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妇科肿瘤靶向治疗:迈向精准医学新时代

 生物_医药_科研 2019-02-23


摘要

癌症分子生物学的最新进展促进了以单克隆抗体以及小分子化合物为主的癌症靶向药物的发展。与抑制DNA合成和有丝分裂的传统药物不同,这些药物作用于肿瘤组织中癌细胞、间质和脉管系统的信号传导途径。对于妇科肿瘤,抗血管生成的药物,如抗VEGF抗体已用于治疗晚期或复发性卵巢癌和宫颈癌;且已有针对同源重组缺陷的药物如PARP抑制剂被批准用于铂类敏感型卵巢癌化疗后的维持治疗。此外,使用免疫检查点抑制剂的新型免疫疗法如抗PD-1抗体对局部免疫的调节备受关注,其可诱导铂类耐药卵巢癌的持久反应。在精准医学时代,进一步了解癌症基因组学和鉴定预测生物标志物对于确保妇科肿瘤患者的健康状况至关重要。


关键词:PD-1抗体;VEGF抗体; FIGO癌症报告; 妇科肿瘤;免疫检查点抑制剂; PARP抑制剂; 精准医疗;靶向治疗

 

1.引言

尽管最近癌症治疗取得了一定进展,但在世界范围内妇科恶性肿瘤患者的死亡仍然占据很大的比例。在2012年,估计有527 624例宫颈癌新发病例,其中死亡265672例,319 605例子宫内膜癌新发病例中76160例死亡,238 719例新发卵巢癌病例中151917例死亡[1]。宫颈癌可以通过HPV疫苗接种和系统筛查的联合应用进行预防,但即便如此宫颈癌仍然是资源匮乏国家中妇女恶性肿瘤死亡的主要原因[2]。至于卵巢癌,虽然紫杉醇+卡铂的标准化疗方案联合手术治疗是有效的,但仍有70%的患者经历复发,远期生存率很差。因此,需要开发新的治疗方法。靶向治疗通过干扰特定的癌症发生和进展过程中所需的分子来抑制癌细胞的生长,是一种治疗癌症的新型医学方法;因此不同于传统的细胞毒性化疗,靶向药物对正常细胞的伤害较小。

更为重要的是,如果确定了致癌基因和控制癌症生长与存活的主要信号通路,靶向药物就会因为肿瘤细胞的“嗜致癌基因”而显著起效。划时代的靶向药物是生长因子受体和酪氨酸激酶抑制剂,如用于高风险乳腺癌的曲妥珠单抗和慢性粒细胞白血病(CML)的伊马替尼[3]。另一个最近的例子是EML4-ALK肺癌。2007年,Soda等人[4]证明了非小细胞肺癌(NSLC)中有融合癌基因EML4-ALK的亚型预后不良,并证明ALK激酶抑制剂克唑替尼对其疗效较好,显著改善了该亚型肿瘤患者的生存率。尽管在大多数妇科恶性肿瘤中尚未确定明确的驱动因素,但大量的研究表明,抗血管生成药物和干扰DNA修复的靶向药物在卵巢癌中是有效的。此外,近来癌症局部免疫微环境研究的进展使得使用免疫检查点抑制剂成为可能。本文将回顾妇科恶性肿瘤靶向治疗发展的历史和现状,并展望其未来前景。

 

2.靶向药物的作用机制

他莫昔芬是最早和最广泛使用的分子靶向药物之一,它是一种选择性雌激素受体(ER)调节剂。这种激素疗法竞争性地拮抗乳腺组织中的ER,并已被广泛用于预防ER阳性乳腺癌的复发。在精准医学时代,新的药物致力于更复杂的机制,且被分为两类。第一种是单克隆抗体,其不穿透细胞膜,但与特定生长因子的配体或受体结合。第二种是低分子有机化合物,它们可以进入细胞质并作用于靶标,如酪氨酸激酶,PI3K / AKT / mTOR途径和DNA修复机制。

 

