基于雌激素受體信號通路的肺癌靶向治療研究進展

徐利強 廖永德 唐和孝 張超 劉昭國

1 前言

目前肺癌已成為男性和女性惡性腫瘤最常見的死因之一[1,2]。雖然采取了手術、放化療和靶向治療的綜合治療策略，肺癌的生存率仍較低[3]。因此，尋找新的肺癌治療切入點顯得尤為迫切。雖然肺癌的病因和機制尚不清楚，但是不斷發現的證據[4-9]表明：雌激素是促進肺癌特別是女性肺腺癌進展的因素之一。抗雌激素治療或者針對雌激素受體（estrogen receptor, ER）信號的靶向治療在肺癌中的應用可能有助于改善患者的預后。

2 雌激素與肺癌

流行病學研究[10,11]表明，吸煙仍然是肺癌最主要的危險因素，但在同等吸煙水平下，女性比男性患肺癌的風險更大；在不吸煙的肺癌患者中，女性也占多數，女性患肺癌的風險較男性高2.5倍。在絕經后女性中進行的激素替代治療（hormone replacement therapy, HRT）研究[12-15]發現，行HRT的絕經后婦女發生肺癌的風險增高，而已患肺癌者生存期較對照組縮短。結合肺癌發生率的性別差異以及外源性雌激素對女性肺癌進展的促進作用，再考慮到女性體內本身存在的較高循環血雌激素水平，可以推測高雌激素水平可能使得女性對肺癌更加易感[16]。目前，隨著女性吸煙人數的增加，美國每年死于肺癌的女性患者僅次于乳腺癌，居第二位[1]。

雖然男性肺癌患者體內循環血雌激素水平較女性低，但是在非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）內卻檢測到較高的雌激素水平，較良性病變中高2.2倍；特別是男性NSCLC，其局部雌激素濃度是絕經后女性的3.7倍[7,17]。這些研究結果均提示雌激素可能也與男性肺癌密切相關。

雌激素的促肺癌進展作用在NSCLC的細胞系和動物模型中已經得到許多研究的支持。雌激素與NSCLC細胞系共培養，能刺激細胞產生明顯的增殖，而抗雌激素藥物如他莫昔芬或氟維司群能阻斷這種效應[6,8,11,18-20]。雖然有研究[21-23]在男性肺腺癌細胞中觀察到不同的結果，但是在將NSCLC細胞植入小鼠皮下形成的移植瘤模型中，雌激素仍顯示出促進腫瘤生長的作用，抗雌激素藥物處理可以明顯抑制腫瘤生長[6,11,19,20]。這些研究表明，雌激素及其啟動的ER信號通路可以促進肺癌進展。因此，抗雌激素或ER信號的靶向治療策略可能是肺癌治療的新切入點。

3 ER結構和ER信號通路

雌激素經腫瘤局部芳香化酶合成后，主要經ER發揮作用。ER的兩種亞型——ERα和ERβ由不同染色體上的不同基因編碼，分別位于6q24區段和14q22-24區段。ER屬于核受體超家族成員，由6個保守的結構域（A-F）組成，主要包括3個功能區：轉錄激活區（transcriptional activation function, TAF）、DNA結合區（DNA binding domain, DBD）和配體結合區（ligand binding domain,LBD）。位于C域中央的DNA結合區含有兩個高度保守的鋅指結構，ER通過此區與靶基因啟動子中的雌激素反應組件（estrogen response element, ERE）結合，調節基因轉錄。

在肺癌的ER信號通路中，雌激素與ER結合后主要通過非基因途徑和基因途徑產生效應。其中非基因途徑的特點是由細胞內信號分子如MAPK、Akt等通過蛋白之間的作用快速啟動，并引起相關信號分子的磷酸化，這些產物一般在數分鐘左右作用達峰值[19,24,25]；基因途徑主要由ERE介導的經典途徑和以AP-1（activator protein 1,AP-1）等為代表的轉錄因子（non-ERE）介導的非經典途徑組成[26,27]。在經典途徑中，活化的ER形成二聚體直接與靶基因啟動子中的ERE結合，在共調節因子的參與下調節基因轉錄。但在非經典基因途徑中，活化的ER形成二聚體后不與ERE結合，而是通過蛋白間相互作用與Fos/jun等形成復合體，再與其它轉錄因子如AP-1結合，在共調節因子的參與下調節基因轉錄[26]。

