頭頸鱗癌的精準醫療研究進展

戴夢源，李 芬，陶澤璋

頭頸鱗癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)是頭頸部最常見的惡性腫瘤之一，全球范圍內每年新發病例55萬[1]。因HNSCC特殊的解剖位置及其生物學特性，盡管治療手段在不斷改進，預后仍不理想。目前針對HNSCC診療的研究熱點主要集中在探索新的靶標分子、化療耐藥、放療抵抗機制以及開發新的聯合治療手段等方面。此外，由于適應性免疫耐受可促進人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)陽性HNSCC的發展，免疫調節藥物在HNSCC治療中的應用也有較好的前景[2]。

近年來大量的基因組測序研究逐步揭示了HNSCC基因組層面的分子事件，發現了多種新的治療靶點[3]。自2015年提出“精準醫學計劃”以來，對HNSCC分子機制和靶向治療的探索不斷進展，開啟了腫瘤精準治療的時代。在肺癌、乳腺癌等腫瘤治療領域率先開展的精準治療，取得了令人歡欣鼓舞的效果。作者就HNSCC精準醫療的最新進展進行了綜述。

1 精準醫學的概念

精準醫學，對個人而言，是以個人基因組信息為基礎，結合蛋白質組學、轉錄組學、代謝組學、表觀遺傳等內環境信息，根據患者的個人特征制定個體化治療方案，對患者給予個體化診斷、藥物、治療及預后，以期達到治療效果最大化，且副作用最小化的定制醫療模式，貫穿于疾病預防、診斷、治療的各個階段；對人類而言，是通過基因組學，蛋白質組學等組學技術和醫學前言技術，對大樣本人群與特定疾病類型進行生物標志物的分析與鑒定，驗證與運用，從而精確尋找到疾病的病因和治療的靶點，并對一種疾病的不同狀態和過程進行精確亞分類，最終實現對疾病和特定患者進行個性化精準治療的目的，提高疾病的診治與預防效益[4]。

自人類基因組計劃實施以來，關于針對個體基因組信息進行診斷和治療的成功病例越來越多。2011年，美國科學界率先提出精準醫學的概念，其實質包含2個方面，精準診斷和精準治療。在精準診斷方面，深入到基因多態性及體細胞突變的層面；精準治療方面，深入到精準的靶向治療，包括分子靶向藥物、抗體藥物和抗體偶聯藥物等。“十二五”以來，我國政府也啟動了相關的規劃部署和科學研究，科技部和國家衛生計生委員會組織成立了國家精準醫療戰略專家委員會，召開精準醫學專家研討會，研討精準醫學研究計劃的實施原則、目標及重點內容，并加大國家對精準醫學方向的投資[5]。

2 HNSCC的精準診斷

目前已被報道的HNSCC中發生頻率較高的基因及蛋白表達改變包括抑癌基因p53(tumor suppressor gene p53，TP53)、磷脂酰肌醇3-激酶催化亞基α(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alph，PIK3CA)、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)、Notch信號通路、程序性死亡受體1(programmed cell death 1,PD-1)和細胞程式死亡配體1(programmed cell death-ligand 1, PD-L1)、多耐藥相關蛋白(multidrug resistance-associated protein,MRP) 1等。

2.1 TP53 TP53是HNSCC中研究最為廣泛的分子標志物。p53信號通路通常在細胞衰老或者損傷時被激活，可阻滯細胞周期，促進DNA修復，如損傷無法修復則誘導細胞凋亡。p53突變是HNSCC中最為常見的突變[6]。HNSCC患者p53突變占50%～60%。因此，p53在HNSCC的診斷和預后中有重要價值。此外，研究人員發現HPV陽性的HNSCC患者極少合并p53突變，但是HPV感染及p53突變均能單獨引起HNSCC p53失活。HPV陰性的HNSCC中，TP53失活通常由于突變或缺失引起，而HPV陽性的患者中，HPV癌蛋白通過生化機制引起p53失活。來自于腫瘤基因組圖譜數據庫的數據表明，80.6%的HPV陰性的口腔腫瘤中可檢測到TP53突變[7-8]。

