培美曲塞在治療非小細胞肺癌中的研究進展

程延 劉明 李楠

肺癌是當今全球發病率、病死率最高的惡性腫瘤之一。數據統計顯示，2013年，美國新增癌癥病例約170萬例，癌癥死亡病例約60萬例，男性肺癌約占其中28%，女性約占其中 26%，而非小細胞肺癌(NSCLC)占全部肺癌病例的80%～85%［1］。目前，隨著含鉑類藥物雙藥方案成為晚期NSCLC患者的一線治療方案，化療對患者預后的改善也隨之進入了平臺期。培美曲塞的發現，為NSCLC患者療效的提升開拓了新的領域。2004年，培美曲塞被收入ESMO、ASCO、NCCN發表的NSCLC治療指南，目前已被批準單藥維持治療非鱗狀細胞癌NSCLC，與順鉑聯用作為晚期非鱗狀細胞癌NSCLC的一線化療。短短十余年時間，培美曲塞已在NSCLC臨床治療中占有重要的一席之地，在一線治療，二線治療，維持治療以及與其他化療藥物、分子靶藥物、放射治療等聯合作用方面都發揮著重要的功能。但仍有很多未知領域等待我們繼續探索和研究，充滿了挑戰。

1 作用機制及藥理學特點

培美曲塞是一種新型抗葉酸代謝類細胞毒性藥物，Calvert［2］對作用機制方面的研究表明，培美曲塞是多靶點藥物，作用靶點是嘧啶和嘌呤合成過程中的多種酶，通過對靶點酶的抑制實現抑制腫瘤細胞DNA合成的作用。首先，培美曲塞和其多聚谷氨酸鹽通過抑制胸苷酸合成中的限速酶胸苷酸合成酶(TS)，使DNA合成所必需的可利用的胸腺嘧啶減少，進而造成細胞增殖下降，特別是增殖速度極快的腫瘤細胞。其次，通過對二氫葉酸還原酶(DHFR)的抑制作用，使四氫葉酸的合成減少，從而抑制胸腺嘧啶核苷酸的合成;此外，培美曲塞還通過抑制甲酰甘氨酰胺核苷酸轉移酶(GARFT)，影響腫瘤細胞DNA合成，GARFT為嘌呤合成中的葉酸依賴酶。Racanelli等［3］補充，氨基咪唑甲酰胺核苷酸轉甲酰酶(AICARFT)也是培美曲塞的作用靶點酶。

藥代動力學方面研究顯示，培美曲塞在腎功能正常的患者體內消除半衰期約為 3.5 h，清除率為91.8 ml/min，培美曲塞與血漿蛋白結合率約為81%，最大血漿濃度和劑量之間存在線性關系［4］。此外，接受過多次培美曲塞化療的患者以上各參數均未發生統計學變化。腎功不良的患者培美曲塞與血漿蛋白結合率較腎功正常者差異無統計學意義(P＞0.05)。提示多次用藥、腎功能差異并不是影響培美曲塞清除的因素。影響的主要因素有血清轉氨酶、肌酐清除率和葉酸缺乏。此外，與鉑類藥物聯合、口服葉酸或肌內注射維生素B12對培美曲塞的代謝也無明顯影響。

2 基礎試驗研究

2.1 TS表達水平與培美曲塞療效的相關性 基于藥理遺傳學和基因組學研究結論，腫瘤基因的單核苷酸多態性及其分子表達水平與化療預后和毒性反應密切相關［5］。培美曲塞通過抑制TS、DHFR、GARFT等酶發揮抑制腫瘤DNA合成的作用，同時這些酶也可作為預測培美曲塞療效的分子生物學標志物。

TS是近年來培美曲塞相關的研究熱點分子，Ceppi等［6］提出，鱗狀細胞癌NSCLC患者的TSmRNA、TS蛋白表達水平高于其他病理學分型的肺癌患者。Bepler等［7］不僅發現TS表達水平低的患者，對培美曲塞、吉西他濱聯合化療的療效好，腫瘤體積縮小顯著，還發現RNA核苷酸還原酶1(RRM1)與TS相似，表達水平低的患者化療療效優于表達水平高的患者。