2.1靶向配体和受体的单克隆抗体

KöhlerMilstein1975年开发的杂交瘤技术使得大量生产针对特定人类抗原的单克隆抗体成为可能[5]。单克隆抗体可激活巨噬细胞、自然杀伤(NK)细胞、杀伤T细胞和粒细胞等抗体依赖性的免疫细胞;这些免疫细胞可介导细胞毒性反应杀伤肿瘤细胞。单克隆抗体是免疫球蛋白G分子,其包含两条相同的轻链和两条相同的重链,并且具有与效应结构域(Fc)连接的抗原结合结构域(Fab)。单克隆抗体与肿瘤细胞表达的靶抗原Fab结构域结合。而Fc结构域可与NK细胞、单核细胞或巨噬细胞上表达的Fc受体结合;这些细胞是细胞介导免疫反应的效应细胞。肿瘤细胞和效应细胞之间的单克隆抗体的桥接可诱导NK细胞的细胞毒性作用和巨噬细胞的吞噬作用,从而引起肿瘤细胞的裂解。单克隆抗体还可以通过诱导补体级联反应来杀死肿瘤细胞,导致补体依赖性细胞毒性。

表皮生长因子受体(EGFR)是一种细胞膜转膜受体,其参与刺激细胞增殖、转移和血管生成等多种途径。EGFEGFR的结合可通过酪氨酸激酶磷酸化而激活信号通路。单克隆抗体可与EGF受体结合,并调节信号传导以使细胞生长速率正常化并改善对细胞毒性药物的反应性。人表皮生长因子-2HER2 /neu)在约15-20%的早期乳腺癌中过度表达,并且预示预后不良。曲妥珠单抗是选择性结合HER2受体的人源化单克隆抗体,应用于表达HER2受体的转移性乳腺癌。西妥昔单抗是用于治疗头颈癌、结肠直肠癌和NSLC的另一种EGFR阻断剂。虽然妇科恶性肿瘤中也在试用这些单克隆抗体,但发现它们的疗效有限[6]

从现有脉管系统形成新血管和新淋巴管,即血管生成,是涉及实体肿瘤生长和进展的关键过程。由癌细胞产生的血管内皮生长因子(VEGF)在产生血管生成信号、刺激内皮细胞迁移及增殖和微血管形成中起重要作用。活化的内皮细胞通过释放基质金属蛋白酶以分解周围的细胞外基质,促进血管形成。抗VEGF单克隆抗体贝伐单抗可以中和VEGF受体,并抑制血管生成的信号传导,已被批准应用于结肠癌、肺癌、乳腺癌、肾癌和脑癌患者。贝伐单抗是一种重要的妇科恶性肿瘤靶向药物,如后所述。

 

2.2酪氨酸激酶抑制剂

酪氨酸激酶的异常磷酸化可导致增殖、血管生成和抗凋亡增加,是肿瘤发生的主要原因之一。第一个被批准用于癌症治疗的选择性酪氨酸激酶抑制剂是2001年的甲磺酸伊马替尼[3]。费城染色体在CML中具有特征性,并且与BCR-ABL酪氨酸激酶过度表达有关。伊马替尼是一种2-苯基氨基嘧啶,可抑制活化的BCR-ABL酪氨酸激酶并抑制费城染色体阳性CML的生长。

酪氨酸激酶抑制剂的靶标包括EGFR。吉非替尼是一种EGFR酪氨酸激酶抑制剂,可阻止细胞增殖,刺激细胞凋亡,并增加细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂p27的水平,从而导致G1细胞周期停滞。吉非替尼被批准用于治疗晚期NSLC。厄洛替尼是另一种用于治疗转移性NSLCEGFR酪氨酸激酶抑制剂。拉普他尼靶标是EGFRHER2,适用于曲妥珠单抗难治的HER2阳性乳腺癌。虽然卵巢癌的一个亚群显示有HER2EGFR的扩增和/或过表达,但这些药物的功效在妇科恶性肿瘤中迄今为止受到限制[7]。抑制VEGF信号传导途径的酪氨酸激酶抑制剂是索拉非尼、舒尼替尼和帕唑帕尼。帕唑帕尼在卵巢癌患者中进行了尝试,并且已经报道了一些积极效果[8]

