隨著紫杉類、三代鉑、蒽環(huán)類藥物為基礎(chǔ)方案的臨床應(yīng)用,晚期胃癌患者的生存期有了一定的延長。但是,這種延長也很有限,即使是三藥聯(lián)合化療,與兩藥聯(lián)合化療相比較,對生存期的延長一般都只有1~2個月,而且三藥聯(lián)合方案帶來的毒性更大。所以,化療方案的選擇除了需要考慮患者的身體狀況、經(jīng)濟狀況之外,還要在用藥前評估方案本身可能帶來的毒性和并發(fā)癥。
Bernards等報道了荷蘭南部十幾家醫(yī)院在1990~2010年間收治的4797例非賁門胃癌患者的治療情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)移性患者的發(fā)病率從1990年的24%提高到2011年的44%。接受姑息化療比例從5%提髙到36%,但是中位生存期仍停留在15~17個月(P=0.1)。所以與其他類型的腫瘤一樣,胃癌也存在原發(fā)耐藥。姑息化療僅能使部分患者獲益。究其原因,主要是:①癌細胞的分子異質(zhì)性大,導(dǎo)致原發(fā)耐藥的胃癌較多;②即使臨床獲益的患者,因為在治療的過程中,繼發(fā)耐藥產(chǎn)生較快,生存期的延長也很有限,所以,臨床實時監(jiān)測繼發(fā)耐藥的出現(xiàn)很重要。隨著基因組學、蛋白質(zhì)組學和功能分析技術(shù)的應(yīng)用,使我們有條件對胃癌的特點、治療效果進行基因指紋的分析,探索胃癌耐藥的分子機制和治療前的分子分型。
一、耐藥機制
1、藥物的轉(zhuǎn)運和代謝
首先是藥物的外排作用。我們已知的膜轉(zhuǎn)運蛋白,例如多藥耐藥蛋白(MDR1)、多藥耐藥相關(guān)蛋白1(MRP1)、乳腺癌耐藥蛋白(RCRH)等。這些耐藥蛋白與多數(shù)化療藥物如紫杉類、抗代謝類和拓撲異構(gòu)酶抑制劑等藥物的外排清除有關(guān)。但是,ABC轉(zhuǎn)運體在藥物的轉(zhuǎn)運和耐藥中可能起很大的作用。有對一組NCI60細胞的轉(zhuǎn)運體的研究發(fā)現(xiàn),ABC轉(zhuǎn)運體家族中半數(shù)以上的成員與耐藥有關(guān)。其次是藥物的激活和失活。這個過程可能因藥物的類型不同而不同,如鉑類藥物的失活與含硫基的谷胱甘肽有關(guān);細胞內(nèi)相應(yīng)酶缺乏時,5-FU和甲氨蝶呤不能代謝成活性成分;口服的卡培他濱只有通過胸腺嘧啶磷酸化酶(TP)代謝成5-FU才能起作用,但是,編碼此酶的基因如果發(fā)生甲基化,就會導(dǎo)致卡培他濱耐藥;伊立替康能被尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶(UGTIA1)失活,而UGTIA1受啟動子區(qū)DNA甲基化的負調(diào)控。
2、藥靶的改變
耐藥與藥靶基因的突變、表達水平的變化有關(guān)。如TS酶抑制劑5FU,在抑制TS后,因為負反饋的調(diào)節(jié),使TS酶表達升高。腫瘤是高度依賴于癌基因的激酶突變,對靶向藥物的耐藥常常是因為其IE點——看門基因的繼發(fā)突變引起。
3、DNA的損傷修復(fù)
許多化療藥物能直接或間接誘導(dǎo)DNA的損傷,而細胞對DNA損傷的反應(yīng)是修復(fù)或死亡。其中,DNA的損傷能誘導(dǎo)細胞周期阻滯,從而使細胞獲得修復(fù)損傷的時間。一些腫瘤細胞會因為癌基因或抑癌基因的變異,影響細胞周期的阻滯。例如P53基因的突變,通過調(diào)控腫瘤細胞的checkpoint,干擾因DNA損傷引起的細胞周期的阻滯。錯配修復(fù)(MMR)系統(tǒng)是維持基因組完整性的關(guān)鍵。其中的MLH1和MSH2突變會導(dǎo)致微衛(wèi)星的不穩(wěn)定性(MSI),而MMR的缺失與多種化療藥物的耐藥有關(guān)。如MLH1的髙甲基化導(dǎo)致順鉑(PDD)的耐藥?;煂?dǎo)致的DNA損傷修復(fù)需要高效的核酸剪切修復(fù)(NER)。NER通道中關(guān)鍵的成分是剪切修復(fù)交叉互補1基因(ERCC1)和人類著色性干皮病基因D(XPD/ERCC2),這兩個基因都存在單核苷酸多態(tài)性(SNPs),SN可能改變DNA修復(fù)酶的活性,也是導(dǎo)致DNA修復(fù)能力差異的重要原因。