2.2 PIK3CA 磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase,PI3K)-AKT-10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源物((phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)信號通路是HNSCC中差異最顯著的通路。編碼PI3K的基因PIK3CA擴增或者突變是該通路中最常見的分子事件，約36.9%的患者可檢測到。PIK3CA異常表達在HPV陽性和陰性的HNSCC中表達比例分別為56%和34%。約10%的HNSCC患者PTEN表達缺失，而導致PI3K信號的失調控[9]。

PIK3CA突變極少單獨發生，通常合并其他突變。有研究報道，約11%的HNSCC患者可檢測出Ras基因突變，后者可誘導西妥昔單抗耐藥[10]，因此，可以聯合應用PIK3CA/mTOR抑制劑以及西妥昔單抗。此外，PIK3CA抑制劑也可聯合化療藥物治療。β微管蛋白Ⅲ(class Ⅲ β-tubulin，TUBB3)，TLE3，P-糖蛋白(P-glycoprotein，PGP)這些標志物可預測患者對紫衫醇類藥物有效，可作為PIK3CA聯合化療的指征。

2.3 EGFR EGFR在大多數HNSCC中表達增高。一項綜合37項研究的Meta分析結果顯示，1948/3346(57.8%)檢測出EGFR高表達[11]。激活的EGFR不僅可以促進Ras-MAPK、PI3K-AKT-PTEN、磷脂酶C信號通路，還可以調控其他受體的表達。靶向EGFR的單克隆抗體西妥昔單抗是目前唯一被美國食品和藥品監督管理局(Food and Drug Administration，FDA)批準的用于HNSCC靶向治療藥物，已應用于臨床且可改善患者生存率[12]。

2.4 Notch信號通路 2015年,研究人員通過對HNSCC基因組測序等研究發現，HNSCC中第3位變異率的是Notch相關信號通路[6]。事實上，Notch1突變率僅為15%左右，Notch2突變率為5%，而Notch3僅為4%。研究學者在對其進行突變功能研究前，發現一部分HNSCC Notch的配體JAG1/JAG2，以及Notch3表達增高。國內口腔鱗癌患者發生Notch1變異的群體中，約有一半是激活狀態。然而，目前Notch通路相關研究并不深入，其激活/失活后可能導致的改變并不十分明確。

2.5 PD-1/PD-L1 靶向免疫系統的治療手段一直是腫瘤治療領域的熱點。PD-1/PD-L1通路在免疫抑制中的作用被發現后，靶向免疫治療獲得了重大進展，靶向PD-1以及PD-L1的抗體藥物在實體瘤治療中獲得了非常好的療效。Hyman等[10]的研究報道，腫瘤浸潤性淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocytes，TILs)中約69%可檢測到PD-1陽性表達，18%的患者腫瘤細胞中可檢測到PD-L1的表達。PD-1陽性的TILs細胞，以及PD-L1陽性的腫瘤細胞在腫瘤原發灶中均可檢測到，咽喉癌中PD-1陽性率最高，為90%，鼻咽癌中PD-L1表達最高，為28%。

2.6 其他分子靶點 MRP在HNSCC中的過表達比率約為89%，該蛋白家族高表達的患者接受多種治療方式均達不到預期效果[12]。此外，PGP是一種轉運蛋白，一種已知的紫杉醇類藥物代謝泵，在HNSCC中僅3%患者表現為高表達，提示靶向PGP的藥物可應用在HNSCC治療中。

富含半胱氨酸分泌蛋白(secreted protein acidic cysteine-rich，SPARC)是一種白蛋白結合基質相關蛋白，可以促進白蛋白結合型紫杉醇的積累。Desai等[13]的研究回顧性分析60例HNSCC，發現SPARC高表達患者的紫杉醇有效率顯著高于SPARC陰性表達的患者(83% vs 25%)，提供了采用SPARC作為標志物預測紫杉醇有效率的初步證據。

肝細胞生長因子受體，也被稱為cMET，其在16%的HNSCC患者中呈現蛋白過表達，然而基因擴增/突變率僅為1%～3%[14]，提示cMET抑制劑可能應用于HNSCC患者的治療，但是目前尚缺乏相關的臨床試驗證據支持。

