mTOR相關信號通路在腎細胞癌中的研究進展

劉曉琪 張慧娟 白紅松 邱 田 鄭 閃 畢新剛

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一種非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。mTOR相關信號通路在細胞的生長增殖過程中通過影響細胞分化和細胞周期，在細胞內起著生長和分化中心調控者的作用[1]。近年來研究表明，mTOR相關信號通路在腎細胞癌(renal cell carcinoma, RCC)發(fā)展中起到重要作用，且已成為進展期RCC的靶向治療的可選方案。本文就mTOR相關信號通路在RCC中的研究及應用現(xiàn)狀進行系統(tǒng)梳理，并展望其在RCC中的應用前景。

mTOR相關信號轉導通路包括上游信號分子、mTOR復合體(mTOR complex, mTORC)和下游信號蛋白3個組成部分。通路中最為重要的是mTOR復合體1(mTORC1)，是目前研究關注的重點。上游的信號分子PI3K和Akt可以正向調節(jié)mTORC1的活性，而TSC1和TSC2則可以負向調節(jié)mTORC1的活性。mTORC1主要通過磷酸化核糖體蛋白S6激酶(ribosomal protein S6 kinase，S6K/p70S6K)和真核細胞起始因子4E-結合蛋白1(eukaryotic initiation factor 4E-binding protein 1，4E-BP1)等發(fā)揮促進細胞生長和增殖等作用，近年來也有關于mTORC1通過HIF影響血管生長的報道。mTORC2可通過活化Akt來增強mTORC1的活性，此外還可以通過SGK調節(jié)細胞代謝[2,3]。

mTOR信號通路與RCC研究包括細胞系及腫瘤組織兩部分，旨在探討mTOR信號通路在RCC發(fā)生、發(fā)展中的作用機制及其臨床意義。mTOR以及其下游S6K/p706S6和4EBP1是最為常見的研究對象。

一、mTOR信號通路在RCC細胞系中的研究

CC細胞系為對象的研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt/mTOR通路的活化將引起RCC細胞系的增殖和侵襲遷移能力增強，并可以增強上皮-間質轉化過程；而這一通路的抑制則可出現(xiàn)細胞增殖能力的減弱等。上述過程的發(fā)生、發(fā)展最為關鍵的蛋白是mTOR，其次是下游的S6K/p70S6K和4E-BP1，再次是上游的PI3K和Akt，磷酸化是最主要的活化形式，也有蛋白表達水平的改變。而一些小分子、miR(miR-144、miR-182)以及蛋白主要通過影響這一通路中mTOR蛋白的活性來發(fā)揮作用，也有一些可作用于PI3K/Akt/mTOR通路中的兩個或以上相關蛋白，如Akt和mTOR，再如PI3K和mTOR等來發(fā)揮作用[4～8]。從上述研究結果來看，除了mTOR以外，Akt、S6K/p70S6K及4E-BP1均有可能成為RCC潛在的新的靶向治療靶點，同時雙靶向聯(lián)合治療也有其存在的實驗基礎。另外PI3K/Akt/mTOR可能成為TFE3轉位性腎細胞癌的治療靶點。

二、mTOR信號通路在RCC腫瘤組織中的研究

mTOR信號通路與細胞生長和分化相關，因此它是腫瘤發(fā)生、發(fā)展中最為常見的信號通路之一。從臨床應用而言，mTOR信號通路的相關蛋白有可能成為腫瘤預測預后的標志蛋白，部分蛋白還可能成為靶向治療的新靶點應用于臨床。近年來，已有文獻表明，mTOR蛋白改變的RCC還可能存在著特定的病理學改變。

