惡性間皮瘤新型治療策略的生物學基礎

劉錚，王潔

國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫學研究中心/中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院腫瘤內科，北京 1000210

間皮瘤是一種起源于間皮細胞的罕見腫瘤，最常見于胸膜，約占全部間皮瘤類型的81%，發病誘因主要是石棉、電離輻射、毛沸石等接觸史，此外，遺傳因素也是重要的影響因素，如乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene l，BRCA1）相關蛋白1（BRCA1 associated protein 1，BAP1）家族遺傳突變或其他罕見突變等。盡管多數國家已經禁用石棉，但是石棉對惡性間皮瘤（malignant mesothelioma，MM）發病的影響仍然存在，很多國家或地區近年才開始全面禁用石棉，這導致全球MM的發病例數仍穩步增長[1]。多數MM 患者初診時已進展為局部晚期或晚期，中位總生存期（overall survival，OS）為1年左右，5年生存率約為10%，治愈病例罕見，預后較差[2]。惡性胸膜間皮瘤（malignant pleural mesothelioma，MPM）是MM 的最常見類型，因此對MPM診斷及治療的研究數據也最多。

結合臨床癥狀、影像學特征，采用病理學檢查可對MM 進行明確診斷。根據2015 年世界衛生組織（WHO）分類標準，MM 主要分為3 個組織學亞型，分別為上皮樣型、肉瘤樣型和雙相（混合）型，其中上皮樣型占比最高，為50%～70%，雙相型其次，約占30%，肉瘤樣型最少，占10%～20%[3]。其中肉瘤樣MM 患者的預后最差，中位OS 為4 個月，而上皮樣和雙相型MM 患者的中位OS 分別為13.1個月和8.4 個月[4]。

MM 的主要干預手段包括手術治療、放療和全身化療[5]。Ⅰ～ⅢA期MM 患者存在手術切除的可能性，可經多學科團隊討論后進行手術治療[6]，手術前后建議行輔助化療及半胸放療，輔助放療可能會降低局部復發率[7]。而對于ⅢB～Ⅳ期MM，不推薦手術治療。多數MM 患者初診時已進展為局部晚期/晚期，因此全身治療在MM 中占有重要地位。目前針對晚期MM 的全身治療主要包括化療、免疫治療、抗血管生成治療等，目前靶向藥物、溶瘤病毒、嵌合抗原受體T 細胞（chimeric antigen receptor T-cell，CAR-T）等治療手段的研究也在進行中。目前中國指南首選培美曲塞+鉑類±貝伐珠單抗作為晚期MM 的一線治療方案，OS 可達12.1個月[8]；依據CheckMate-743研究結果也可首選納武利尤單抗+伊匹木單抗方案，OS 可達18.1 個月[9]。但MM 二線及以上治療可選擇的藥物較少，方法有限，且療效欠佳，容易耐藥，因此了解MM 的生物學特點并探索新的治療策略很重要。本文針對MM 的遺傳學改變、不受調控的增殖、血管異常增生、代謝異常和免疫微環境改變等進行總結，旨在為MM 的新型治療選擇提供參考。

1 MM 的遺傳學改變

與其他惡性腫瘤相比，MM 的腫瘤突變負荷為中等程度[10]，主要表現為抑癌基因表達下調，包括BAP1、神經纖維蛋白2（neurofibromin 2，NF2）、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2A（cyclin dependent kinase inhibitor 2A，CDKN2A）等[11]。

1.1 BAP1

BAP1 是基因和環境之間相互作用的重要調節因子[12]，BAP1 缺失增強了成纖維細胞和間皮細胞對電離或紫外線照射以及石棉的敏感性[13]，可促進石棉誘導的間皮瘤的發生發展[14-15]。BAP1基因可產生是一種脫輔基酶，在細胞核中具有調控細胞周期、細胞死亡和DNA 損傷的作用[15]；而在細胞質中，BAP1 通過與肌醇1，4，5-磷酸三酯受體（inositol 1,4,5-trisphosphate receptor，IP3R）相互作用，調節鈣離子從內質網釋放，從而觸發細胞凋亡[13]。BAP1 還通過多梳蛋白抑制復合物2（polycomb repressive complex 2，PRC2）參與許多基因的表觀遺傳學調控，具有潛在的治療作用[16]，因為BAP1 的缺失會提高腫瘤細胞對PRC2 抑制劑的敏感性，而PRC2 抑制劑可抑制腫瘤細胞生長和侵襲[17]。他澤司他（Tazemetostat）是一種口服的zeste 2 多梳抑制復合物2 亞基增強子（enhancer of zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit，EZH2）選擇性抑制劑，在一些實體腫瘤中顯示出了抗腫瘤活性。他澤司他治療BAP1 失活的MPM 的Ⅱ期臨床試驗（NCT02860286）結果顯示，治療第12 周的疾病控制率（disease control rate，DCR）為54%，沒有患者獲得完全緩解，2 例患者獲得部分緩解[18]。

