HER-2在結直腸癌中的研究進展

陳 思 高 鋒

根據國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer,IARC)報道,2020年結直腸癌已經成為世界第三大常見癌癥以及第二大癌癥相關死因[1]。近年來,我國結直腸癌總體發生率與病死率也呈現明顯上升趨勢,結直腸癌新發病例數近38萬例,位于男性第5位和女性第4位,死亡病例數近19萬例,男、女性病死率均位于第5位[2]。目前,針對結直腸癌的治療靶點的研究相對滯后,缺乏特異的靶向藥物。雖然西妥昔單抗(Cetuximab)和帕尼單抗(Panitumumab)等針對表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)的單克隆抗體可以改善結直腸癌患者的預后,但仍有一部分患者會產生獲得性耐藥[3]。據報道,1%～6%的結直腸癌患者出現人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER-2)擴增或者過表達,且在大鼠肉瘤病毒癌基因(ratsarcoma viral oncogene,RAS)/鼠類肉瘤濾過性病毒致癌基因同源體B1(v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B,BRAF)野生型結直腸癌患者中,HER-2擴增率進一步提高[4,5]。

作為人表皮生長因子受體家族(human epidermal growth factor receptor,HER家族)成員之一, HER-2下游信號通路的替代激活可使患者對EGFR靶向治療產生耐藥[6,7]。HERACLES和 MyPathway等一系列臨床試驗對臨床晚期和轉移性結直腸癌(metastatic colorectal cancer,mCRC)患者進行了靶向HER-2的療效觀察,結果表明,HER-2擴增的mCRC患者可從HER-2靶向聯合治療中獲益,提示HER-2是結直腸癌治療的潛在靶點[8, 9]。但是有關評估HER-2在結直腸癌中臨床應用價值的報道相對較少,且存在爭議。本文就HER-2在結直腸癌發生、發展中的分子機制,以及在檢測、預后和靶點治療等方面的研究進展進行綜述,以期為后續研究提供參考依據和理論基礎。

一、HER-2在結直腸癌中的分子生物學

HER-2是由位于17q12染色體上原癌基因HER-2(ERBB2)編碼的一種185kDa的跨膜酪氨酸激酶受體,由胞外區、跨膜區以及含有酪氨酸激酶活性的胞內區組成。作為表皮生長因子受體家族成員之一,HER-2沒有已知的配體,它可以與自身或者與HER家族其他成員,包括HER-1(EGFR/ERBB1)、HER-3(ERBB3)和HER-4(ERBB4),形成同源或者異源二聚體。當HER-2過表達和擴增時,二聚體位于細胞質內酪氨酸殘基發生自磷酸化,啟動下游絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase,MAPK)、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/雷帕霉素機能靶蛋白(mechanistic target of rapamycin, mTOR)以及Janus激酶(Janus kinase,JAK)/信號轉導和轉錄活化因子(signal transducers and activators of transcription,STAT)等信號通路,抑制細胞凋亡并且促進細胞增殖和腫瘤發生,此外HER-2體細胞激活突變也可通過多種機制增強激酶活性。

HER-2的致癌性激活可由基因擴增或突變引起,其中基因擴增為主要表現形式。在臨床診療中,HER-2基因擴增或HER-2蛋白過表達統稱為HER-2陽性。有研究表明,32%的HER-2陽性結直腸癌患者具有常規免疫組織化學(immunohistochemistry,IHC)或熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization,FISH)無法檢測到的點突變(堿基替換、插入和缺失)[10]。值得關注是,在西妥昔單抗耐藥以及臨床無反應的KRAS野生型患者中HER-2陽性率較高,HER-2的致癌性激活可能是結直腸癌患者EGFR靶向治療天然耐藥或獲得性耐藥機制之一,上調的 HER-2可使MAPK等信號通路級聯,導致腫瘤進展[11]。因此,HER-2作為研究熱點有望成為結直腸癌臨床新的生物學標志物及治療靶點。

