LKB1基因突變型非小細胞肺癌的臨床特點及治療藥物應用研究進展

黃維，陳利軍，劉曉敏，張倩倩，王虹

蘭州大學第二醫院呼吸科 蘭州大學第二臨床醫學院，蘭州 730000

隨著人口老齡化，人口死亡最常見的原因已由傳染病轉為慢性病，癌癥是嚴重危害人群健康的慢性病［1］。在2022年中國所有惡性腫瘤新發病例及死亡病例中肺癌均是最高的［2］。研究［3］顯示，非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占肺癌的80%以上。在過去的幾年里，NSCLC的死亡率已經開始下降，這主要是由于早期及時的診斷，以及新的治療策略的發展。免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的應用顯著改善了NSCLC的預后［4］，但一些特殊類型的NSCLC并不能從ICIs中獲益， LKB1基因突變的NSCLC便是其中之一。LKB1基因是一種重要的抑癌基因，編碼肝激酶B1（LKB1），也稱作絲氨酸/蘇氨酸激酶11（STK11），在維持細胞能量平衡方面起重要作用［5］，其突變存在于不同的腫瘤中，但頻率不同，在NSCLC尤為常見。研究［6］顯示，LKB1基因突變型NSCLC具有高腫瘤突變負荷（tumor mutational burden，TMB）和免疫抑制的腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME），其中免疫抑制的TME主要由低CD3+、CD4+和CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞、高腫瘤相關中性粒細胞和低程序性死亡受體-配體1（programmed death-ligand 1，PD-L1）水平主導，這可能是該類NSCLC患者出現耐藥和預后差的原因。近年來，越來越多的學者研究其臨床特點及挖掘潛在的治療靶點，以提高此類患者預后。現將LKB1基因突變型NSCLC的臨床特點及治療藥物應用研究進展綜述如下。

1 LKB1的生物學功能

LKB1基因位于19號染色體的短臂端粒區，其通過編碼的LKB1蛋白來調節細胞代謝、細胞增殖、細胞極性和細胞遷移等過程。在生理條件下，LKB1蛋白可直接磷酸化和活化AMP活化蛋白激酶（AMPK）。AMPK是細胞代謝的一個中心，根據能量和營養變化調節糖和脂質代謝。AMPK的激活使代謝轉向減少脂肪酸（FA）合成、增加糖酵解和FA氧化，以補充ATP的儲存，在細胞內低ATP水平時阻止細胞生長［7］。LKB1通過對AMPK的生理激活，可抑制哺乳動物雷帕霉素靶標蛋白（mTOR）通路和增強干擾素基因刺激因子（STING）通路。mTOR是營養、能量和生長因子信號轉導的中心調節因子，被抑制后導致蛋白質合成受阻，限制ATP攝入，同時缺氧誘導因子1α（HIF-1α）表達減低，對血管生成和糖酵解產生負面影響。LKB1失活會導致絲氨酸代謝紊亂，導致S-腺苷蛋氨酸（SAM）水平升高。SAM是多種表觀遺傳沉默酶的底物，它們直接參與STING基因啟動子的甲基化，導致其下調和抑制，下調PD-L1的表達［8］。當LKB1發生突變時，可通過上述途徑誘導葡萄糖、脂質、谷氨酰胺和絲氨酸的代謝紊亂來促進腫瘤的發展。

2 LKB1基因突變型NSCLC的臨床特點

許多研究描述了LKB1基因突變型NSCLC的臨床特點，探究其臨床特點有助于臨床醫生對該亞型NSCLC更深層次的理解。LKB1基因突變型NSCLC具有易發生轉移和侵襲性強、對免疫治療耐藥的特點，因此預后欠佳。