在胃癌等多種腫瘤中,ERCC1過表達可增加細胞的DNA修復(fù)損傷能力,但同時又使停滯在G2/M期細胞的損傷DNA迅速修復(fù),導(dǎo)致細胞對鉑類藥物耐藥;ERCC2的多態(tài)性可以改變DNA修復(fù)能力,與鉑類藥物的敏感性也密切相關(guān)。基因組的不穩(wěn)定性是腫瘤異質(zhì)性和對化療、分子靶向藥物耐藥的主要原因。其中,染色體不穩(wěn)定性(CIN)包括其組成數(shù)目和結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,是最常見的基因組不穩(wěn)定性。研究表明,CIN基因與紫杉類藥物的原發(fā)和繼發(fā)耐藥相關(guān)。
4、下游的耐藥機制
如果腫瘤細胞內(nèi)積聚足量的藥物,對藥靶發(fā)揮作用后,治療效果就取決于細胞對藥物的反應(yīng)。但是,無論是對化療還是靶向藥物,腫瘤細胞都存在一種逃避損傷的機制,就是適應(yīng)性反應(yīng),促使腫瘤最終得以生存。適應(yīng)性反應(yīng)主要通過以下幾個機制實現(xiàn):促生存通道的激活;癌基因旁路和多余通道的激活;上皮到間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化(EMT),這種轉(zhuǎn)化增加了腫瘤的侵襲能力,同時也增加了耐藥性。另外,作為變化過程的一部分,調(diào)控細胞凋亡的通道會失活。自吞噬作用是細胞為維持生物合成和生存,通過溶酶體降解通道,降解細胞內(nèi)的細胞器和蛋白質(zhì)的過程。這種作用其實是腫瘤的自相矛盾的過程。一方面是作為腫瘤的抑制通道,抑制腫瘤的發(fā)生,另一方面是在抗腫瘤藥物的作用下,作為耐藥機制,促進細胞生存的過程。
5、腫瘤微環(huán)境
實體腫瘤的微環(huán)境是由胞外基質(zhì)(ECM)、癌癥相關(guān)的成纖維細胞、免疫和炎性細胞以及血管組成。微環(huán)境為腫瘤細胞免受化療藥物的打擊提供了避難所,同時也為腫瘤逃避凋亡,產(chǎn)生繼發(fā)耐藥提供了條件。整合素是細胞表面的黏附分子,起到連接細胞和ECM的作用。整合素表達升高能增加腫瘤細胞的存活和耐藥。研究發(fā)現(xiàn),整合素介導(dǎo)的ECM粘附能改變細胞對化療藥物的反應(yīng)。整合素的調(diào)節(jié)包括W3K-AKT、ERK和WF-KB等許多通道,促進腫瘤細胞的生存和耐藥,說明這種調(diào)節(jié)與靶向激酶抑制劑的耐藥關(guān)系密切。例如β1-整合素的表達水平是曲妥珠單抗治療HER-2陽性胃癌的療效預(yù)測因素。由細胞因子和生長因子激活癌基因信號的自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌,對化療和靶向藥的耐藥也具有重要的作用。已知白介素-6和金屬蛋白酶-1的抑制劑能影響多柔比星的治療效果。而肝細胞生長因子(HGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1能通過對P13K-AKT和(或)MEK-ERK的再激活導(dǎo)致耐藥。
6、腫瘤干細胞
近年來的研究表明,腫瘤干細胞是造成腫瘤耐藥的重要因素,其機制主要是通過高表達ABC轉(zhuǎn)運蛋白,將藥物泵出細胞外;高表達抗凋亡的基因;異常的DNA復(fù)制和損傷修復(fù)能力;細胞多個信號通路異常激活,細胞的自我更新能力強;端粒酶活性增高;干細胞一般處于靜止期,使作用于增殖周期的藥物耐藥等等?,F(xiàn)有的抗腫瘤藥物主要針對的是組織中的腫瘤細胞,而不是腫瘤干細胞,腫瘤干細胞分化成新的腫瘤細胞,導(dǎo)致腫瘤的復(fù)發(fā),這些復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞惡性度更高、生長更快,對放化療更耐藥。
二、分子分型
