2和1500 mg/m2。該實驗通過調整用藥劑量發現了不同基因型的患者的最佳耐受劑量，結果較一般觀察性臨床實驗有更高的應用價值。

2 伊立替康個體化治療的應用現狀

2.1 伊利替康藥物相關背景伊立替康主要用于晚期CRC 治療，轉移性CRC 患者常用的FOLFIRI 方案包含伊立替康、5-FU、亞葉酸鈣；當伊利替康與貝伐單抗聯合使用時，是轉移性CRC 患者的標準一線治療方案之一。伊立替康是半合成水溶性喜樹堿的衍生物，在體內轉化為活性代謝物7-乙基-10-羥基喜樹堿（SN-38），SN-38為DNA拓撲異構酶Ⅰ的抑制劑，其與DNA 結合形成復合物，從而中斷腫瘤細胞DNA 復制及抑制RNA 形成。通過肝中的尿苷二磷酸葡糖醛酸糖基轉移酶（UDP-glucuronosyltransferase，UGT）的葡萄糖醛酸化，SN-38 進一步被解毒成無活性代謝物SN-38G。SN-38 與SN-38G 的葡萄糖醛酸化是伊立替康代謝和解毒的決定性步驟［25］。

2.2 UGT1A1 * 6TA/6TA 基因型UGT1A1 啟 動子TATA 盒中的重復數的不同可影響UGT1A1 的表達。6個TA 重復代表UGT1A1基因最常見的等位基因（UGT1A1*1，野生型），7個TA 重復代表變異等位基因（UGT1A1*28，突變型）。對于使用FOLFIRI 加貝伐單抗作為一線用藥的CRC 患者，UGT1A1 啟動子多態性分型可以用于指導伊立替康的劑量。Yeh等［26］進行前瞻性研究將400例mCRC 患者隨機分為實驗組和對照組，對照組患者接受常規FOLFIRI 方案，按標準伊立替康的劑量治療，即第1 天貝伐單抗：5 mg/kg 2 h 靜脈注射，伊立替康：180 mg/m22 h靜脈注射，亞葉酸鈣：200 mg/m22 h 以上靜脈注射，5-FU：2800 mg/m246 h 靜脈注射，每2周重復1 次。UGT1A1*6TA/6TA 基因型在標準方案基礎上，在兩個治療周期后，依據NCI-CTCAE 4.0 觀察血液學或非血液學的不良反應評估不良反應（adverse event，AE）。若AE 低于2 級，則劑量每次增加30 mg/m2。此基因型伊立替康的最大估計劑量為260 mg/m2。依據同樣的方法UGT1A1*6TA/7TA 基因型為240 mg/m2，UGT1A1*7TA/7TA 基因型估計最大耐受劑量為180 mg/m2。

2.3 UGT1A1 * 28 基因型伊立替康的主要不良反應為中性粒細胞減少，其與UGT1A1（尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶1A1）基因變異相關［27］。SN-38與UGT1A1 結合生成SN-38G。UGT1A1 啟動子區域的TATA 序列中的二核苷酸重復多態性7TAA（命名為UGT1A1*28）與較低的SN-38 葡萄糖醛酸化率有關［28］。Hoskins 等［27］證實UGT1A1*28 等位基因減少使UGT1A1 介導的SN-38 失活，SN-38 是伊立替康的活性代謝產物，與嚴重的中性粒細胞減少有關。Toffoli 等［29］進行前瞻 性研究合 理地假設UGT1A1*1/*1 和UGT1A1*1/*28 基因型患者能夠耐受超過標準劑量伊立替康進行治療。該Ⅰ期臨床試驗根據患者是否出現DLT（本實驗中定義為≥4 級血液學毒性或≥3 級非血液學毒性）以確定伊立替康的安全劑量，該研究的48例患者中，25例患者基因型為UGT1A1*1/*1，23例患者基因型為UGT1A1*1/*28，伊立替康的劑量依260、310、370 mg/m2逐漸遞增。實驗采取“3＋3”設計，兩個基因型中每個劑量水平分配3例患者，若患者未出現DLT，則劑量逐漸增加，同時增加3例患者在下一劑量中進行治療。若3例患者中的1例觀察到DLT，則另外3例患者以相同劑量水平治療，并且在6例患者中僅有1例發生DLT時才繼續增加至下一劑量水平，若在任何劑量水平治療的3例患者中存在1例以上出現DLT，則停止遞增劑量。結果表明，與標準劑量180 mg/m2相比，基因型為UGT1A1*1/*28 的患者伊立替康的最大耐受劑量為260 mg/m2和基因型為UGT1A1*1/*1的患者伊立替康的最大耐受劑量為310 mg/m2。在劑量增加的情況下中性粒細胞減少、腹瀉、心律失常、黏膜炎癥等不良反應并未增加。