二、常用的HER-2檢測方法

目前臨床HER-2的常規檢測方法是免疫組織化學(immunohistochemical,IHC)與熒光原位雜交技術(fluorescence in situ hybridization,FISH),前者主要用于HER-2蛋白過表達的篩檢,而后者則可用來進一步明確HER-2基因擴增狀況[12]。臨床可采用IHC對結直腸癌患者進行HER-2過表達篩查,以降低檢測成本。一項Meta分析表明,結直腸癌HER-2 IHC敏感度和特異性分別為71%和96%[13]。FISH采用熒光標記的HER2 DNA探針與樣品雜交,將17號染色體著絲粒計數探針(chromosome 17 centromere,CEP17)作為參照,通過相對定量的方式反映HER-2基因是否存在擴增,該方法的特異性高,是HER-2檢測的金標準。因此,臨床對于患者HER-2狀態的判定不能只參照IHC結果,還需借助于FISH檢測結果進行聯合判斷。

除了IHC和FISH,HER-2的擴增情況也可以通過二代測序(next generation sequencing,NGS)檢測。近年來,一項國際合作研究采用IHC、FISH以及NGS聯合檢測,發現FISH與NGS檢測結果有很強的相關性(r=0.90,P=0.0001),研究證實, IHC/FISH結果和NGS測得的拷貝數變異在mCRC患者中一致[14]。然而NGS花費昂貴、技術要求高,但作為高通量檢測手段,它的優勢在于捕獲包括HER-2激活突變在內的更廣泛的基因組異常,并且能夠對基因拷貝數變異進行定量,該方法特異性較高。

IHC、FISH都需要獲取腫瘤組織進行分析,而液態活檢技術是基于體液樣本的非侵入性檢測,其優勢在于:樣本采集的微創性質以及具有實時、動態監測的能力。循環腫瘤細胞DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)是腫瘤來源的血漿循環核酸。近年來,一項二期臨床試驗顯示帕妥珠單抗(Pertuzumab)聯合曲妥珠單抗(Trastuzumab)在組織或ctDNA中HER-2擴增的mCRC患者中顯示出類似的療效,客觀緩解率分別為30%和28%,表明HER-2相關的ctDNA基因分型檢測可以識別受益于HER-2雙重阻斷的mCRC患者[15]。此外,抗EGFR治療可導致患者HER-2狀態的改變,而液體活檢是預測治療耐藥性的重要手段,因此動態監測血液HER-2的變異情況可能對結直腸癌患者臨床治療方案的調整具有指導意義。該方法的敏感度較差,15%的樣本缺乏可檢測到的ctDNA,但液體活檢在監測結直腸癌患者治療過程中腫瘤基因組改變的潛在作用不容忽視,尤其液體活檢與其他高敏感度的方法共同結合可提高HER-2檢測的敏感度。

除了IHC、FISH、NGS以及液態活檢,其他技術也可用于檢測HER-2狀態,包括微陣列基因表達譜、單核苷酸多態性芯片等。但這些檢測方法技術要求高,根據美國臨床腫瘤學會指南,目前沒有足夠的證據支持結直腸癌患者進行常規基因組檢測。由于結直腸癌HER-2陽性的定義標準尚未標準化,目前仍然缺乏各種檢測方法敏感度及特異性的相關研究數據,對于結直腸癌患者HER-2狀態的檢測仍以IHC以及FISH為主,液態活檢有望用于結直腸癌患者術后療效監測或者耐藥性監測。

三、HER-2陽性結直腸癌的診斷標準

與乳腺癌和胃癌不同,結直腸癌 HER-2陽性的診斷標準尚未完全確立,且HER-2 陽性的判定受到多種因素的影響,例如檢測方法、抗體克隆選擇、染色平臺等。有關HER-2陽性結直腸癌的早期研究借鑒了乳腺癌或胃癌HER-2陽性評分標準。2016年,HERACLES臨床試驗專門為結直腸癌設計優化了HER-2評分系統(HERACLES標準),將結直腸癌 HER-2陽性定義為,IHC 3+細胞 >50%;IHC 3+> 10%且HER-2擴增的細胞數(HER-2/CEP17≥2)>10%;或者IHC 2+且HER-2擴增的細胞數(HER-2/CEP17≥2)>50%[16]。該標準同時考慮IHC膜反應性模式、染色強度和免疫反應性細胞百分比,并通過基因拷貝數(FISH)和拷貝數變異(NGS)分析進行驗證,充分考慮了HER-2在mCRC細胞中的異質表達,被大多數研究者采納。此外,Mypathway和TRIUMPH (526PD) 等臨床試驗對于結直腸癌的HER-2 IHC 2+組織標本后續FISH檢測結果的臨界值選定存在爭議。總之,結直腸癌 HER-2陽性診斷標準仍然需要大規模的臨床試驗進一步摸索優化,使結直腸癌患者的HER-2靶向治療受益最大化。