胃癌是異質(zhì)性非常大的腫瘤,根據(jù)其基因組分型也就相當復(fù)雜。據(jù)統(tǒng)計,對已知的驅(qū)動基因的分析統(tǒng)計,胃癌中HER擴增占22%,F(xiàn)GFR擴增占6%,C-MET擴增占2%,EGFR擴增占2%,KRAS擴增占9%,PIK3CA突變占22%,HER2突變占5%,kRAS突變占4%,BRAFV600E突變占2%,等等。另外,還存在35%驅(qū)動基因不明的胃癌。盡管因為胃癌的基因存在很大的異質(zhì)性,加上受微環(huán)境的影響,使得胃癌的耐藥機制相當復(fù)雜,但是,無論是化療藥物還是靶向藥物,單基因指導(dǎo)下的胃癌治療還是取得了很大的進步。例如,在化療的基礎(chǔ)上,靶向HER-2的曲妥珠單抗使HER-2強陽性患者的生存期延長了4.2個月。體內(nèi)、體外實驗中,藥物的聯(lián)合,雖然在短時間內(nèi)可以起到協(xié)同的作用,但研究者往往忽略了繼發(fā)耐藥出現(xiàn)時間的早晚。因為針對單一通道的一個藥物、甚至多個藥物的聯(lián)合,可能使腫瘤逃逸打擊的路線也相對簡單如曲妥珠單抗的耐藥機制有三個。一是HER結(jié)構(gòu)膜環(huán)境的變化,其中HER-2與HER-1或HER-3形成異源二聚體的增加會誘導(dǎo)耐藥;二是下游信號效應(yīng)子的失調(diào),如PIK3CA突變、PTEN失活;三是HER-2與其他膜受體如IGFIR或C-MET的相互作用。
如何根據(jù)基因型將胃癌進行分類,選出對某個藥物或治療方案有效的患者?早在1965年,Lauren分型將胃癌分為腸型和彌漫型。其中,對于腸型胃癌,不但從病理形態(tài)上認為有腺體形態(tài),并且從流行病學和腫瘤的發(fā)生學上進行了描述,認為高危地區(qū)腸型胃癌多見,其發(fā)生是從胃炎一化生一異常增生一胃癌;而彌漫型胃癌的發(fā)生無地區(qū)差別,腸型胃癌預(yù)后好于彌漫型。
2010年美國學者根據(jù)環(huán)境、遺傳和流行病學特點,將胃癌分為非賁門胃癌、彌漫型胃癌和非彌漫型近端胃癌。他們發(fā)現(xiàn)非賁門胃癌在高發(fā)地區(qū)多見,是由慢性胃炎逐步演變而成。受環(huán)境中高鹽飲食、水果蔬菜少和吸煙影響,與HP感染和使用非留體類抗炎藥物有關(guān);彌漫型胃癌雖然無明顯的流行區(qū)域,但與HP感染和CDH1突變相關(guān);非彌漫型近端胃癌在發(fā)達國家和地區(qū)多見,受吸煙和飲酒影響,與肥胖和反流性食管炎有關(guān)。但是,這種分型并未對臨床治療作更深人的相關(guān)性分析,難以指導(dǎo)臨床。2011年Tan等基于基因芯體技術(shù)將37個胃癌細胞株分為基因腸型和基因彌漫型,并對521例胃癌患者的臨床情況進行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),基因腸型的預(yù)后明顯好于基因彌漫型患者(P=0.001)?;蚰c型患者接受5FU為基礎(chǔ)的輔助化療的生存期長于彌漫型患者(P=0.06)。2013年Lei等在此基礎(chǔ)上,基于248例胃癌標本的基因分析,將胃癌分為間質(zhì)型、彌漫型和代謝型。其中增殖型胃癌細胞存在高度的遺傳不穩(wěn)定性、TP53突變和DNA的低甲基化。代謝型胃癌對5FU敏感,患者術(shù)后是否接受5-FU輔助治療的生存差異明顯;而間充質(zhì)型胃癌具有腫瘤干細胞的特性,對PI3K-AKT和mTOR抑制劑敏感,提示多個基因檢測的分子分型有助于指導(dǎo)胃癌的個體化治療。
總之,胃癌基因組個體差異很大,根據(jù)基因組進行分子分型已經(jīng)邁出了一大步,但要實現(xiàn)真正意義上的個體化治療,其實還有很長的路。最近,有人提出從藥物的作用機制上考慮,臨床方案的設(shè)計實行正交治療(orthogonaltherapy)。所謂正交治療是指靶向完全不相干的兩條或幾條道路,這種設(shè)計對耐藥的產(chǎn)生可能有一定的限制作用。當然,更重要的是希望在治療前,找到對某個藥物有效的患者,或者找到對某幾個藥物均有效的患者進行藥物聯(lián)合。現(xiàn)在,高通量的基因芯片和新一代的測序技術(shù)使我們有條件探索胃癌的分子分型,尋找有療效預(yù)測作用的生物標志,開展臨床胃癌個體化治療的研究