3 HNSCC的精準治療

3.1 精準細胞免疫治療 人類的免疫系統具有高度的特異性，能區分正常與惡性細胞，識別外來分子及細胞，功能正常的T淋巴細胞能通過其表面的T細胞(抗原)受體，識別腫瘤細胞，而將其清除。因而，腫瘤細胞免疫治療天然具有精準治療的特征。且通過激活患者體內殘存腫瘤特異性T細胞的治療方式，已被證實具有良好的臨床療效。同時，不同的T細胞攜帶的T細胞(抗原)受體不同，可實施針對不同腫瘤變異信息的精準治療。精準細胞免疫治療，是第三代免疫細胞治療技術，通過高通量基因測序及大數據分析，獲得針對癌細胞特異性新抗原和具有高效應的精準T細胞，后者富集后對腫瘤患者進行精確免疫治療。免疫治療在提高腫瘤臨床療效方面已經取得巨大進展[15]。

3.2 個性化抗體偶聯藥物 正常成人體內的細胞分裂增殖、生長和凋亡受到嚴格的調控，以保證機體正常運轉。體細胞突變賦予了癌細胞有別于正常細胞的特性，這是腫瘤精準治療的首選靶標。通過二代測序可獲得腫瘤患者癌細胞核正常細胞的基因序列及基因表達信息，篩選出突變新生的腫瘤突變特異性抗原。

個性化抗體偶聯藥物是一種極具靶向性的抗體藥物，是將細胞毒性小分子偶聯到TSMA抗體上，使其兼具特異性靶向和強細胞殺傷力的特點[16]。突變特異性抗體能特異性的靶向腫瘤細胞，其靶點不局限于突變遞呈多肽，細胞膜蛋白胞外區的突變也可識別。到達靶細胞的個性化抗體偶聯藥物通過抗體介導的內吞進入癌細胞，在細胞內降解，釋放出細胞毒物。或在癌細胞間隙中降解，釋放出來的小分子毒物再進入癌細胞，最終發揮毒性作用殺死癌細胞，從而實現有效的腫瘤精準治療。

3.3 受體酪氨酸激酶抑制劑 西妥昔單抗Cetuximab是一類靶向EGFR人源化單克隆鼠抗，EGFR結合配體后自磷酸化激活，促進細胞增殖，西妥昔單抗可靶向抑制EGFR配體的結合，從而抑制增殖信號[17]。2006年，西妥昔單抗應用于HNSCC患者的Ⅲ期臨床試驗結束，顯示西妥昔單抗可顯著改善患者對化療的反應，正式被FDA批準可應用于HNSCC的治療[18]。尼妥珠單抗Nimotuzumab是國內第一個人源化單抗藥物，是靶向EGFR的單克隆抗體。一項尼妥珠單抗聯合放療治療晚期HNSCC的臨床研究顯示，患者3年生存率高達66.7%，而單純放療的3年生存率僅為40%左右，尼妥珠單抗顯著提高了放療的療效。該項臨床研究另一組分析表明，尼妥珠單抗聯合放療與標準的同步放化療療效相當，這為不能耐受強烈化療的晚期HNSCC患者提供了一個新的解決方案。

3.4 檢查點抑制劑 免疫系統中檢查點可限制炎癥反應，降低正常組織的損傷，阻止自身免疫，目前已有靶向PD-1/PD-L1，以及細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4,CTLA-4)等檢查點的抑制劑進入臨床試驗。

靶向PD-1的治療通過阻斷PD-1/PD-L1信號通路，減輕腫瘤的免疫耐受，使腫瘤細胞破除護身符，因而具有治療多種類型腫瘤的潛力，有望實質性改善患者總生存期。派姆單抗Pembrolizumab是一種人源化靶向PD-1的單克隆抗體，目前已被FDA批準用于轉移性黑色素瘤及非小細胞肺癌的靶向治療。其在HNSCC的治療中已經表現出可觀的前景。臨床試驗KEYNOTE-012的初步結果表明其應用于復發性HNSCC總的有效率達到18.2%，疾病控制率接近50%[19]。納武單抗Nivolumab，也是一種人源化靶向PD-1的單克隆抗體，已被FDA批準用于腎細胞癌、黑色素瘤及非小細胞肺癌的治療。近期一項Ⅲ期臨床試驗CheckMate-141研究結果表明，對于HNSCC患者應用Nivolumab表現出顯著的生存獲益，尤其是PD-L1表達陽性患者[20]。