四、HER-2與結直腸癌病理特征和預后的關系

有文獻報道,HER-2陽性與結直腸原發腫瘤的位置有關,尤其多見于結直腸遠端腫瘤(脾曲、降結腸以及直腸)[17]。Liu等[18]借用胃癌HER-2陽性標準判定結直腸癌患者HER-2狀態,發現結直腸癌患者的HER-2狀態與原發腫瘤位置之間沒有相關性(P=0.108),然而根據HERACLES標準,HER-2陽性與左半結腸原發腫瘤位置(P=0.037)以及TNM分期(P=0.022)存在相關性。由于結直腸癌腫瘤原發位置異質性、TNM分期與腫瘤分化程度、治療方案的確立以及預后有關,提示HER-2檢測在結直腸癌患者臨床應用中具有較大潛能。

關于HER-2在結直腸癌惡性進展和轉移中作用的研究較少,且存在爭議。Sartore-Bianchi等[8]對KRAS外顯子2野生型mCRC患者的原發腫瘤和遠端轉移灶的配對樣本進行HER-2評估,顯示HER-2表達評分完全一致。而Shan等[19]收集了98例結直腸癌患者臨床病理特征,其中7例(10.1%)患者淋巴結轉移與原發腫瘤的HER-2表達不一致(κ=0.48,P<0.05);6例(27.3%)患者肝轉移與原發腫瘤HER-2表達存在差異(κ=0.32,P>0.05)。此外Sartore-Bianchi等[11]還研究發現,HER-2陽性患者腫瘤負荷增高(P=0.011),并且更易發生肺轉移(P=0.014)。臨床通常關注原發病灶中的HER-2狀態,而忽略轉移部位HER-2狀態的評估,HER-2在結直腸癌惡性進展和轉移中作用的評估仍然需要更完善的臨床研究數據支撐。

早期臨床研究顯示,HER-2過表達是結直腸癌患者預后不良指標之一,但近年來研究對這一結論存在異議。Jeong等[7]對142例接受西妥昔單抗治療的RAS和BRAF野生型mCRC患者進行隨訪,發現HER-2擴增可預測患者治療后出現較短的無進展生存期(progression free survival,PFS)。相反,Richman等[20]對3項臨床試驗(QUASAR、FOCUS和PICCOLO)登記的3256例結直腸癌患者的HER-2陽性情況進行整體評估,其中KRAS/BRAF野生型患者Ⅳ期和Ⅱ/Ⅲ期的HER-2過表達發生率分別為5.2%和2.1%,而 KRAS/BRAF突變患者Ⅳ期和Ⅱ/Ⅲ期的HER-2過表達發生率分別為1.0%和0.2%,研究表明,HER-2過表達與KRAS/BRAF 野生型以及TNM分期存在顯著相關性,但HER-2表達與總生存期(overall survival,OS)或PFS無關。Khelwatty等[21]在144 西妥昔單抗治療的RAS野生型 mCRC患者中發現,HER-2膜表達是較短PFS的獨立預測生物學標志物(P<0.05),細胞質HER-2表達卻是較長PFS的獨立預測生物學標志物(P<0.05)。HER-2在結直腸癌患者中的預后意義仍不確定。

以上研究表明,結直腸癌患者HER-2擴增或表達與患者年齡、性別無關,與腫瘤原發位置、腫瘤負荷、TNM分期、腫瘤淋巴結轉移以及遠端轉移可能存在一定的聯系。此外由于結直腸癌患者陽性率較低,且受HER-2檢測方法、評分標準以及臨床試驗對象差異等的影響,目前針對HER-2與結直腸癌病理特征和預后的關系尚不明確,需要更大規模、設計更嚴謹的臨床隨機對照數據來支持和驗證。