Takezawa等［8］針對TS進行了基礎、動物、臨床水平的系統研究，結果顯示，細胞水平上，培美曲塞對TS高表達的NSCLC細胞抗腫瘤增殖作用、DNA合成抑制作用、細胞凋亡作用都顯著降低;動物水平上，種瘤后的裸鼠對培美曲塞的抑瘤作用拮抗，人體水平上，對培美曲塞反應差的患者比反應好的患者TS表達值顯著增高，患者無進展生存期(PFS)和總生存期(OS)縮短。同時證實TS是培美曲塞化療療效的有效預測指標。Nicolson等［9］也進行了相關性研究。針對ⅢB/Ⅳ期非鱗狀細胞癌NSCLC患者進行4個周期培美曲塞聯合順鉑的化療，對化療后無進展患者進行維持治療，采用PCR方法對TS的表達進行評估，Cox回歸模型來評估TS表達水平與和無進展/總生存率之間的關聯，結果顯示，低TS表達組與高TS表達組PFS分別為7.1和2.6個月，差異有統計學意義(P＜0.05)。得出結論，TS是培美曲賽療效的生物學預測指標，低TS表達的患者可獲較長的PFS和OS。

Jakobsen等［10］采集了65名術前接受過紫杉醇聯合卡鉑新輔助化療的NSCLC患者和53名未接受過新輔助化療的患者的診斷活檢樣本和術中切除樣本，分別進行免疫組織化學分析，根據TS表達水平，進行統計學分析，發現無論是否術前接受過新輔助化療的患者，均未發現診斷活檢切片和術中切除樣本TS表達水平差異有統計學意義(P＜0.05)，得出結論，無論術前是否進行新輔助化療，TS值在腫瘤組織中均保持不變，在術中再次組織活檢，根據TS表達水平高低決定是否使用培美曲塞二線化療并不具有理論支持。

2.2 其他相關分子指標與培美曲塞療效的相關性Giovannetti等［11］將培美曲塞、吉西他濱分別、聯合作用于A549、Calu-1、Calu-6細胞，結果顯示培美曲塞和吉西他濱均可顯著降低三種細胞系的Akt磷酸化水平，加速細胞凋亡，且具有協同作用。PCR檢測結果顯示，培美曲塞還可增加A549、Calu-6細胞中dCK的表達，dCK表達與吉西他濱的敏感性具有相關性，增加A549、Calu-1、Calu-6細胞系中hENT1的表達，此外，根據免疫組化分析結果也得出TS、DHFR、GARFT均可作為培美曲塞化療敏感性的預測指標。

除上述提到的TS、DHFR、GARFT之外，CHK1是另外一個值得關注的分子指標。Grabauskiene等［12］從Affymetrix U133A基因表達庫中提取442例NSCLC手術切除后樣本，使用免疫組化方法進行檢測，根據CHK1mRNA和CHK1蛋白表達水平，發現CHK1的高表達加速了腫瘤細胞向惡性分化，降低了患者對培美曲塞的敏感性，以及患者的OS和PFS。

由于腫瘤干細胞表現出類似胚胎的自我更新的惡性特征，包括耐藥和轉移，推測腫瘤干細胞可能是癌基因和癌癥復發的源頭。Zhao等［13］用氯化鈷創造一個缺氧的環境下，將正常肺腺癌A549細胞株、順鉑耐藥、多西紫杉醇耐藥、培美曲塞耐藥細胞株抗體分離后用流式細胞儀和PCR檢測CD166陽性干細胞，分析低氧誘導下的腫瘤干細胞和總生存率之間的關系。數據表明，化學性缺氧通過增強干細胞轉錄因子、化療耐藥標志物改變了干細胞。CD166陽性的腫瘤干細胞比CD166陰性的干細胞表現出更大的耐藥性。進而推測化學性缺氧可能會增加CD166陽性干細胞多能性及耐藥性，導致預后不良。

甲狀腺轉錄因子-1(TTF-1)在非鱗狀細胞癌NSCLC中表現陽性，可作為培美曲塞療效的預測指標［14］，研究通過比較培美曲塞聯合卡鉑、吉西他濱聯合卡鉑作為一線治療的2組NSCLC患者病理切片進行甲醛固定、石蠟包埋，應用免疫組化方法進行檢測。研究結果顯示，TTF-1陽性的患者總體生存期為10.4個月，顯著高于TTF-1陰性的患者組總體生存期6個月。TS低水平表達的患者組總體生存期為9.7個月，顯著高于TS高水平表達組生存期6.2個月。而葉酸受體α、葉酰聚谷氨酸合酶以及患者接受何種化療方案并不是影響患者總體生存期的因素。