1.2 NF2

NF2編碼的Merlin 蛋白可負向調節受體依賴性有絲分裂信號和下游磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphoinositide 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）活性，并激活Hippo 通路[19]。通常認為NF2 表達缺失是驅動間皮瘤癌變的因素[20]，但小鼠模型中發現，通常需要同時合并其他突變，間皮瘤才能發生癌變，如NF2；CDK4a 抑制劑/替代性讀碼框（inhibitor of CDK4a/alternative reading frame，INK4a/ARF）或NF2；p53[21]。Merlin 通過抑制cullin 4A-RING E3 泛素連接酶（cullin 4A-RING E3 ubiquitin ligase，CRL4）-DDB1 和CUL4 相關因子1（DDB1 and CUL4 associated factor 1，DCAF1）來調控致癌基因的表達，從而穩定大腫瘤抑制激酶1/2（large tumor suppressor kinase 1/2，LATS1/2）的表達，而LATS1/2又會抑制Hippo 通路的兩個下游效應因子——轉錄輔助激活因子Yes 相關蛋白（Yes-associated protein，YAP）和PDZ 結合基序轉錄共激活因子（transcriptional co- activator with PDZ- binding motif，TAZ）的表達[22]。在許多YAP 異常激活的間皮瘤標本中能夠觀察到Hippo 通路相關因子的突變，如LATS1/2[10,23]。此外，間皮瘤細胞系中LATS2和NF2基因共失活可導致細胞接觸抑制喪失、Hippo 和雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信號通路異常，并與對PI3K/AKT/MTOR 通路抑制劑更高的敏感性有關[24]。在體外實驗中發現，激活間皮瘤中常見的YAP 或抑制YAP 下游靶點Rho 相關激酶（Rho-associated kinase，ROCK）的活性，或通過維替泊芬破壞YAP 與轉錄增強相關結構域（transcriptional enhanced associate domain，TEAD）轉錄因子的相互作用，能夠抑制間皮瘤細胞的增殖和侵襲[25-26]。

1.3 CDKN2A

CDKN2A可編碼2 個細胞周期調節因子p16INK4a和p14ARF[27-28]。p16INK4a可抑制細胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）4/6 依賴性視網膜母細胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，RB）的磷酸化，而p14ARF可阻止小鼠雙微體擴增基因（mouse double minute 2，MDM2）降解p53[28]。研究顯示，不足10%的間皮瘤可發生腫瘤蛋白p53（tumor protein p53，TP53）突變[29]，并與較差的預后相關[10]。由于約45%的間皮瘤患者存在CDKN2A基因表達缺失[29]，有研究對CDK4/6 抑制劑——帕博西尼（Palbociclib）在間皮瘤中誘導細胞周期阻滯及細胞凋亡的功能進行探討，結果顯示，帕博西尼可引起AKT磷酸化，與PI3K/AKT/MTOR抑制劑聯合使用時能協同抑制腫瘤細胞增殖[30]。

1.4 其他基因突變

目前，多數研究集中在更為常見的上皮樣間皮瘤中，關于罕見但更具侵襲性的肉瘤樣亞型的研究則較少。一項研究顯示，磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）或TP53表達缺失促進了非上皮樣間皮瘤的進展，并激活了PI3K 和絲裂原活化蛋白激酶的激酶（mitogenactivated protein kinase kinase，MEK）/細胞外信號調節激酶（extracellular signal- regulated kinase，ERK）/促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路[31]。因此，聯合使用MEK 抑制劑——司美替尼（Selumetinib）和PI3K 抑制劑——AZD8186 能抑制腫瘤細胞的生長并提高小鼠存活率[31]，這為肉瘤樣間皮瘤的治療提供了一種新的潛在靶向治療策略。其他針對肉瘤樣間皮瘤的研究也發掘出了更多的潛在治療靶點，例如賴氨酰氧化酶樣蛋白2（lysyl oxidase like 2，LOXL2）（一種上皮-間充質轉化標志物）和T 細胞活化的V 型結構域免疫球蛋白抑制因子（V-set immunoregulatory receptor，VISTA）（一種免疫檢查點）在肉瘤樣間皮瘤中過表達[32]，而上皮-間充質轉化相關基因的差異表達提示該亞型患者的預后不良[33]。另有研究顯示，肉瘤樣MPM 似乎對抑制Wee 1（G2/M 細胞周期檢查點的一個組分）和ROCK 的相關藥物更敏感[33]。