五、結直腸癌患者HER-2靶向治療

HER-2的靶向藥物已廣泛應用于臨床,如曲妥珠單抗已被批準用于乳腺癌和胃癌的治療。曲妥珠單抗的主要作用機制為:結合HER-2胞外區,從而抑制HER-2致癌性激活介導的PI3K/Akt信號通路的激活,并且誘發抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用。與其他化療藥物比較,曲妥珠單抗異源性低、特異性好、不良反應較小。而帕妥珠單抗可有效抑制HER-2與其他HER家族成員形成異二聚體。曲妥珠單抗-美坦新偶聯物(T-DM1)可將微管抑制劑美坦新精準靶向HER-2陽性癌細胞,從而達到殺傷腫瘤的目的。除此之外還有其他針對HER-2的靶向藥物,如拉帕替尼(Lapatinib)、來那替尼(Neratinib)等種類繁多的HER-2靶向藥物,但目前臨床上還沒有有效的標志物可以預判選擇最佳的HER-2靶向藥物、組合方式、用藥順序以及持續時間。

與乳腺癌不同,曲妥珠單抗單一療法治療HER-2擴增的mCRC患者的效果不理想,可能原因是曲妥珠單抗導致EGFR和HER-3延遲激活,進而引發內源性耐藥。因此,對于HER-2陽性mCRC患者,需要針對HER-2和 EGFR/HER-3進行雙重阻斷。在HERACLES臨床試驗中,針對KRAS第2外顯子野生型且對常規化療藥物以及EGFR靶向藥物耐藥的mCRC患者,研究者采用了拉帕替尼和曲妥珠單抗聯合治療,研究發現患者客觀緩解率為35%,臨床獲益率為70%,中位PFS為5個月,安全性良好[8]。與之類似,MyPathwayⅡ期試驗探索帕妥珠單抗和曲妥珠單抗聯合治療57例HER-2陽性mCRC患者,截至2017年8月1日,1例患者完全緩解,17例患者部分緩解[9]。目前針對HER-2 點突變的結直腸癌患者進行靶向治療的研究較少。Wang等[22]報道了首例同時存在HER-2擴增和HER-2 S310F突變的mCRC患者,發現該患者對于曲妥珠單抗和拉帕替尼聯合治療的反應可持續10個月之久。

由于前期HERACLES以及MyPathway 等HER-2靶向藥物聯合治療臨床試驗結果較為理想,目前正在開展多項有關結直腸癌HER-2靶向治療臨床試驗包括抗體偶聯藥物(DS-8201、A166、ZW25和ZW49),嵌合抗原受體T細胞(chimeric antigen receptor-T cell,CAR-T)療法以及新型酪氨酸激酶抑制劑 (tucatinib, sapitinib, neratinib)等。初步研究結果表明,難治性HER-2陽性mCRC患者對于DS-8201具有一定客觀反應[23]。此外HER-2 CAR-T在3種不同的患者來源異種移植模型中顯示出有效預防結直腸癌進展的跡象,證明HER-2 CAR-T是治療mCRC的新興免疫療法[24]。

盡管以上臨床試驗存在樣本量小以及缺乏標準化的結直腸癌HER-2陽性標準等局限,但都支持難治性結直腸癌患者可從HER-2靶向治療中獲益這一結論,而結直腸癌患者HER-2靶向藥物精準用藥仍需開展進一步探索。

六、展 望

結直腸癌發生、發展是一個多基因參與的病理過程,從基因水平出發,尋找腫瘤診斷標志物和治療靶點對于結直腸癌的預防、診斷與治療具有重大的臨床意義。HER-2是乳腺癌治療的傳統靶點,近年來也開始在結直腸癌中顯示出新價值。盡管HER-2在結直腸癌中的預后作用尚不明確,但一系列基礎研究以及臨床試驗為HER-2激活參與EGFR靶向治療提供了證據。隨著HERACLES和MyPathway等大型臨床試驗研究結果的公布,目前針對臨床晚期和mCRC患者的HER-2靶向治療將會得到更大的提升。鑒于HER-2靶向治療的療效、成本和不良反應,臨床應用的主要挑戰是選擇最適合結直腸癌患者的HER-2靶向藥物組合,并確定最佳藥物治療持續時間。但是針對攜帶HER-2基因突變結直腸癌患者,HER-2靶向治療是否有效,還需要進一步探索。除此之外,對于HER-2低表達結直腸癌患者是否能夠從HER-2靶向治療中獲益,也需要進一步的研究。隨著結直腸癌患者HER-2相關的靶向治療、免疫治療研究的不斷深入,該領域可能會出現更加安全、有效的HER-2靶向療法。