3 臨床試驗研究

3.1 單藥臨床試驗研究 Ciuleanu等［15］對4周期含鉑方案化療后無進展的663名NSCLC患者隨機給予培美曲塞或安慰劑維持治療的Ⅲ期臨床試驗。2組采取21 d方案，培美曲賽為500 mg/m2d1 q21d。結果顯示培美曲塞組與安慰劑組的OS分別為13.4個月和10.6個月，PFS分別為4.3個月和2.6個月，ORR分別為49.1%和28.9%。3度毒性反應發生率培美曲塞組16%高于安慰劑組4%，但未出現化療相關性死亡。亞臨床分析顯示，非鱗癌患者培美曲塞組的PFS分別為4.4個月和1.8個月，OS分別為15.5個月和10.3個月。但鱗癌培美曲塞組與安慰劑組的結果相反，PFS分別為2.4個月和2.5個月，OS分別為9.9個月和10.8個月。得出結論，培美曲塞療效較好，毒副反應弱，患者可獲得較長的PFS，且對非鱗狀細胞癌療效明顯好于鱗狀細胞癌。

基于此研究結論，近年來世界范圍內進行了多項培美曲塞相關臨床研究。

中國進行了一項比較培美曲塞與多西紫杉醇二線治療局部晚期或轉移性NSCLC的研究，隨機給予患者培美曲塞500 mg/m2或多西他賽75 mg/m2，21 d為周期，主要檢測終點為OS、PFS值，數據顯示，培美曲塞和多西紫杉醇組中位OS分別為11.7和12.2個月，中位PFS分別為2.8個月和3.1個月，ORR值分別為9.6%和4.1%，培美曲塞組Ⅲ～Ⅳ度藥物不良反應發生率為 20.8%，明顯少于多西紫杉醇組發生率40.2%，統計學支持培美曲塞單藥二線治療NSCLC［16］。

隨著第三代非鉑類藥物單藥化療，如多西紫杉醇，長春瑞濱，成為標準的老年NSCLC的治療選擇，Kim等［17］2013年報道了培美曲塞在晚期非鱗狀NSCLC的老年患者的Ⅱ期研究。入組患者年齡中位數為77歲，范圍為75～88歲，接受4個周期的培美曲塞(500 mg/m2q21d)。7例患者獲得了PR(25%)，11例SD(64%)。中位無進展生存期和總生存期分別為3.3個月和17.5個月，3、4級中性粒細胞減少和血小板減少分別8例(29%)和2(7%)，非血液學不良反應一般輕微，沒有治療相關的死亡。提示培美曲塞對老年非鱗狀NSCLC具有良好的抗腫瘤活性，毒性反應較小，可耐受。

Weiss等［18］進行了一項對JMEI研究的回顧性研究發現，高于70歲的患者在培美曲塞組進展慢，中位生存期長于多西紫杉醇組，發熱性中性粒細胞減少等不良反應較多西紫杉醇組也較少。得出結論，年老患者較年輕患者可以獲得相同的療效。

3.2 聯合用藥臨床試驗研究 培美曲塞不僅可以作為單藥化療藥應用于臨床，還可與其他多種藥物聯合應用，如吉西他濱、多西紫杉醇、紫杉醇、長春瑞濱、厄洛替尼、貝伐單抗、阿利考昔以及鉑類藥物如順鉑、卡鉑、以及奧沙利鉑等。

Ye等［19］在ASCO年會上報道培美曲塞與吉西他濱聯合一線治療NSCLC meta分析結果。結果顯示聯合用藥CR率為0.96%，PR率為25%，中位生存期為10.25個月。研究表明培美曲塞與吉西他濱聯合化療對NSCLC有效率較高。

我們知道培美曲塞對非鱗狀細胞癌療效優于鱗狀細胞癌，而分子靶向藥物也對非鱗狀細胞癌有明確療效，因此，培美曲塞與靶向藥物的聯合方面成為新的研究方向，Ranson等［20］給予患者培美曲賽 500～700 mg/m2，同時口服厄洛替尼片100～150 mg/d，觀察患者療效、不良反應。結果顯示，培美曲塞500 mg/m2聯合口服厄洛替尼片150 mg/d與兩藥單藥應用相比，患者毒性反應發生率一致，耐受度良好，未增加藥物相關性死亡的出現。因此，推薦臨床培美曲塞與靶向藥物聯合應用。