4 基于ER信號的肺癌靶向治療策略

ER介導的上述信號通路中，關鍵步驟包括局部環境雌激素的生成、雌激素與ER的結合、ER二聚體的形成、與DNA的結合以及共活化物的募集。在肺癌中，阻斷其中任何步驟，都可以阻斷或干擾ER信號的傳導，從而抑制其介導的腫瘤發展。因此，這些環節都可能成為肺癌潛在的治療靶點。

4.1 芳香化酶抑制劑（aromatase inhibitor, AI） 芳香化酶屬于細胞色素P450酶系，是雌激素合成過程中最后一步的限速酶。其不僅表達于卵巢，還表達于其它組織，如乳房、肺、肝臟和腦組織等[28]。多項研究[29-31]表明在不同性別的NSCLC組織標本中都發現芳香化酶高表達。進一步研究[7,29]發現，在86%的NSCLC腫瘤組織中，雌激素濃度和芳香化酶表達同時增加，且芳香化酶有較高的活性，與癌旁和良性組織中表達差異明顯。這些研究都提示，NSCLC腫瘤中雌激素的高表達可能與局部芳香化酶介導的雌激素合成有關。絕經后女性NSCLC患者中，高表達芳香化酶提示預后不良[30]，這可能是由局部高濃度的雌激素持續刺激腫瘤生長導致的[31,32]。

而AI則可以阻斷雌激素的合成，從而降低局部雌激素濃度，消除雌激素對腫瘤的促進作用。由此推測，高表達芳香化酶的NSCLC患者可能從AI治療中獲益[20,31,32]。目前的第三代芳香化酶抑制劑分為兩類，包括可逆性非甾體類抑制劑（如阿那曲唑和來曲唑）和不可逆性甾體滅活劑（如依西美坦）。

Coombes等[33]報道，在隨機分組的原發性乳腺癌患者中，一組使用他莫昔芬2年-3年后改為芳香化酶抑制劑依西美坦，另一組則一直使用他莫昔芬，數年后發現改用依西美坦的患者患原發性肺癌的危險性下降（使用他莫昔芬2年-3年后改為依西美坦組肺癌患者4例 vs 一直使用他莫昔芬組肺癌患者12例）。Weinberg等[29]在臨床前研究中發現，阿那曲唑不僅可以明顯抑制體外培養的NSCLC細胞增殖，在體內實驗中也有明顯的抑制瘤體生長的作用。Koutras等[34]在對NSCLC細胞系的研究中發現，依西美坦能夠抑制癌細胞增殖并促進凋亡。Marquez等[20]在裸鼠的NSCLC中也驗證了AI的抗腫瘤作用，同時還發現AI與化療聯用可以對腫瘤進展產生明顯的協同抑制作用。更重要的是，研究證實局部轉移的癌組織高表達芳香化酶，這提示晚期NSCLC患者的遠處轉移灶也可從AI治療中獲益。

以上這些研究結果從作用及機制方面對芳香化酶進行了較為深入的研究，是芳香化酶抑制劑用于臨床肺癌治療的重要研究基礎和實驗依據；并且后續的芳香化酶藥物的開發也是重要的嘗試，以期在芳香化酶抑制劑治療肺癌方面有所突破。目前，在患晚期NSCLC的絕經后婦女中進行的一項為期18個月的臨床實驗（編號：NCT00932152）中，包括芳香化酶抑制劑阿那曲唑（1 mg/d，口服）在內的抗雌激素藥物已被用來研究其對腫瘤進展的抑制作用。這些研究都表明，AI在NSCLC臨床中具有良好的開發潛力。

4.2 選擇性雌激素受體調節劑（selective estrogen receptor modulator, SERM） SERM為ER競爭性拮抗劑，在ER陽性表達的腫瘤組織中，SERM可與ER結合但不刺激轉錄或作用微弱[35]，并長時間阻滯于ER的LBD區，干擾ER介導的信號通路，降低其介導的轉錄生長因子水平，從而抑制腫瘤增殖。SERM代表性藥物是他莫昔芬（tamoxifen,TAM），它作為最早被批準用于乳腺癌臨床治療的SERM，目前已取得了良好的療效。

