乳腺癌基因治疗的研究动态与展望

时间:2023-08-21 18:20:04 来源:网友投稿

欧周罗

(复旦大学附属肿瘤医院,复旦大学乳腺癌研究所,复旦大学上海医学院肿瘤学系,上海 200032)

目前,乳腺癌已经成为严重危害妇女健康的首要恶性肿瘤,且发病率仍呈升高趋势[1]。美国癌症统计报告指出,妇女如果活到85岁的话,则一生中将有1/8的人(约12.7%)患乳腺癌。2020年对全球185个国家36种恶性肿瘤的统计结果显示,女性乳腺癌的确诊人数高达230万,占全部新发癌症病例的11.7%,已超越肺癌(11.4%)而成为全球发病率第一的癌症[2]。在中国,乳腺癌的发病率也居女性恶性肿瘤的首位,而死亡率则排在肺癌、胃癌、肝癌和结直肠癌之后居第5位[3-4]。随着中国经济的快速发展和健康中国战略的实施,近年来乳腺癌防治事业取得了长足的进步,基因治疗的临床前研究和临床研究方兴未艾。过去10年间乳腺癌患者的5年总生存率(overall survival,OS)提高了7.3%,已达83.2%。在各大城市中,上海女性的乳腺增生发生率和乳腺癌发病率均高居首位,与此同时,上海的乳腺癌临床诊断和治疗水平也遥遥领先,这二者之间的关联引人深思。在复旦大学附属肿瘤医院接受诊治的乳腺癌患者中,5年OS为93.6%,比10年前提升9.1%,10年OS为82.6%,比10年 前 提 升16.3%,已经完全可以与欧美等发达国家相媲美,部分指标已经达到国际领先水平。

乳腺癌易感基因包括高外显率基因TP53、BRCA1、BRCA2、PTEN、STK1和CDH1等,中外显率基因CHEK2、PALB2、ATM、NF1、MMR、MRN和FA等,低外显率基因FGFR2、LSP1、TNRC9、MAP3K1、TOX3等,其中BRCA1和BRCA2是最常发生突变的基因。BRCA基因突变包括胚系突变和体细胞突变,前者是指来源于精子或卵母细胞的生殖细胞突变,导致机体所有细胞都带有突变,可以遗传给后代,后者是指发生于肿瘤细胞中的基因突变,为非遗传性突变。携带BRCA基因突变者不仅乳腺癌的发病风险增加,其他肿瘤如卵巢癌、输卵管癌、胰腺癌、胃肠道肿瘤及黑色素瘤等发病风险也会增加。BRCA基因的编码蛋白通过同源重组参与DNA双链损伤修复,BRCA基因突变者由于同源重组修复功能缺陷,可能对铂类药物或多聚(ADP-核糖)聚合酶[Poly(ADP-ribose)polymerase,PARP]抑制剂等致DNA损伤性药物更为敏感。对于伴有BRCA基因胚系突变或体细胞突变的晚期或复发转移性乳腺癌患者,制订化疗方案时应优先考虑顺铂、卡铂等铂类药物,也可选择PARP抑制剂如奥拉帕尼(Olapanib)等作为化学治疗的替代药物。《中国抗癌协会乳腺癌诊治指南与规范》(2021年版)记载,对于家族中存在已知BRCA1和BRCA2基因变异位点者,建议采用一代测序的方法检测,对于家族中未存在已知变异位点或家族中从未进行过BRCA基因检测者,建议采用二代测序(nextgenerationsequencing,NGS)技术结合大片段缺失检测方法进行检测,包括全部外显子以及外显子和内含子连接区域±20 bp。