一項培美曲塞與生物制劑聯合用藥的臨床試驗研究在患者接受了4周期順鉑75 mg/m2、培美曲塞500 mg/m2、貝伐單抗7.5 mg/kg一線聯合化療后，隨機給予患者貝伐單抗7.5 mg/kg或貝伐單抗7.5 mg/kg聯合培美曲塞500 mg/m2，直至患者病情進展。結果顯示培美曲塞聯合貝伐單抗組PFS、OS分別為7.4個月和17.1個月，單純貝伐單抗支持治療組PFS、OS分別為3.7個月和13.2個月，因此，推薦培美曲塞與貝伐單抗聯合應用于臨床NSCLC治療［21］。

既往研究已經證實，環氧化酶-2(COX-2)的過度表達與NSCLC預后差具有相關性，原因可能是COX-2依賴的前列腺素E2(PGE2)水平升高，而PGE2的代謝產物PGE-M抑制的患者預后較好，推測PGE-M抑制患者將從阿利考昔聯合多西他賽或培美曲塞中獲益［22］。Edelman等［23］針對阿利考昔治療后 5 d尿PGE-M下降50%的 NSCLC患者，給予多西紫杉醇75 mg/m2或培美曲塞500 mg/m2，21 d為周期，同時給予阿利考昔或安慰劑400 mg/d。結果顯示安慰劑組中位PFS為97 d，阿利考昔組為85 d，差異無統計學意義(P＞0.05)。進而得出結論，阿利考昔與培美曲賽、多西紫杉醇聯合，并不能有效改善患者的PFS。

3.3 基因型與臨床相結合研究 通過臨床觀察，我們可以發現，即使是相同病理類型及臨床分期的患者，應用培美曲塞的療效也不盡相同，存在明顯的個體差異。因此，從基因水平來研究患者對培美曲塞的敏感性是又一研究熱點。

Smit等［24］發現，應用培美曲塞化療的患者中，MTHFR基因C677T純合子突變患者較野生型、雜合突變患者，PFS顯著延長。MTHF基因R1298C純合子突變患者較野生型、雜合突變患者，有較短的PFS，但差異無統計學意義(P＞0.05)。值得注意的是，這項研究未發現任何高和低的TS表達基因型與腫瘤的病理學分型、臨床預后之間的關聯性。

Sun等［25］對更多的基因型進行了多種化療藥物研究分析，首先檢測KRAS突變、EGFR突變、KRAS和EGFR均為野生型患者的中位生存期，分別為7.7、38、15個月(P＜0.001)。后根據化療藥物的不同進一步分析得出，培美曲塞化療的患者中，KRAS基因突變組反應率和PFS分別為14%和2.1個月，KRAS野生型組分別為28%和3.9個月。提示KRAS突變是獨立的不良預后因素，KRAS基因突變對NSCLC患者預后具有預測價值。研究還發現，KRAS突變與吉西他濱化療后預后不良相關，而與紫杉類化療預后無明顯相關。雖然EGFR酪氨酸激酶抑制劑(TKI)應用于KRAS野生型比KRAS突變患者預后更好，KRAS基因G12D突變更頻繁地出現在不吸煙者，但兩者在預后上均無統計學差異。得出結論，KRAS突變對NSCLC患者TKI治療或細胞毒性化療有一定預測作用。

Macerelli等［26］對KRAS突變與接受過含鉑藥物化療的患者NSCLC疾病控制率(disease control rate，DCR)的相關性進行了進一步研究，結果顯示，KRAS突變組腫瘤患者(MUT組)疾病控制率為76%，而野生型KRAS/EGFR組患者(WT組)疾病控制率為91%，與是否應用過培美曲塞無統計學相關性。但MUT組、WT組的PFS、OS差異無統計學意義。

一項結合基因突變、聯合化療、分子靶向藥物的研究，給予入組的EGFR基因突變的患者4周期培美曲塞500 mg/m2聯合卡鉑(AUC=5)聯合化療，后給予實驗組吉非替尼250 mg/日，對照組不給予靶向藥物治療。結果顯示實驗組2年無病生存期(disease free survival，DFS)、OS較對照組顯著延長。推薦EGFR基因突變的患者化療后給予分子靶向藥物治療［27］。