 

2.3 PI3K / AKT / mTOR途径抑制剂

磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信号传导途径在癌症的发展和介导细胞生长和增殖中起关键作用。 mTOR(雷帕霉素的哺乳动物靶标)作用于经典PI3K信号传导途径,并且是几种可靶向信号传导级联的重要整合子。有几种药物可抑制PI3Kpictilisib / GDC-0941BMK120MK-2206)和mTORtemsirolimus,依维莫司)。mTOR抑制剂已被批准用于星形细胞瘤、乳腺癌、肾细胞癌;其在具有PTEN突变或其他基因异常的子宫内膜癌和卵巢癌亚型的治疗中也受到关注[9]

 

2.4聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)抑制剂

当正常细胞中发生双链断裂时,BRCA1基因和BRCA2基因是参与同源重组(HRDNA修复的肿瘤抑制基因。BRCA1 / 2基因种系突变占所有乳腺癌的约5-10%,占所有卵巢癌的约15%。PARP在修复单链DNA断裂中起重要作用;在具有BRCA1 / 2基因突变的肿瘤中,PARP抑制剂可阻止肿瘤细胞DNA修复并使其易于凋亡。如后所述,使用PARP抑制剂的临床试验显示,铂类敏感型卵巢癌患者的无进展生存期有显著改善。

 

2.5免疫偶联

免疫缀合物基本上是单克隆抗体,用于将细胞毒性药物、细胞因子或放射性同位素直接递送至肿瘤细胞。这样以来肿瘤中药物的浓度显著增加,毒性可以最小化。使用单克隆抗体成功递送的细胞毒性剂是阻断微管蛋白聚合或引起DNA损伤的细胞毒性剂。单克隆抗体也已用于递送脂质体抗癌药物,例如多柔比星或长春新碱。然而,免疫缀合物储存和施用的条件限制了它们的使用。

 

3.用于妇科恶性肿瘤的分子靶向药物

已经尝试了许多主要用于晚期或复发妇科恶性肿瘤患者的靶向特定药剂。其中,抗VEGF抗体现已用于治疗卵巢癌和宫颈癌,并且PARP抑制剂作为有希望改变卵巢癌患者自然病程的药物已经受到关注。

 

3.1VEGF抗体

VEGF抗体贝伐单抗是重组人源化单克隆免疫球蛋白G抗体,与循环VEGF结合并阻止其与其受体结合。该药物还使结构和功能异常的肿瘤血管正常化,逆转其进展过程,可增强化疗的效果。其应用于结直肠癌、NSLC和乳腺癌患者的临床收益已见报道。不良事件包括高血压、蛋白尿和严重的胃肠道毒性,如穿孔和瘘管。预计贝伐单抗在卵巢癌中有效,因为VEGF在其腹膜播散和血管生成过程中起重要作用[10]

两项II期临床试验证明:贝伐单抗作为单药治疗卵巢癌有良好的效果,反应率为16-21%。11%的患者观察到胃肠穿孔[1112]已进行了用贝伐单抗治疗卵巢癌的两项III期临床试验(GOG218ICON7);在两项试验中,紫杉醇和卡铂化疗联合贝伐单抗以及贝伐单抗维持治疗均显示出比单纯化疗显著更长的无进展生存期(GOG21814.1 vs 10.3个月,P <0.001;ICON719.817.4个月,P <0.001[1314]。虽然总体生存率没有显示出统计学上的显著改善,但是在姑息手术或IV期疾病的高风险女性中总生存率得到提高(ICON739.7 vs30.2个月,P= 0.03)。