乳腺癌是一种多基因相关性疾病,除了BRCA1和BRCA2外,还涉及众多的基因,包括癌基因(oncogene)、抑癌基因(tumor suppressor gene,TSG)、凋亡基因(apoptosis gene)、免疫基因(immunogene)、多药耐药(multiple drug resistance,MDR)基因等,正因为如此,多基因检测(multi-gene assay,MGA)也是必要的。根据雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesterone receptor,PR)、人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)及Ki-67标记指数这4个指标的不同组合,可将乳腺癌分为4个分子亚型,即luminal A、luminal B、HER2阳性和三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)。MGA就是在此基础上,进一步检测与肿瘤细胞抗凋亡、增殖、血管生成、转移等相关信号转导通路中若干代表性基因的表达水平,进行量化并建立相应的数学模型,以预测疗效及预后。常用的MGA工具包括qRT-PCR法检测21基因的Oncotype DX Recurrence Score(RS)、DNA芯片法检测70基因的MammaPrint、Nanostring nCounter法检测50基因的Prosigna Prediction Analysis of Microarray 50(PAM50)、qRT-PCR法检测12基因的EndoPredict(EP)、7基因的乳腺癌指数(Breast Cancer Index,BCI)等,目前MammaPrint 70基因检测在中国已获得批准。研究表明Oncotype DX 21基因检测有助于预测保乳手术后放疗的效果[5]。在日本,可检测124个基因和13个融合基因的OncoGuideTMNCC、可检测324个基因和36个融合基因的Foundation-One CDx、可解析478种DNA和677种RNA分子的Todai OncoPanel等MGA工具也已用于临床。此外,基于癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库的mRNA-microRNA组合分析、基因组拷贝数变异(copy number variations,CNV)分析等也可望成为新的MGA工具。

基因治疗就是根据生物学中心法则,通过人为干预来纠正靶细胞中DNA、RNA、蛋白质等生物大分子的结构、功能紊乱及调控异常,从根本上治疗疾病的一类具有广阔前景的技术,包括清除或抑制高表达的癌基因、替补发生突变或缺失的抑癌基因、激活被禁锢的免疫基因等,最终达到控制肿瘤进展乃至治愈肿瘤患者的目的。与乳腺癌相关的癌基因包括HER2、Ras、c-Myc等,HER2亦称成红细胞性癌基因B同源物2(erythroblastic oncogene B homolog 2,c-erbB-2),与乳腺癌的发生发展密切相关,可通过反义核酸(antisense RNA/DNA))技术、RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术、核酶技术、反义寡核苷酸(anti-sense oligonucleotides,ASO)、单克隆抗体、小分子抑制剂等进行干预。与乳腺癌相关的抑癌基因包括BRCA1、BRCA2、p53、Rb、p16、p27、p21、Testin、Maspin和黑色素瘤分化相关基因7(melanomadifferentiation-associated gene-7,mda7)等,这些基因也被称为看门基因(gatekeeper genes),如果发生基因变异或杂合性丢失(loss of heterozygosity,LOH),可通过导入包含正常基因的核糖体DNA(ribosomal DNA,rDNA)予以补充或替代[6-8]。

将外源基因导入细胞可用病毒载体,也可用非病毒载体。常用的病毒载体包括腺病毒(Adenovirus,dsDNA)、腺相关病毒(Adeno-associatedvirus,ss-DNA)、慢病毒(Lentivirus,RNA)、痘病毒(Poxvirus,dsDNA)、单 纯疱疹病毒(Herpessimplexvirus,ds-DNA)、呼肠孤病毒(Reovirus,dsRNA)、杆状病毒(Baculovirus,dsDNA)、新城疫病毒(Newcastledisease virus,ssRNA)等。非病毒载体可以是物理性载体,如显微注射法(Microinjection)、超声微泡(ultrasound microbubble)、电穿孔(electroporation)或微粒(microparticle),化学载体如阳离子聚合物(Cationic polymers)、壳纳米粒(shell nanoparticles)、阳离子脂质体(cationic liposomes)或可穿透细胞的肽(cellpenetrating peptides),也可以是生物学载体,如减毒的梭状芽孢杆菌、双歧杆菌(Attenuated strains of bacteria such as Clostridiaand Bifidobacteria)或特殊的哺乳动物干细胞(specific mammalian stem cells)。一些细菌如白喉杆菌、沙门氏菌等既可像溶瘤病毒一样破坏肿瘤细胞,激活免疫反应,也可以介导基因转移。研究证实,乳腺中不仅存在多种细菌,而且与乳腺疾病的发生发展过程密切相关。在MMTVPyMT小鼠乳腺肿瘤模型,驻留于乳腺癌细胞内的葡萄球菌、乳酸杆菌等,可以引起肌动蛋白细胞骨架重构,增强癌细胞对流体剪切力的抵抗力,提高循环肿瘤细胞的存活率,从而促进肿瘤转移。给癌细胞植入这些细菌可以促进转移,而清除这些细菌则可明显减少转移[9]。癌细胞借助胞内菌实现远处转移,这一具有里程碑意义的发现,启迪人们探索乳腺癌转移防治的新途径,开展乳腺癌微生物组、宏基因组研究任重道远。