1.5 表觀遺傳失調

在多種腫瘤中，組蛋白的翻譯后修飾和DNA甲基化經常發生改變。有研究顯示，在間皮瘤中存在腫瘤抑制基因CDKN2A、結腸腺瘤性息肉病（adenomatous polyposis coli，APC）、細胞周期蛋白D2（cyclin D2）和Ras 相關區域家族成員1（Ras association domain family member 1，RASSF1）啟動子的高度甲基化和DNA 甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）表達上調，還存在SET 結構域分叉組蛋白賴氨酸甲基轉移酶1（SET domain bifurcated histone lysine methyltransferase 1，SETDB1）、含有SET 結構域2 的組蛋白賴氨酸甲基轉移酶（SET domain containing 2, histone lysine methyltransferase，SETD2）突變[34]。這些結果為使用靶向組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）的特異性抑制劑（histone deacetylase inhibitor，HDACi）提供了理論依據。HDACi 具有多種抗腫瘤作用，包括拮抗細胞周期、抑制新生血管生成、促進細胞凋亡和抗炎活性[35]。在一項納入13 例間皮瘤患者的Ⅰ期臨床試驗中，一種HDACi——伏立諾他（Vorinostat）在2例患者中顯示出部分應答[36-37]，但隨后納入650 例間皮瘤患者的Ⅲ期臨床試驗結果顯示，OS 并沒有改善[38]。一種新型HDACi——曲古抑菌素A（trichostatin A，TSA）及其類似物，在與DNMT 抑制劑地西他濱和免疫治療聯合使用時顯示出活性[39]。體外研究表明，BAP1 表達缺失可影響間皮瘤細胞對HDACi 的敏感性[40]，提示患者分層可能有助于識別治療應答的人群。此外，地西他濱還可能通過上調p21 的表達抑制間皮瘤細胞的增殖，而不依賴于其對DNMT 的影響[41]。

2 間皮瘤細胞不受調控的增殖

2.1 黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）

FAK 是一種調節腫瘤細胞存活、增殖、遷移和侵襲的酪氨酸激酶。體外研究表明，FAK 在許多間皮瘤細胞中表達上調，而抑制FAK 可抑制細胞增殖并抑制形成錨定非依賴性集落的能力[42]，因此，FAK 抑制劑BI853520 可抑制體內原位腫瘤的生長[43]。由于Merlin 可以通過減弱FAK 的磷酸化來抑制細胞遷移和侵襲[44]，可以預測，Merlin 在間皮瘤中低表達會增加腫瘤細胞對FAK 抑制劑的敏感性[45]。一項Ⅰ期臨床試驗結果顯示，FAK 抑制劑GSK2256098 延長了Merlin 陰性表達間皮瘤患者的中位無進展生存期（progression-free survival，PFS）[46]。一項Ⅰb 期研究納入了34 例患者，均接受GSK2256098 聯合MEK 抑制劑曲美替尼治療，其中Merlin 陰性表達的間皮瘤患者的PFS 較Merlin陽性表達患者更長[47]。基于此，FAK 抑制劑Defactinib 的Ⅰ期臨床試驗納入了344 例Merlin 低表達的間皮瘤患者，但沒有觀察到生存改善[48]。

2.2 c-Met

c-Met是一種對細胞增殖和遷移很重要的受體酪氨酸激酶，在間皮瘤中過表達[49]。體外和體內研究表明，Tivantinib（ARQ 197）可靶向c-Met并抑制PI3K，從而抑制腫瘤細胞遷移，減緩腫瘤細胞生長[50]。Tivantinib 聯合培美曲塞和卡鉑/順鉑的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗正在MPM 患者中進行（NCT02049060）。

3 血管異常增生

大多數實體腫瘤通過促進新生血管生成的方式促進腫瘤發生發展[51]。血管生成信號對間皮瘤細胞的生長很重要，間皮瘤組織和多種間皮瘤細胞系中高表達促進血管生成的信號分子[52-53]，如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纖維細胞生長因子1（fibroblast growth factor 1，FGF1）、轉化生長因子-β（transforming growth factorβ，TGF-β）、血小板衍生生長因子（platele derived growth factor，PDGF）和血小板衍生生長因子受體（platele derived growth factor receptor，PDGFR）β。研究顯示，腫瘤微血管密度高提示預后較差，目前，血管生成抑制劑已用于間皮瘤的治療[54-57]。沙利度胺是一種血管生成抑制劑，其在多種腫瘤的治療中療效顯著，但在MPM 的Ⅲ期臨床試驗中沒有顯示生存獲益[58-60]。尼達尼布（Nintedanib）是一種針對血管內皮生長因子受體13（vascular endothelial growth factor receptor 13，VEGFR13）、成纖維細胞生長因子受體13（fibroblast growth factor receptor 13，FGFR13）、PDGFRα/β和Src 家族成員的酪氨酸激酶抑制劑，在Ⅱ期臨床試驗中與培美曲塞/順鉑聯合使用可延長MPM 患者的PFS 和OS[56]，但未能在隨后的Ⅲ期臨床試驗中得到驗證[55]。貝伐珠單抗是一種人源化的抗VEGFA單克隆抗體，在一項納入448例晚期MPM 患者的Ⅲ期MAPS 試驗中，其將晚期MPM患者的中位OS從16.1個月延長至18.8個月[61]，這使得貝伐珠單抗被美國國立綜合癌癥網絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）指南推薦用于不可切除的MPM的一線治療。