在NSCLC細胞系的體外實驗中已經證實了他莫昔芬的抗增殖作用。朱曉莉等[36]發現他莫昔芬和4-羥基他莫昔芬都能抑制ER(+)肺腺癌細胞株SPC-A-1的生長，并呈劑量依賴性。其主要作用機制是阻滯細胞停留于靜止期，使增殖期細胞比例減少，從而抑制細胞增殖。Dougherty和Ivanova等[21,22]也分別在女性來源的肺腺癌細胞中證實了TAM對細胞增殖的抑制作用。

目前，在肺癌的綜合治療中，嘗試較多的SERM是TAM和托瑞米芬（toremifene, TOR）。約30%的乳腺癌患者在接受SERM治療后發生繼發性耐藥[37]。因此，TAM在肺癌中雖然可以作為ER的拮抗劑來抑制ER信號通路，但是不單用，而多作為化療多藥耐藥（multiple drug resistance, MDR）的調節劑[38-40]，逆轉肺癌對一線順鉑類化療藥物的耐藥，提高化療敏感性，從而增加療效。

Yang等[41]報道，高劑量的TAM（150 mg/m2/d）聯合常規化療，有助于改善晚期NSCLC患者的預后。Chen等[39]也發現，對一線順鉑類化療方案耐藥的NSCLC患者，在聯合TAM（120 mg/d）治療后，仍可獲得較好的療效。但是王昆等[42]在臨床實驗中發現，與對照組相比，TAM（20 mg/d）聯合化療應用于NSCLC沒有明顯改善患者的預后水平，這可能與TAM劑量過低、入選病例數過少等有關。Perez等[43]進一步研究發現，聯合順鉑治療肺癌時，口服TAM（160 mg/m2/d）連續7天才能達到有效的作用水平（約5 mM），從而增加腫瘤對順鉑的敏感性，并且此時TAM的副作用仍可被接受。TAM口服耐受性好，僅少數患者出現不良反應，如惡心嘔吐、月經失調、顏面皮疹等。

4.3 選擇性雌激素受體下調劑（selective estrogen receptor downregulator, SERD） SERD為ER非競爭性調節劑，與ER的LBD區結合后，誘導蛋白酶體介導的ER快速降解，從而抑制ER信號通路，抑制腫瘤增殖。其代表藥物是氟維司群（fulvestrant, ICI182780），其結構與雌激素類似，僅在7α部位多出一個長側鏈。與TAM相比，由于無雌激素激動活性且具有不刺激子宮內膜增殖等優點，因此SERD被稱為純抗雌激素。它的作用機制包括以下幾個方面[44-47]：（1）競爭性與ER結合后，促使ER快速降解；（2）抑制ER二聚體的形成及其向核內轉移定位，從而阻斷ER信號的基因途徑；（3）抑制ER與ERE的結合，減少ERE介導的轉錄效應。

多項臨床前研究證實了氟維司群在NSCLC細胞系和移植瘤動物模型中對肺癌進展的抑制作用。Hershberger等[8]發現氟維司群可以抑制男性來源的肺腺癌201T和鱗癌273T細胞系增殖，Marquez等[11]進一步報道，在卵巢切除后的裸鼠肺腺癌A549細胞皮下移植瘤模型中，氟維司群能夠明顯抑制腫瘤的生長，與厄洛替尼聯用可產生明顯的協同抑制效應。Stabile等[19]發現氟維司群不僅可以抑制NSCLC細胞系的增殖，還能有效抑制嚴重聯合免疫缺陷（severe combined immunodeficiency disease, SCID）鼠皮下移植瘤的生長。

已經有將氟維司群用于聯合吉非替尼治療絕經女性NSCLC的臨床研究，肌注給藥250 mg/月耐受性良好[48]。目前，以患晚期NSCLC的絕經后婦女為對象正在進行的一項II期臨床實驗（編號：NCT00932152）用于研究聯合氟維司群（負荷量：首輪第1天500 mg，第14天250 mg；以后250 mg/月，肌注）和阿那曲唑在一線化療后鞏固治療中的價值。這些研究從細胞和動物實驗等不同角度對SERD進行了重要的研究，為臨床實驗積累了重要的實驗依據和數據資料。在SERD治療肺癌方面正在進行的臨床實驗是新的探索，它的突破將是以后肺癌治療研究的熱點之一。