2.1 易發生轉移和侵襲性強 LKB1基因突變不僅會促進原發腫瘤的生長，而且使得腫瘤獲得較強的轉移能力。LKB1基因常與Kirsten大鼠肉瘤病毒癌（KRAS）基因同時發生突變，JI等［9］人用KRAS基因突變驅動的小鼠肺癌模型評估了LKB1功能，發現LKB1基因突變強烈刺激了腫瘤的生長和轉移；與未發生突變的對照組相比，實驗組腫瘤生長和轉移發生前的潛伏期均縮短。這是因為腫瘤參與血管生成和細胞遷移的基因表達增加，上調HIF-1α的表達，促進癌細胞生長和上皮-間質轉化（epithelial-to-mesenchymal transition， EMT），EMT可以使癌細胞具有更強的遷移和轉移能力，從而促進腫瘤的形成和轉移［10-11］。LKB1基因突變型NSCLC易發生轉移和侵襲性強已被證實，但目前研究應進一步探究其易轉移部位及轉移途徑，盡可能預防或及時發現轉移以盡早干預而改善預后。

2.2 對免疫治療耐藥 如今臨床的ICIs主要包括程序性死亡受體-1（programmed death-1，PD-1）/程序性死亡受體-配體1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抑制劑和細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein-4，CTLA-4）抑制劑兩大類，其中PD-1/PD-L1抑制劑應用更為廣泛。PD-1表達于T細胞細胞膜表面，是一種重要的免疫抑制跨膜蛋白。腫瘤細胞表面表達PD-L1，PD-1可與PD-L1結合，使T細胞受體信號分子去磷酸化，減弱下游信號的激活，從而達到免疫逃脫。抗PD-1/PD-L1抗體通過對PD-1/PD-L1的破壞，恢復機體對腫瘤細胞的免疫功能。ICIs的應用已經成為NSCLC的支柱，但LKB1基因突變型NSCLC接受ICIs治療時出現腫瘤生長加速，這是因為LKB1基因突變可減低腫瘤細胞PD-L1的表達［12］，從而達到對免疫治療的耐藥，促進PD-L1的表達即可改善耐藥［13］。這可能是LKB1基因突變型NSCLC對ICIs抵抗的機制之一，但SKOULIDIS等［14］人發現，一部分LKB1基因突變的患者腫瘤細胞仍有PD-L1的高表達，但對ICIs仍無反應，這可能與LKB1基因突變帶來的免疫抑制的TME相關，但NSCLC對PD-1/PD-L1抑制劑的耐藥性情況在很大程度上是未知的，沒有單一因素能夠準確區分應答者和無應答者。此外，LKB1基因突變導致mTOR通路增強，可呈現出對化療的相對耐藥性［15］，AMPK活化的缺乏也減弱了靶向血管內皮生長因子（VEGF）藥物的作用［16］。因此，改善LKB1基因突變所帶來的耐藥是目前治療的關鍵，可顯著改善該亞型NSCLC的預后。

2.3 預后欠佳 LKB1基因突變常提示預后欠佳，出現腫瘤生長加速和臨床狀態惡化。在一項動物實驗中，將LKB1基因突變株H157、A549細胞皮下注射，在小鼠側翼形成異種移植瘤，接種H157細胞株的絕大多數小鼠（11只中的10只）在第7天達到了早期移除標準，不得不被安樂死；對于接種A549細胞株的小鼠，在第14天，大多數小鼠（11只中9只）符合早期移除標準，說明LKB1基因突變腫瘤生長十分迅速［17］。同時，LKB1基因突變型NSCLC免疫成分發生變化，伴隨著血清中多種促炎細胞因子如白細胞介素1β（IL-1β）、白細胞介素6（IL-6）和白血病抑制因子（LIF）濃度的增加，這些細胞因子與脂肪/肌肉萎縮和厭食癥相關，提示LKB1基因突變可能與惡病質的發生有一定關聯［18-19］。在PUNEETH等［20］人評估的246名NSCLC患者中，有1/3在診斷時出現惡病質相關的體質量減輕，在這1/3惡病質患者中，20%的腫瘤具有LKB1基因變異，這些數據表明LKB1基因突變與惡病質的發生顯著相關。最近的一項Meta分析［21］也提示，LKB1基因低表達與肺癌預后不良、組織學分化差、淋巴結早期轉移存在一定關聯。