4 代謝異常

4.1 內質網應激

為了潤滑胸膜腔，間皮細胞需產生大量的細胞表面糖蛋白，這些蛋白質在內質網中折疊，因此功能性內質網很重要。由于對蛋白質分泌需求較高，增加了蛋白質錯誤折疊率，進而引起了內質網應激，是促進MPM 進展和治療耐藥的關鍵機制[62]。內質網應激反應的生長停滯和DNA 損傷誘導基因34（growth arrest and DNA damage-inducible gene 34，GADD34）在肉瘤樣間皮瘤中的表達低于上皮樣間皮瘤，而高水平的內質網應激依賴轉錄因子C/EBP 同源蛋白（C/EBP- homologous protein，CHOP）提示預后不良[63]。有研究顯示，在間皮瘤細胞系[64]和腫瘤組織[65]中內質網分子伴侶葡萄糖調節蛋白78（glucose- regulated protein 78 kD，GRP78）[亦被稱為免疫球蛋白重鏈結合蛋白（binding immunoglobulin protein，BiP）]的表達增加。因此，在臨床前模型中，有研究者對間皮瘤中內質網應激反應的調節進行了研究。例如，蛋白酶體抑制劑硼替佐米和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）（一種綠茶多酚）在間皮瘤細胞系中觸發內質網應激依賴性細胞死亡[65-66]。此外，一種特異性針對BiP 的內質網應激誘導劑HA15[67]可通過CHOP 依賴途徑，增加間皮瘤細胞中已存在的高內質網應激水平，從而誘導細胞死亡并破壞患者來源的異種移植物中間皮瘤細胞的生長[65]。

4.2 營養應激

營養應激也會影響間皮瘤的生長，如抑制糖酵解途徑的關鍵成分6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2，6-雙磷酸酶3（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2, 6-biphosphatase 3，PFKFB3）可以產生抗間皮瘤作用，部分通過誘導內質網應激導致間皮瘤細胞死亡[68]。由于精氨酸琥珀酸合成酶1（argininosuccinate synthetase 1，ASS1）表達缺失，間皮瘤細胞通常是精氨酸營養缺陷型，基于這一現象開展了基于ADIPEG20 的Ⅱ期研究，ADI-PEG20 是一種精氨酸降解劑，可使間皮瘤患者循環精氨酸耗竭，從而改善PFS[69-70]。一項Ⅰ期TRAP 試驗結果顯示，ADIPEG20 聯合培美曲塞/順鉑化療治療雙相型和肉瘤樣型MPM 的疾病控制率為94%[71]。一項納入386例非上皮樣間皮瘤患者的Ⅱ/Ⅲ期ATOMIC-Meso（NCT02709512）研究正在進行中。

5 免疫微環境改變

間皮瘤組織中可檢測到腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）、巨噬細胞和自然殺傷細胞[72]，調節性T 細胞（regulatory T cell，Treg）[73]和M2型巨噬細胞[74]導致的免疫抑制微環境可導致間皮瘤。細胞毒性CD8+T 淋巴細胞浸潤與更好的預后相關[72]，高水平的“促瘤”M2型巨噬細胞往往提示更短的生存期[75]。在MPM 中，免疫檢查點程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）表達上調和存在的肉瘤樣成分均與間質TIL 的增加有關。如果TIL增加是以高CD8+和低CD4+為特征，則預示著預后不良[76]，這些特點為免疫調節提供了線索。

6 小結與展望

與多種實體瘤不同，間皮瘤的特點是廣泛存在的抑癌基因缺失及突變、缺少明確的驅動基因表達，因此，缺少合適的治療靶點。既往未被認識到的腫瘤基因組異常導致的腫瘤進展和抗腫瘤藥物耐藥過程中出現的遺傳學改變、異常血管生成、代謝異常和免疫微環境改變，以及由此衍生出相應的脆性和互相關聯環節，為MM 發生發展的病理生理學提供了新的研究方向。探索以腫瘤抑制基因低表達為主要特點的MM 的新型治療方法有重要意義，未來基于RNA、蛋白質組學分析以及功能基因組學，可為MM 以生物標志物為指導的精準醫學發展帶來新的希望。