4.4 多靶點聯合治療 值得注意的是，在腫瘤的靶向治療中，單一靶點的治療往往阻斷不夠完全，因此效果差；同時因為細胞內相關信號通路的交互作用，阻斷其中一條通路又會導致其它通路的回饋性啟動，進而誘導繼發性耐藥的發生。正如目前肺癌中表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor, EGFR）的靶向藥物吉非替尼存在的問題一樣，單藥治療不僅有效率低（10%左右），而且容易產生繼發性耐藥[49]。因此，在針對ER信號通路的肺癌靶向治療中，與其它靶點藥物聯合應用是未來的發展方向，不僅可以相互協同產生更強的抗腫瘤效應，還能延遲各自耐藥的發生。

4.4.1 他莫昔芬或氟維司群聯合EGFR抑制劑靶向治療在NSCLC中ER和EGFR兩條信號通路之間的交互對話已經被證實[5]，因此聯合靶向抑制兩條信號可能產生協同抑制作用。在NSCLC細胞和動物模型實驗中，多項研究[11,18,20,50]已證實兩種信號通路抑制劑之間的協同作用，且已經有早期臨床應用的報道[48]。目前有多項臨床實驗正在進行中，以進一步評估聯合氟維司群和EGFR抑制劑對晚期NSCLC的臨床價值（編號：NCT00100854，NCT01004419，NCT00592007）。

4.4.2 AI聯合EGFR靶向治療 研究[51,52]發現在乳腺癌細胞中前列腺素E2（prostaglandin E2, PGE2）和環氧合酶-2（cyclooxgenase-2, COX-2）不僅能刺激芳香化酶表達，還能增強其活性。而在NSCLC中的前期研究[53]提示，表皮生長因子（epidermal growth factor, EGF）和β-轉化生長因子（transforming growth factor-β, TGF-β）等能通過誘導COX-2的表達來增加PGE2的濃度。進一步研究[20]發現，在NSCLC中，EGFR信號可以增強芳香化酶的表達和活性。這說明EGFR和ER信號之間可能存在另一種模式的交互作用[19,20]，因而聯合AI和EGFR靶向藥物對NSCLC的抑制可能產生協同作用。

4.4.3 ER聯合胰島素樣生長因子-1受體（IGF-1R）靶向治療 前期臨床研究發現：在肺癌患者外周血中，雌激素和胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor 1, IGF-1）水平同時升高。而且在肺癌組織中，ERβ和IGF-1、IGF-1R在同一肺癌組織中同時過表達。進一步體外研究發現，雌激素能上調IGF-1R信號通路關鍵分子IGF-1和磷酸化IGF-1R的表達。這些現象共同提示ER信號通路和IGF-1R信號通路在肺癌中可能存在交互作用。因此，聯合ER和IGF-1R靶向藥物治療肺癌也是發展方向之一。

5 展望

近年來許多研究報道了ERβ在肺癌中的過表達現象[54,55]以及其特異性激動劑對肺癌細胞系的促增殖作用[24,25,56]，這些都提示ERβ可能是雌激素在肺癌中起作用的主要功能受體。因此，開發針對ERβ的特異性阻斷劑可能對肺癌的治療有積極意義。針對ER與DNA結合、共活化因子的募集等ER信號通路環節的靶向藥物已在研發中。目前，ER信號在肺癌發生發展中的作用機制尚不清楚，但我們有理由相信隨著這一機制的深入闡明可以為基于ER信號的靶向治療提供更多的新思路和切入點。

雖然對雌激素在肺癌進展中的促進作用已經形成了初步的共識，諸多的臨床前研究也證實了針對ER信號通路的各種靶向治療策略的有效性，但是肺癌的抗雌激素治療在臨床上應用的廣泛開展和效果的最終評價尚需要雌激素促肺癌機制的進一步深入研究以及大樣本前瞻性的規范研究提供支持和依據。