为了评估复发性疾病进行了两项III期临床试验。在针对铂类耐药复发性卵巢癌患者的AURELIA研究中,化疗加贝伐单抗组的无进展生存期显著改善,但总体生存期无显著改善[15]。贝伐单抗对生存质量的益处是公认的,特别是对于有腹水患者。 OCEANS研究表明,在铂敏感型复发性卵巢癌中,化疗联合贝伐单抗并采用贝伐单抗巩固治疗的患者无进展生存期明显延长,但总体生存率无差异[16]。然而最近,III期试验GOG-0123报道了复发性铂敏感型卵巢癌应用贝伐单抗有显著总生存期改善[17]。在这些研究之后,贝伐单抗已经被批准用于初次治疗和复发的卵巢癌患者。在有转移性、持续性或复发性的宫颈癌患者中进行的III期临床试验表明,在化疗中加入贝伐单抗可使总体生存率改善。贝伐单抗组中15%的患者出现瘘[18]

 

3.2 PARP抑制剂

聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)是使用碱基切除修复途径修复DNA单链断裂的关键酶。近年来,PARP抑制剂已成为卵巢癌治疗中的关键靶向治疗之一。依据PARP抑制剂在BRCA基因缺陷细胞系中的功效的临床前证据,卵巢癌 -特别是高级别浆液性癌(HGSC-由于其BRCA1基因和BRCA2基因种系突变的高流行率而成为PARP抑制剂临床应用的主要候选者之一。功能性BRCA基因缺乏可导致通过HR机制去修复损伤的DNAPARP抑制剂可阻断其他主要的互补和后备DNA修复途径,从而导致细胞死亡,称为“合成致死率”。在卵巢癌中,由于BRCA基因种系突变、BRCA基因体细胞突变、BRCA基因甲基化和HR途径中其他因子的表观遗传丢失,同源重组修复缺陷(HRD)存在于约50%的HGSC中;因此,很大比例的卵巢癌将受益于PARP抑制剂的使用[19]BRCA基因缺失和超广谱HRD表型,称为“BRCAness”,也与铂类化疗敏感性的改善和存活率相关。PARP抑制剂在卵巢癌中的临床试验的进展促使其从仅在具有BRCA基因种系突变的患者中有适应征,变成现在任何铂敏感型复发性卵巢癌的患者都可使用。

几个具有里程碑意义的II /III期临床试验(NOVASOLOARIEL)的成功表明:PARP抑制剂应用于复发卵巢癌患者,可显著改善无进展生存期[20-23]2014年至2016年三种PARP抑制剂(奥拉帕尼,rucaparibniraparib)被批准用于卵巢癌。尽管三者的许可适应症、剂量和不良反应有所不同,但主要优点均包括口服制剂的便利和耐受性良好,特别适合于复发性卵巢癌的维持治疗;缺点是需要通过减少剂量来控制血液学毒性。最近,为了实现更加个体化治疗,人们已经朝着确定HRD状态的方向迈进,积极探索可用于预测该药剂收益的HRD测定方法[24]

最近在应用PARP抑制剂进行维持治疗的临床和转化研究中,何时检测HRD也是在被探索的领域。这是因为PARP抑制剂存在几种抗性机制,例如在复发期间BRCA基因的回复性二次突变可导致HRD丧失。此外,其他仍需探索的领域是被认为可能化疗耐药的50%或更低比例HR存在的卵巢癌。这导致了几项实验的出现,这些实验研究了添加其他药物(如VEGF抑制剂,免疫检查点抑制剂和HR抑制剂)作为PARP抑制剂的联合治疗是否可改变HR状态或肿瘤微环境。

 

4.妇科恶性肿瘤的新免疫疗法

使用免疫检查点抑制剂的免疫疗法受到了很多关注,因为最近的临床试验证实了其在部分亚群复发性卵巢癌患者中的疗效[25]。多年来,尝试了多种主动或被动的各种免疫治疗剂。卵巢癌的主动免疫疗法包括靶向MUC1CD4 阳性T细胞,或接种p53肽、HER2相关肽和WT-1肽。被动免疫疗法已经测试了抗CA125、叶酸受体或EcCAM的抗体。通常,这种常规免疫疗法的功效是有限的。然而,对于宫颈癌,针对HPV癌蛋白E6E7的治疗性疫苗的实验正处于III期临床实验阶段[26]