3 LKB1基因突變型NSCLC的治療藥物應用研究進展

由于肺癌的早期診斷以及新的治療策略的發展，NSCLC的死亡率在最近幾年開始出現下降。ICIs單獨治療或聯合化療顯著改善了腫瘤患者的預后，成為目前腫瘤治療的研究熱點。在此背景下，許多臨床實驗評估了免疫治療的安全性和有效性，但由于LKB1基因突變型NSCLC對免疫治療耐藥，不能從免疫治療中獲益，故研究者們從LKB1信號通路上尋找治療靶點和改善耐藥等方面尋找突破口。在臨床實踐中，大批LKB1基因突變的NSCLC患者的治療需求尚未得到滿足，克服LKB1基因突變導致的耐藥性引起了廣泛關注。研究表明，高TMB的患者更可能從ICIs中獲益，這在LKB1基因突變型NSCLC中存在矛盾，新的潛在治療策略的開發旨在增加PD-1的表達和利用免疫系統將“冷腫瘤”轉化為“熱腫瘤”，最終改善NSCLC患者的預后，多藥物聯合治療似乎使得該亞型NSCLC獲得最大益處，無論是否存在LKB1基因突變，ICIs派姆單抗加化療的療效更好，mTOR抑制劑可改善對化療的耐藥，可進一步探究增加mTOR抑制劑是否能使療效更好。重塑TME的藥物與ICIs這一聯合方案是目前的熱點。

3.1 AMPK激動劑應用情況 AMPK是2型糖尿病和代謝綜合征的理想靶點，也是癌癥治療的潛在靶點。二甲雙胍是AMPK的最佳激動劑［22］，可能是NSCLC聯合治療的潛在候選藥物。據報道，LKB1基因突變型NSCLC對二甲雙胍高度敏感，在LKB1基因突變型NSCLC的臨床前體外和體內模型中，二甲雙胍也能改善對順鉑的耐藥。PARIKH等［23］人的一項Ⅱ期實驗證明了二甲雙胍聯合卡鉑+培美曲塞治療晚期NSCLC的安全性，但臨床療效并沒有改變，這可能是樣本量太小的原因。FLORIS等［24］人為二甲雙胍在體外和體內抑制NSCLC的細胞增殖提供了理論依據，證實二甲雙胍通過激活AMPK通路對腫瘤消退有積極作用。目前關于二甲雙胍聯合標準一線方案治療晚期NSCLC患者的臨床療效尚存在爭議，二甲雙胍在LKB1基因突變型NSCLC的效果有待于大樣本、高質量的隨機對照試驗證實。

3.2 mTOR抑制劑應用情況 抑制mTOR理論上是靶向治療LKB1基因突變型NSCLC的方法之一，但目前的研究產生了不一致的結果。在LKB1基因突變工程小鼠模型中，雷帕霉素（mTOR抑制劑）單藥能夠有效抑制子宮內膜癌和輸卵管瘤的生長和生存能力。但在一項使用5個肺癌細胞株（Calu-1、H460、H1299、H1792和A549）的體外研究中，敲除LKB1基因并沒有增加H1299細胞對mTOR抑制劑依維莫司的敏感性，依維莫司聯合磷脂酰環己六醇3-激酶（PI3K）抑制劑可增強LKB1野生型H1792細胞和LKB1突變型A549細胞的敏感性，得出在體外LKB1基因失活不會使NSCLC細胞對mTOR抑制劑敏感的結論。TAKEHITO等［17］人得到了相似的結果，單獨使用雷帕霉素在LKB1野生型和突變型NSCLC細胞株之間的敏感性沒有顯著差異（P=0.1356），當雷帕霉素與PI3K抑制劑聯合使用時，LKB1野生型和突變型細胞株的敏感性差異變得顯著，突變型細胞株的生長速度比野生型慢得多（P=0.0190）。在進一步的動物實驗中，將LKB1突變型和野生型的H358細胞分別皮下注射，在小鼠側腹形成異種移植瘤，發現GSK2126458（既能抑制mTOR，又能抑制PI3K）能夠顯著抑制LKB1基因敲除的異種移植瘤的生長，雖該實驗缺乏單獨使用mTOR抑制劑的對照組，但由于mTOR是PI3K的下游效應物，仍能證明抑制mTOR能夠減緩腫瘤的生長。