1.mTOR蛋白改變相關的組織病理學特征：最早在1954年，在TSC2基因胚系突變的Eker鼠體內出現(xiàn)常染色體顯性遺傳RCC。而后，從1980年起，陸續(xù)出現(xiàn)關于結節(jié)性硬化相關性RCC臨床、病理特征及分子改變的報道。TSC基因是mTOR信號通路的上游蛋白，這一現(xiàn)象提示mTOR信號通路的核心蛋白也可能會有特征性的病理改變。近年來的研究也部分證實了這種推測。

2016年，Chen等[9]對62例呈高級別原發(fā)性未分類RCC進行分子檢測。他們利用了二代測序、SNP芯片、RNA測序、免疫組織化學、熒光原位雜交及體外實驗等多種檢測手段，分別從DNA、RNA、蛋白及細胞4個水平進行多維度分析，結果發(fā)現(xiàn)mTOR基因突變率為8%(5/62)，16例未分類RCC的腫瘤組織出現(xiàn)單獨的mTOR(5例)、TSC1(4例)、TSC2(3例) 或 PTEN(4例)基因突變，其中13例出現(xiàn)mTORC1活性增高，表現(xiàn)為磷酸化的4E-BP1水平增高。此類腫瘤預后良好，對mTOR抑制劑治療有效。而后，同一研究組的Voss等對于上述7例表現(xiàn)為高mTORC1活性的未分類RCC進行了臨床病理特征的總結，結果發(fā)現(xiàn)該腫瘤大體與嫌色細胞癌有一定的相似性，呈邊界清楚，灰黃至灰褐色均質實性腫物，有時可見腫瘤內中-大管徑的鈣化血管；鏡下與嗜酸細胞瘤有一定相似，可見水腫間質下的低細胞量的腫瘤組織，呈巢狀排列，突出的嗜酸性胞質，可有胞質空泡化，以至于細胞核偏位，但未見核周空暈，細胞核規(guī)則，可見明顯突出的核仁。腫瘤內未見明顯壞死、核分裂像，未見腫瘤間質中泡沫樣組織細胞或淋巴細胞浸潤[10]。由此可以得出結論，在未分類RCC中存在著一些有特定組織形態(tài)學及分子改變的RCC，盡管形態(tài)與既往腎臟腫瘤有一定相似，但也存在明顯區(qū)別，不能歸入現(xiàn)行任何一種腫瘤，鑒于有自身獨有的特征，隨著對此類腫瘤認識和研究的不斷深入，在新一版WHO分類中，它們有可能成為獨立的病理類型。

2.mTOR信號通路蛋白與RCC治療及預后的相關性：mTOR信號通路在腎臟腫瘤中的研究主要集中在轉移性RCC，研究報道最多的是mTOR蛋白，部分研究則以PI3K/Akt/mTOR通路中的基因為研究對象，并關注蛋白的功能狀態(tài)(磷酸化/非磷酸化)[6,7,11～15]。研究結果分為以下3部分：(1)關于miR小分子的作用機制，如miR-144(r=-0.769;P<0.000)和miR-182可以造成mTOR表達下降從而發(fā)揮抗腫瘤的作用，說明上述小分子可能成為新的mTOR抑制劑用于臨床治療[6,7]。(2)mTOR與p-mTOR的蛋白表達及其意義，原發(fā)灶與正常腎組織間p-mTOR表達下降，而轉移灶較原發(fā)灶p-mTOR表達上升(P<0.05)，且腫瘤組織內超過平均水平的p-mTOR/mTOR與臨床分期及肉瘤樣分化相關(P<0.05)。(3)p-mTOR高表達與總生存(P=0.0046)及腫瘤特異性生存(P=0.067)相關。