最近,癌症中“逃避宿主免疫”的机制已经有报道[25]。针对包括癌细胞的抗原的免疫反应开始于树突细胞的抗原识别(识别阶段)。这些细胞迁移到淋巴结并将抗原呈递给T细胞,T细胞识别癌细胞并被激活。同时,称为免疫检查点分子的特定分子(即B7CD28CTLA-4)相互作用,并发送第二信号。当B7CD28之间发生相互作用时,主动免疫启动;但如果B7CTLA-4的相互作用更强,则免疫反应被抑制。当T细胞识别靶标(效应期)时,也会发生这种促免疫或抗免疫机制。如果T细胞上的PD-1与靶细胞上的PD-L1之间的相互作用更强,则免疫攻击将减弱。癌细胞经常表达CTLA-4PD-L1,以减少T细胞的免疫攻击。因此,使用针对识别阶段的抗-CTLA-4抗体或针对效应期的PD-L1/ PD-1抗体的免疫疗法是针对免疫检查点信号的新型靶向疗法。

1999年,抗CTLA-4抗体(ipilimumabtremelimumab)、抗PD-1抗体(nivolumabpembrolizumab)和抗PD-L1抗体(atezolizumabdurvalumabavelumab)临床试验启动。目前nivolumab已被批准用于治疗黑色素瘤、肺癌、肾癌和胃癌。2010年,Hamanishi[27]在铂类耐药型复发性卵巢癌中使用nivolumab进行了第一次临床试验;整体反应率为15%,疾病控制率为45%。有趣的是,反应是持久的,因为两名完全反应的患者在治疗三年后没有复发。美国临床肿瘤学会(ASCO2015报告了使用抗PD-L1抗体avelumab治疗复发性卵巢癌的试验结果:总体反应率为11%,而疾病控制率为55[28]。免疫检查点抑制剂的副作用是结肠炎,累及垂体、肾上腺和甲状腺的自身免疫性疾病和肺炎。使用这些药物的优点是反应持久,包括有治愈的可能。因此,使用免疫检查点抑制剂的成功临床试验为癌症治疗打开了一扇窗。最近,另一种PD-1抗体pembrolizumab已被报道应用于晚期宫颈癌的,总体反应率为17[29]

 

5. 精准医学的展望

我们正在进入精准医学的新时代,疾病的治疗和预防应考虑到每个人的基因、环境和生活方式的个体差异。最终目标是提高患者的个体化治疗,以便在正确的时间向正确的患者提供正确的治疗。使用下一代测序(NGS)和使用DNA微阵列的基因表达谱的全面基因组分析揭示了癌症的基因组、表观基因组和表达谱的多样性。这些数据作为选择特定疗法的预测性生物标志物,可准确指示风险评估,对每个患者治疗方案的抗性和耐受性进行监测和预测。

对于卵巢癌,特别是HGCS,癌症基因组图谱网络在2011年发表了来自NGS的完整分子数据和微阵列分析。结果表明,HGSC没有明确的驱动因子,但基因表达谱中存在的四种亚型(分化型、免疫反应型、间充质型和增殖型)中,间充质亚型患者预后最差。这种新颖的分类与癌细胞微环境的差异有关。最近的生物信息学和临床病理学方法表明,间充质亚型对紫杉醇更敏感,适合剂量密集的紫杉醇和卡铂化疗[30]。贝伐单抗还可以改善间充质亚型和增殖亚型患者的存活率,但不能提高具有免疫反应亚型的患者的存活率[31]。因此需要根据分子分析进行药物选择。最近靶向药物的高成本也导致了目前预测生物标志物的开发不能满足需求。为了改善每位妇科恶性肿瘤患者的预后和生活质量,需要进一步的研究以推进精准医学。

 


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