利用成簇规律间隔短回文重复序列及其关联核酸酶9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated nuclease9,CRISPR/Cas9)技术使乳腺癌细胞系表达10号染色体上缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物基因PTEN,可明显抑制其下游的信号转导。此外,嵌合抗原受体T细胞(Chimeric antigen receptor T cell,CAR-T)、CDK4/6抑 制剂、肿瘤疫苗、肿瘤新抗原(Neoantigen)、趋化因子(Chemokine)、非编码RNA(microRNA、lncRNA、circRNA)等领域的研究也引人注目。

4.1 以HER2为靶点的单抗及酪氨酸激酶抑制剂的应用

HER2是乳腺癌患者重要的预后指标,也是抗HER2药物疗效的预测指标。根据中国《乳腺癌HER2检测指南(2019版)》,HER2阳性的定义为免疫组织化学检测3+或ISH检测阳性。HER2阳性复发转移乳腺癌,首选以抗HER2的单克隆抗体及小分子酪氨酸激酶抑制剂为基础的治疗。作为第一个靶向HER2的人源化单克隆抗体,曲妥珠单抗(Trastuzumab,商品名:赫赛汀,Herceptin)改变了HER2阳性乳腺癌患者的预后局面,成为肿瘤靶向生物治疗历史上的里程碑。2007年拉帕替尼(Lapatinib)作为晚期乳腺癌二线治疗药物在欧美批准上市,2013年已在中国上市。2012年在欧美上市的帕妥珠单抗(Pertuzumab),目前也已被批准在中国上市。作为抗体药物偶联物(Antibody-drug conjugate,ADC)的曲妥珠单抗与微管蛋白抑制剂美坦辛的偶联物(Trastuzumab emtansine,T-DM1)、奈拉替尼(Neratinib)已经在国外上市,2020年均获批在中国上市。曲妥珠单抗与I型DNA拓扑异构酶抑制剂德卢替康的偶联物(Trastuzumab deruxtecan,TDXd)、Margetuximab已在国外上市。曲妥珠单抗与帕妥珠单抗双靶向治疗联合化疗已成为一线治疗的标准方案,也可采用曲妥珠单抗单靶向治疗联合化疗。对停用曲妥珠单抗或者双靶治疗小于12个月或在辅助靶向治疗期间复发的患者可选用二线抗HER2治疗方案,如吡咯替尼联合卡培他滨、TDM1等。

值得一提的是,中国自主研制的HER2靶向药物吡咯替尼(Pyrotinib,商品名:艾瑞尼,江苏恒瑞医药股份有限公司)于2018年8月经过优先评审程序,被批准用于HER2阳性晚期乳腺癌患者的治疗[10-11]。吡咯替尼是新一代抗HER2治疗靶向药,是不可逆性、多靶点、小分子的酪氨酸激酶抑制剂(Tyrosine kinase inhibitor,TKI),可与HER1、HER2和HER4的胞内激酶区ATP结合位点共价结合,阻止HER家族同/异源二聚体形成,抑制自身磷酸化,阻断下游信号转导通路的激活,抑制肿瘤细胞生长。吡咯替尼的临床疗效不逊于拉帕替尼或奈那替尼,而不良反应更小,吡咯替尼联合卡培他滨适用于治疗HER2阳性、既往未接受或接受过曲妥珠单抗治疗的复发或转移性乳腺癌患者[12]。