3.mTOR信號通路與靶向治療：mTOR抑制劑的靶向藥物主要包括依維莫司、替西羅莫司及西羅莫司等。依維莫司作用于mTORC1，而替西羅莫司和西羅莫司均作用于mTOR，最終抑制細胞生長。此類臨床試驗主要有如下特征：(1)多為國際多中心研究，研究對象為轉移性RCC，研究對象為一線TKI治療失敗后行二線治療的轉移性RCC，也有少數(shù)mTOR抑制劑治療轉移性RCC一線治療的研究。(2)以Ⅱ期和Ⅲ期臨床研究為主，雖然樣本數(shù)量不一，分組依據(jù)不同，但觀察的主要終點多為無進展生存。(3)研究主要集中在依維莫司，單藥或聯(lián)合用藥。單藥劑量為5～10mg/d，口服。聯(lián)合用藥劑量為5mg/d，口服。與安慰劑比較，應用依維莫司組中位無進展生存期為5.5個月(95% CI：4.6～5.8)，明顯優(yōu)于安慰劑組的1.9個月(95% CI：1.8～2.2)(HR=0.32, 95% CI：0.25～0.41,P<0.001)。此外，樂伐替尼聯(lián)合依維莫司組無進展生存期為14.6個月(95% CI：5.9～20.1)，明顯優(yōu)于依維莫司組的5.5個月(95% CI：3.5～7.1)(HR= 0.51，95% CI：0.30～0.88，P=0.024)[16～21]。

Guo等[20]開展的對64例VEGFR-TKI治療失敗的轉移性腎透明細胞癌病例應用依維莫司進行治療，結果發(fā)現(xiàn)該組病例中位無進展生存期為6.9個月(95% CI：3.7～12.5)，部分緩解率為5%，為我國在依維莫司二線治療轉移性RCC提供了一些臨床實驗依據(jù)。對于未經治療的高危轉移性RCC，ARCC研究顯示，與干擾素α比較，替西莫羅司改善了高危轉移性RCC的總生存，其后的回顧性分層分析顯示，對于非透明細胞RCC，替西莫羅司治療的總生存率優(yōu)于干擾素α[22,23]。

目前，替西莫羅司用于高危轉移性或復發(fā)性腎細胞癌的一線和后線治療以及轉移性或復發(fā)性非透明細胞腎癌的系統(tǒng)治療。依維莫司單藥或樂伐替尼聯(lián)合依維莫司用于高危轉移性腎透明細胞癌的后線治療，以及轉移性或復發(fā)性非透明細胞腎癌的系統(tǒng)治療。

RCC兩大類主要的分子靶向藥物主要作用于VEGF以及mTOR通路；序貫及聯(lián)合靶向治療已成為轉移性RCC可供選擇的治療方案，聯(lián)合用藥時需充分重視藥物的不良反應，以保證治療的持續(xù)性[24]。而對于mTOR通路多靶點抑制劑聯(lián)合靶向治療可能會因為藥物的毒性不良反應而限制其進一步應用[25]。隨著免疫治療的興起，在轉移性RCC的治療中，免疫治療已出現(xiàn)與靶向治療共同發(fā)展的趨勢，VEGF靶向治療與免疫治療的聯(lián)合應用已顯示出生存優(yōu)勢，而聯(lián)合使用mTOR抑制劑可以緩解免疫檢查點抑制劑治療的不良反應[26,27]。

三、展 望

綜上所述，mTOR通路與RCC發(fā)展相關，主要通過mTOR以及S6K/p70S6K和4E-BP1磷酸化活化而起作用。在現(xiàn)行標準歸入未分類的RCC中，部分腫瘤存在mTOR 相關信號通路的基因突變，以及特定的組織形態(tài)學及臨床預后特征，對mTOR抑制劑治療反應良好，有望成為新的RCC病理亞型。臨床應用方面，mTOR和(或)p-mTOR最值得關注，兩者的表達水平及比例可能與臨床病理特征相關，并有可能用于預測預后及新的靶向治療藥物開發(fā)。盡管以VEGF結合mTOR通路的序貫及聯(lián)合靶向治療已成為轉移性RCC的治療方案，mTOR通路多靶點抑制劑聯(lián)合靶向治療以及mTOR抑制劑聯(lián)合免疫治療值得開展深入研究。