3 基于膠原凝膠藥物敏感性藥物實驗的個體化治療應用現狀

膠原凝膠液滴嵌入培養藥物敏感性試驗（CDDST）可對CRC 一線治療方案（FOLFOX/ FOLFIRI）進行個體化指導，改善無法手術切除的CRC 患者預后。Ochiai［30］等從120例未接受術前化療的CRC 患者中獲取腫瘤標本，通過處理將腫瘤細胞包埋在凝膠中，將凝膠分別培養在FOLFOX 方案（5-FU，6 μg/mL；1-0HP，0.2 μg/mL）和FOLFIRI 方案（5-FU，6.0 μg/mL；SN-38，0.2 μg/mL）的培養基中，在37℃下培養24 h。除去含有抗癌藥物的培養基后，在無血清培養基（PCM-2 TM，Kurabo Japan）中另外培養7 d，以防止成纖維細胞的生長，并用成像比色定量方法（Primage TM，Kurabo Japan）對活細胞進行計數。計算藥物處理組和未接受藥物處理的對照組之間的存活細胞比數，以增長率<0.8為藥物有效標準，記為應答組。該前瞻性實驗中，根據CD-DST 結果將120例患者分為四組：FOLFOX 和FOLFIRI 雙應答組（53例）、FOLFOX 應答組（8例）、FOLFIRI 應答組（8例）和不應答組（51例），結果顯示雙應答組和雙不應答組的中位生存期分別為1128 d 和810 d；39例無法手術切除的CRC 患者最終接受化療，其中雙應答組21例、FOLFOX 應答組3例、FOLFIRI 應答組2例、雙不應答組13例。28例患者適用一線方案治療，11例不適用于的一線方案治療，不適用于一線治療方案的患者均接受FOLFOX 方案，具體為22例患者接受FOLFOX 化療方案，15例患者接受FOLFIRI 化療方案，2例患者同時接受兩種方案。適用于一線方案治療的患者和不適用于一線方案治療的患者的中位生存期分別為960 d 和506 d（P=0.218）。在雙應答組中，17例適用于一線方案治療的患者和4例不適用于一線方案的患者的中位生存期分別為1044 d 和1073 d（P=0.793），以上均無統計學意義。在雙不應答組中，8例適用于一線方案治療的患者和5例不適用于一線方案治療的患者的中位生存期分別為810 d和337 d（P=0.036），有統計學意義。因此，對于無法切除的CRC 患者，通過CD-DST 確定患者特別是雙不應答患的一線方案，以及改善預后具有重要作用。

4 結 語

目前，隨著CRC個體化治療的生物標志物相繼發現，個性化治療的方法也得到了擴充與發展。多個種類、數量巨大的化療標志物、指標的發現提高結直腸癌患者化療的有效性與安全性，但臨床實踐中，只有很少的一部分被實際運用于CRC 的個體化化療中［31-32］。隨著精準醫學的迅速發展，以每位患者為核心的精準治療必然是未來醫學的發展趨勢，即通過結合單獨個體的具體情況進行個體化治療，提高療效和減少不良反應的發生率。個體化治療有許多方面值得進一步關注和深入，首先，目前發現的標志物大部分與不良反應有關，而有關療效的標志物發現較少，這可能與療效標志物觀測時間較長有關。其次，雖然已經發現了較多的生物標志物，但用于臨床卻少之又少，一方面由于患者個體差異，除DPYD 外，有其他的代謝酶也參與了5-FU的代謝，基于DPYD 變異等位基因患者研究數據而制定的推薦劑量可能不適合所有患者。另一方面，目前基因標志物的相關研究大多基于歐美人群，是否適合國內人群還需進一步驗證，因此需要對其他基因變異體的頻率與臨床相關性進行更多的研究。因此，CRC 患者個體化治療的應用現狀及生物標志物在其中發揮的作用和存在的不足對于我們更好地認識生物標志物的作用，更好地進行相關研究，促進個體化精準治療的發展有著重要的作用［13，33］。如上所述，生物標志物引導劑量的臨床效用的前瞻性研究的數量仍然有限，距離真正大規模推廣于臨床還有一段距離。隨著各類組學技術的發展，預測的準確度進一步提高，關于CRC 患者個體化治療將會體現出越來越明顯的優勢。