CTLA-4主要表達在活化的T細胞表面，制約T細胞活性。伊匹單抗Ipilimumab，是一種人源性CTLA-4阻斷抗體。阻斷CTLA-4可以減輕T細胞抑制，增強宿主抗腫瘤免疫應答。目前HNSCC相關的臨床試驗正在進行。

3.5 免疫調節劑 免疫調節劑是一類增強宿主抗腫瘤免疫應答的小分子/復合物激動劑，Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)是一類跨膜信號蛋白，介導固有免疫反應[21]。越來越多證據表明TLRs在惡性腫瘤中表達降低，TLRs激動劑可誘導抗腫瘤炎癥反應[22-23]。此外，細胞因子包括白細胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、腫瘤壞死因子-α、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子，干擾素-γ等小分子信號蛋白在調節免疫和炎癥反應中發揮重要的作用[24]。大量研究證實腫瘤細胞可調節局部細胞因子促進炎癥反應，同時促進腫瘤免疫系統逃避，因此，通過外源性細胞因子改變腫瘤微環境中細胞因子的反應也可促進宿主抗腫瘤免疫應答。目前應用的外源性免疫因子包括IL-12、易洛魁族同源盒基因(IRX-2)等[25]。

3.6 腫瘤疫苗 抗癌疫苗通過產生腫瘤相關抗原及免疫佐劑，促使腫瘤抗原免疫致敏。目前應用的腫瘤疫苗主要包括DNA疫苗、多肽疫苗、生物疫苗等。

DNA疫苗包括INO-3112，Allovectin-7等。INO-3112疫苗中包含的質粒可合成E6及E7蛋白，主要針對HPV16及HPV18，可誘導HPV特異性CD8+T細胞反應，適合HPV陽性的HNSCC患者。Allovectin-7可誘導腫瘤細胞表面表達主要組織相容性復合物Ⅰ類分子，針對HNSCC患者的Allovectin-7的I期Ⅱ期臨床試驗結果顯示該疫苗使用安全，耐受性好，33%的患者表現出部分緩解、完全緩解[26-27]。

多肽疫苗包括MAGE-A3/HPV16、ISA101/ISA201等。多肽疫苗MAGE-A3/HPV16原理同DNA疫苗類似，可誘導主要組織相容性復合物Ⅰ類分子的表達[28]。多肽疫苗ISA101/ISA201是針對HPV E6/E7蛋白的疫苗[29]。

生物疫苗ADXS11-001是一種減毒活疫苗，通過基因工程手段將HPV E7蛋白融合至一種李斯特菌O蛋白[30]，通過感染抗原遞呈細胞激活CD4+/CD8+T細胞，靶向HPV陽性腫瘤細胞。一項15例轉移性/復發難治性宮頸癌患者的Ⅰ期臨床試驗顯示，患者中位生存時間延長至347 d，1年生存率53%，31%的患者腫瘤體積縮小；而對照組中位生存時間為6個月，1年生存率僅為5%[31-32]。

4 總結和展望

HNSCC是一種異質性腫瘤，遺傳、酒精、煙草、HPV感染等暴露因素均是危險因素。近年來逐漸增多的比較基因組研究及基因測序等研究的開展，對HNSCC基因表達譜、異質性等進行了深入的挖掘，為HNSCC個體化治療的開展提供了精確的理論依據[33]。然而，盡管精準靶向治療(包括偶聯抗體、小分子抑制劑等)在腫瘤治療中表現出良好的前景，但是其使用成本高昂，且治療方案相對復雜，限制了其在臨床治療中的應用。此外，由于預先存在的單個細胞耐藥突變可能會導致靶向治療后的復發，了解不同的流行病學亞組的腫瘤患者的異質性程度將對靶向治療的實施效果產生極大的影響。