3.3 PARP抑制劑應用情況 對于LKB1基因突變導致的免疫抑制TME，LI等［27］發現LKB1基因突變介導的DNA損傷修復缺陷異常激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶［poly（ADP-ribose） polymerase1， PARP］，損害干擾素-γ（IFN-γ）信號通路，從而使腫瘤細胞逃避CD8+T細胞的轉運，而PARP抑制劑奧拉帕尼可恢復LKB1基因突變細胞內IFN-γ通路。在構建的LKB1基因突變小鼠肺癌模型中，分別予以抗PD-1抗體、奧拉帕尼及抗PD-1抗體與奧拉帕尼聯合治療，結果發現3組小鼠腫瘤的生長均被抑制（奧拉帕尼組抑制不明顯），奧拉帕尼組和聯合治療組PD-L1在腫瘤細胞上表達顯著增加，同時聯合治療組細胞毒性淋巴細胞浸潤增加，IFN-γ表達增加，誘導“冷腫瘤”轉化為“熱腫瘤”，提示PARP抑制劑可能通過重塑TME而改善LKB1基因突變型NSCLC對免疫治療的耐藥。ZHANG等［25］人構建小鼠肺癌模型發現，PARP抑制劑尼拉帕尼聯合放療通過STING途徑部分上調PD-L1的表達，使得腫瘤對抗PD-1/PD-L1抗體免疫療法敏感，體內藥效學結果顯示，尼拉帕尼、放療、抗PD-L1抗體的三聯療法可顯著抑制腫瘤的生長和延長生存時間，并且該治療方案較安全，沒有額外的骨髓抑制和肝損傷。這均為PARP抑制劑與ICIs的聯用提供了理論基礎，但目前尚無臨床實驗評估該聯合方案的安全性和有效性，需要進一步論證。

3.4 CDK4/6抑制劑應用情況 機制研究［26］表明，LKB1正向調控細胞間黏附分子-1（ICAM-1）的表達，其在癌細胞上的表達與CD8+T細胞、NK細胞向肺癌組織浸潤和PD-1的表達呈正相關。ICAM1表達增加可改變腫瘤的免疫譜，并使LKB1基因突變型NSCLC對抗PD-1免疫治療敏感，周期蛋白依賴性激酶4和6（CDK4/6）抑制劑可恢復ICAM1在LKB1基因突變型NSCLC的表達。BAI等［27］研究建立了LKB1基因突變小鼠肺癌模型，結果提示CDK4/6抑制劑聯合抗PD-1抗體與單藥或對照相比，顯著減輕了腫瘤負擔，延長了生存期，LKB1基因突變型NSCLC對聯合治療的協同效應特別敏感，聯合治療組免疫細胞浸潤水平高于單藥治療組。CDK4/6抑制劑通過重塑TME使腫瘤對抗PD-1治療重新敏感，并且CDK4/6抑制劑和抗PD-1抗體在體內發揮協同效應，接下來可進一步證明該聯合方案在臨床中的療效。

綜上所述，LKB1基因突變型NSCLC具有易發生轉移和侵襲性強、對免疫治療耐藥、預后欠佳的臨床特點，除了常規治療外，研究者們研究了如AMPK激動劑、mTOR抑制劑、PARP抑制劑等治療藥物，但仍未廣泛應用于臨床，截至目前，各種方案對于該亞型NSCLC治療的療效仍欠佳，亟需廣大研究者探尋有效、安全、可行的方案提高患者的生存期。