4.2 组蛋白去乙酰化酶抑制剂西达本胺的研发与临床应用

由深圳微芯生物科技股份有限公司研发的新药西达本胺(Chidamide,商品名:爱谱沙,Epidaza),是国际上首个可口服的亚型选择性组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylases inhibitor,HDACi)[13]。2019年11月,中国国家药品监督管理局局(National Medical Products Administration,NMPA)正式批准西达本胺联合芳香化酶抑制剂用于激素受体(Hormone receptor,HR)阳性/HER2阴性、绝经后经内分泌治疗复发或进展的局部晚期或转移性乳腺癌的治疗。

西达本胺为苯酰胺类HDAC亚型选择性抑制剂,通过抑制第I类HDAC中的1、2、3亚型和第IIb类HDAC的10亚型引发染色质重塑,由此产生多条信号转导通路的表观遗传学改变。西达本胺直接抑制血液及淋巴系统肿瘤细胞的细胞周期并诱导细胞凋亡,诱导和激活自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)和细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)介导的肿瘤杀伤作用。西达本胺还具有诱导肿瘤干细胞分化、逆转上皮-间质转化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)、恢复耐药肿瘤细胞对药物的敏感性等作用,从而抑制肿瘤复发转移。西达本胺联合依西美坦治疗HR阳性绝经后晚期乳腺癌的Ⅲ期临床试验共入组365例患者,结果显示,与安慰剂组相比,西达本胺治疗组的无疾病进展生存期(Disease-free survival,DFS)从3.8个月延长到了9.2个月,客观缓解率(objective response rate,ORR)从9.1%提高到了18.4%,控制率从64%提高到了80%[14-15]。

4.3 TNBC的“复旦分型”及精准治疗

复旦大学附属肿瘤医院在对465例TNBC患者进行全面的临床病理学特征、基因组和转录组数据分析之后,将其细分为4种不同的亚型,即腔面雄激素受体型(luminal androgen receptor,LAR)、免疫调节型(immunomodulatory,IM)、基底样免疫抑制型(basal-like immune-suppressed,BLIS)和间充质样型(mesenchymal-like,MES)[16-17],这是国际上首次基于多维组学大数据系统提出的TNBC分类标准,被称为“复旦分型”(Fudan Classification)。各亚型均存在特异性基因组和转录组改变,有对应的潜在治疗靶点。IM型在乳腺癌细胞周围有大量淋巴细胞浸润,可能对免疫治疗敏感,而LAR型乳腺癌细胞则有明显的HER-2基因突变,可能适合进行针对性的靶向治疗。临床实践中可基于AR(Androgen receptor,雄激素受体)、FOXC1(Forkhead box C1,叉头框蛋白C1)、CD8(Cluster of differentiation 8,分化簇抗原8)和DCLK1(Doublecortin-like kinase 1,双皮质素样激酶-1)这4个亚型特异性标志物的免疫组织化学染色结果准确区分各个亚型,也可根据代谢途径再细分,实现从多组学大数据分析到临床应用的转化[18-19]。新近发现LAR型TNBC中铁死亡更为活跃,主要受谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)调控,GPX4抑制剂联合免疫治疗可望奏效[20]。目前推荐在晚期三阴性乳腺癌患者中开展“复旦分型”和多基因突变检测,针对亚型特异性靶点开展精准治疗,改善患者预后。在IM型患者中,多靶点酪氨酸激酶抑制剂法米替尼(Famectinib,恒瑞医药)、人源化PD-1抗体卡瑞利珠单抗(Camrelizumab,商品名:艾瑞卡,恒瑞医药)联合纳米白蛋白结合型紫杉醇进行治疗可以获得84.8%的客观缓解率(objective remission rate,ORR),这刷新了晚期TNBC一线治疗效果的纪录。目前“复旦分型”的人工智能联合影像组学和病理组学研究正在进行,将有助于实现临床上对TNBC更为快捷、简便地分型和精准治疗。

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