在未來，整合全球醫療資源和基礎設施是大趨勢，患者將有機會獲得最好的個性化治療。同時，對于特定基因變異、臨床病理表型差異的HNSCC患者，開展靶向標志物指導下聯合治療，可最大限度地提高藥物成本回報。精準醫療時代已經來臨，目前面臨的挑戰包括早期的個性化治療試驗，全球醫療信息資源(包括基因組測序信息等)整合，改善HNSCC的治療及預后。在檢測技術方面，因為二代測序的測量方法需要復雜的設備和多流程操作，確保二代測序結果的可重復性和準確性，是精準醫療的一大挑戰。此外，高通量測序獲得的大數據的深度分析也相當重要，需建立標準化程序及分析流程；而精準治療技術大規模應用于臨床仍有待于精準治療技術的完善和大規模臨床試驗的開展。

【參考文獻】

[1]Leemans CR,Braakhuis BJ,Brakenhoff RH.The molecular biology of head and neck cancer[J].Nat Rev Cancer,2011,11(1):9-22.

[2]Lyford-Pike S,Peng S,Young GD,et al.Evidence for a role of the PD-1:PD-L1 pathway in immune resistance of HPV-associated head and neck squamous cell carcinoma[J].Cancer Res,2013,73(6):1733-1741.

[3]Ausoni S,Boscolo-Rizzo P,Singh B,et al.Targeting cellular and molecular drivers of head and neck squamous cell carcinoma:current options and emerging perspectives[J].Cancer Metastasis Rev,2016,35(3):413-426.

[4]Collins FS,Varmus H.A new initiative on precision medicine[J].N Engl J Med,2015,372(9):793-795.

[5]孫艷麗,李金明.臨床醫學中的個體化醫學[J].中華醫學雜志,2013,93(14):1047-1049.

[6]Cancer Genome Atlas Network.Comprehensive genomic characterization of head and neck squamous cell carcinomas[J].Nature,2015,517(7536):576-582.

[7]Cerami E,Gao J,Dogrusoz U,et al.The cBio cancer genomics portal: an open platform for exploring multidimensional cancer genomics data[J].Cancer Discov,2012,2(5):401-404.

[8]Gao J,Aksoy BA,Dogrusoz U,et al.Integrative analysis of complex cancer genomics and clinical profiles using the cBioPortal[J].Sci Signal，2013,6(269):pl1.

[9]Okami K,Wu L,Riggins G,et al.Analysis of PTEN/MMAC1 alterations in aerodigestive tract tumors[J].Cancer Res，1998,58(3):509-511.

[10]Hyman DM,Snyder AE,Carvajal RD,et al.Parallel phase Ib studies of two schedules of buparlisib (BKM120) plus carboplatin and paclitaxel (q21 days or q28 days) for patients with advanced solid tumors[J].Cancer Chemother Pharmacol，2015,75(4):747-755.

[11]Ozanne B,Richards CS,Hendler F,et al.Over-expression of the EGF receptor is a hallmark of squamous cell carcinomas[J].J Pathol，1986,149(1):9-14.

[12]Thomas H,Coley HM.Overcoming multidrug resistance in cancer:an update on the clinical strategy of inhibiting p-glycoprotein[J].Cancer control，2003,10(2):159-165.

[13]Desai N,Trieu V,Damascelli B,et al.SPARC expression correlates with tumor response to albumin-bound paclitaxel in head and neck cancer patients[J].Transl Oncol，2009,2(2):59-64.

[14]鄭學敏,朱世超,于小華,等.肝細胞生長因子及其受體在新藥發現中的研究進展[J].中國新藥雜,2017,26(20):2444-2449.

[15]張錦鵬,傅昭粵,宣國云,等.腫瘤免疫治療的研究進展[J].轉化醫學電子雜志,2018,5(1):1-5.