4 與放療聯合應用研究

放射增敏劑一直是放射腫瘤學研究的課題，雖然已發現許多藥物具有放射增敏作用，但多數實用價值不大，而細胞毒性化療藥物在臨床上與放療同時應用顯示出協同和放射增敏作用，占有重要地位。Bischof等［28］對培美曲塞對放療的增敏作用進行了基礎研究，將濃度范圍2.12 nmol/L至10.6 μmol/L培美曲塞應用于結腸癌WiDr細胞、乳腺癌MCF-7細胞、宮頸癌HeLa細胞、肺癌LXI細胞，應用1小時后分別給予2、4、6、8Gy放療。此外進行了針對結腸癌WiDr細胞的獨立實驗，給予放療時間相對于培美曲塞藥物暴露時間范圍是-4～+10 h。結果顯示，放射增敏作用在各細胞系各濃度培美曲塞作用下均有體現，作用隨著培美曲塞濃度的增加而增加，最不敏感的是結腸癌WiDr細胞。放射增敏作用極少因為放療相對化療的時間變化而變化。

Mantini等［29］提出小劑量放療可以作為NSCLC培美曲塞化療的增敏劑。研究在NSCLC患者培美曲塞500 mg/m2第1、2天同時給予原發灶或轉移灶放療40 cGy/F，2 F/d，2次放療時間分別為化療給藥前3 h、第1次放療后5～6 h。21 d為周期應用4周期。根據患者OS、PFS進行統計學分析，結果顯示聯合低劑量放療并沒有增加化療毒性反應發生率，反而提高了療效，顯著延長了患者OS、PFS。

Niho等［30］在2012年3月報道了放療聯合培美曲塞、順鉑對NSCLC療效的研究。18名患者行3周期培美曲塞500 mg/m2+順鉑75 mg/m2d1 q21d，6位患者同時于d1接受60 Gy/30F(L1D)，若小于2位患者出現劑量限制性毒性，后12位患者將劑量增加至66 Gy/33F(L2D)，結果顯示 L1D組中有1位出現DLT，1位出現Ⅱ度放射性肺炎，2位出現Ⅱ度放射性食管炎。L2D未出現DLT，6位出現Ⅱ度放射性肺炎，3位出現Ⅱ度放射性食管炎。15位達到PR，2位SD，1位PD，根據統計學分析，得出結論，66Gy/33F提高了NSCLC患者療效，并未增加毒性反應，為推薦劑量。

隨后，Mornex等［31］提出，誘導化療后應用聯合培美曲塞、順鉑和放療對NSCLC患者療效良好，研究給予所有患者先行2周期培美曲塞500 mg/m2+順鉑75 mg/m2d1 q21d誘導化療，4周后對沒有Ⅱ度以上毒性反應的患者繼續應用同期放化療，方案為培美曲塞400 mg/m2或 500 mg/m2或 600 mg/m2+順鉑75 mg/m2d1，放療方式為66Gy/33F。結果顯示培美曲塞400 mg/m2、500 mg/m2組沒有劑量限制性毒性出現，600 mg/m2組出現1例。根據患者的ORR、PFS、OS進行統計學分析，推薦培美曲塞500 mg/m2聯合75 mg/m2誘導化療2周期后聯合放療應用于Ⅱ期臨床。

5 總結與展望

綜上所述，肺癌是全球發病率和病死率最高的惡性腫瘤，NSCLC占其中的80%～85%。培美曲塞是一種具有多個作用靶點的新型抗葉酸代謝類藥物，通過抑制嘧啶和嘌呤合成過程中的多種酶，發揮抑制腫瘤DNA合成的作用，特別是非鱗狀細胞癌NSCLC。無論是基因、分子水平的基礎研究，還是臨床試驗，無論單藥使用還是與其他藥物、放射治療相結合，都能證實培美曲塞對NSCLC具有明顯的抗瘤作用、放射增敏作用。值得關注的是，隨著近年來分子、基因水平關于培美曲塞療效相關性研究的廣泛開展，提出TS、DHFR、GARFT、CHK1等是預測培美曲塞療效的分子指標，MTHFR、KRAS、EGFR等基因的突變與預后呈相關性，但現有研究數據波動大，有待更深入的基礎探索及進一步臨床應用。分子指標、基因表達與臨床相結合，將進一步促進個體化治療的發展，也將為開辟治療NSCLC新領域提供有力的依據。相信未來培美曲塞在治療NSCLC方面會取得更多令人鼓舞的成果。

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