[16]Hochhauser D,Glynne-Jones R,Potter V,et al.A phase Ⅱ study of temozolomide in patients with advanced aerodigestive tract and colorectal cancers and methylation of the O6-methylguanine-DNA methyltransferase promoter[J].Mol Cancer Ther,2013,12(5):809-818.

[17]Graham J,Muhsin M,Kirkpatrick P.Cetuximab[J].Nat Rev Drug Discov,2004,3(7):549-550.

[18]Burtness B,Goldwasser MA,Flood W,et al.Phase Ⅲ randomized trial of cisplatin plus placebo compared with cisplatin plus cetuximab in metastatic/recurrent head and neck cancer:an Eastern Cooperative Oncology Group study[J].J Clin Oncol,2006,23(34):8646-8654.

[19]Ott PA,Piha-Paul SA,Munster P,et al.Safety and antitumor activity of the anti-PD-1 antibody pembrolizumab in patients with recurrent carcinoma of the anal canal[J].Ann Oncol,2017,28(5):1036-1041.

[20]Borghaei H,Paz-Ares L,Horn L,et al.Nivolumab versus docetaxel in advanced nonsquamous non-small-cell lung cancer[J].N Engl J Med,2015,373(17):1627-1639.

[21]Blank CU,Enk A.Therapeutic use of anti-CTLA-4 antibodies[J].Int Immunol,2015,27(1):3-10.

[22]Iribarren K,Bloy N,Buqué A,et al.Trial watch: immunostimulation with Toll-like receptor agonists in cancer therapy[J].Oncoimmunology,2015,5(3):e1088631.

[23]Khan AA,Khan Z,Warnakulasuriya S.Cancer-associated toll-like receptor modulation and insinuation in infection susceptibility:association or coincidence?[J].Ann Oncol,2016,27(6):984-997.

[24]Dinarello CA.Historical insights into cytokines[J].Eur J Immunol,2007,37(Suppl 1):S34-S45.

[25]Egan JE,Quadrini KJ,Santiago-Schwarz F,et al.IRX-2,a novel in vivo immunotherapeutic,induces maturation and activation of human dendritic cells in vitro[J].J Immunother,2007,30(6):624-633.

[26]Esteban F,Concha A,Delgado M,et al.Lack of MHC class Ⅰ antigens and tumour aggressiveness of the squamous cell carcinoma of the larynx[J].Br J Cancer,1990,62(6):1047-1051.

[27]Gleich LL,Gluckman JL,Nemunaitis J,et al.Clinical experience with HLA-B7 plasmid DNA/lipid complex in advanced squamous cell carcinoma of the head and neck[J].Arch Otolaryngol Head Neck Surg,2001,127(7):775-779.

[28]Rapoport AP,Aqui NA,Stadtmauer EA,et al.Combination immunotherapy after ASCT for multiple myeloma using MAGE-A3/Poly-ICLC immunizations followed by adoptive transfer of vaccine-primed and costimulated autologous T cells[J].Clin Cancer Res,2014,20(5):1355-1365.

[29]Kenter GG,Welters MJ,Valentijn AR,et al.Phase I immunotherapeutic trial with long peptides spanning the E6 and E7 sequences of high-risk human papillomavirus 16 in end-stage cervical cancer patients shows low toxicity and robust immunogenicity[J].Clin Cancer Res,2008,14(1):169-177.

[30]Wallecha A,French C,Petit R,et al.Lm-LLO-based immunotherapies and HPV-associated disease[J].J Oncol,2012,2012:542851.

[31]Bonner JA,Harari PM,Giralt J,et al.Radiotherapy plus cetuximab for squamous-cell carcinoma of the head and neck[J].N Engl J Med,2006,354(6):567-578.

[32]Maciag PC,Radulovic S,Rothman J.The first clinical use of a live-attenuated Listeria monocytogenes vaccine:a phase Ⅰ safety study of Lm-LLO-E7 in patients with advanced carcinoma of the cervix[J].Vaccine,2009,27(30):3975-3983.

[33]李曉明.正確看待多學科綜合治療在頭頸部鱗狀細胞癌治療中的地位和作用[J].中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志,2016,51(7):481-484.