哺乳動物雷帕霉素靶蛋白及其抑制劑在乳腺癌臨床診治中的應(yīng)用進(jìn)展

王俊男，王一然，李恒宇，徐 拯

1.海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，上海 200433 2.海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院腫瘤科，上海 200433 3.海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院甲狀腺乳腺外科，上海 200433 4.海軍軍醫(yī)大學(xué)科研學(xué)術(shù)處，上海 200433

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,屬于磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase related kinase，PI3K)家族，位于PI3K-蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)-mTOR細(xì)胞信號通路的下游，與細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄、翻譯、增殖、代謝和轉(zhuǎn)移等行為密切相關(guān)[1]。研究[2]表明,PI3K-Akt-mTOR信號通路的異常激活在人類多種腫瘤(如神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、乳腺癌及腎癌)的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

目前，對乳腺癌治療新策略的探索，不僅局限于靶點識別，更體現(xiàn)在對于調(diào)控腫瘤起始和進(jìn)展的關(guān)鍵信號通路的表達(dá)、調(diào)節(jié)和作用的研究上。在乳腺癌治療中，內(nèi)分泌治療及抗人表皮生長因子受體(human epidermal growth factor receptor 2, HER-2)靶向治療是目前治療激素受體陽性或HER-2陽性乳腺癌患者的重要手段，然而許多患者對此存在原發(fā)性及繼發(fā)性耐藥[3]。研究[4]表明，PI3K-Akt-mTOR信號通路的異常激活與上述耐藥過程密切相關(guān)。mTOR抑制劑具有恢復(fù)內(nèi)分泌治療敏感性等作用，因此，在乳腺癌治療領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

近年來相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速，本文綜述了mTOR表達(dá)與乳腺癌關(guān)系及mTOR抑制劑在乳腺癌領(lǐng)域中的最新研究進(jìn)展，以期為未來的研究方向提供重要的參考依據(jù)。

1 乳腺癌中mTOR、PI3K-Akt-mTOR信號通路

1.1 PI3K-Akt-mTOR信號通路與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展 研究[5]發(fā)現(xiàn)，PI3K-Akt-mTOR細(xì)胞信號通路的異常激活在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，超過30%的浸潤性乳腺癌涉及到了PI3K-Akt-mTOR信號通路的分子改變。另外，與某些遺傳性家族綜合征(Cowden病、Bannayan-Zonana綜合征)相關(guān)的乳腺癌易感性常存在磷酸酶-張力蛋白基因(phosphatase and tensin homolog，PTEN)的胚系突變，而PTEN作為負(fù)向調(diào)節(jié)因子影響PI3K-Akt-mTOR信號通路的作用[6]。在乳腺癌中，導(dǎo)致PI3K-Akt-mTOR信號通路極度活躍的因素包括PIK3CA基因(負(fù)責(zé)編碼PI3K催化亞基p110α)獲得功能性突變、Akt1突變、Akt2擴(kuò)增及PTEN的缺失等[4, 7]。相關(guān)突變促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞依賴于生長因子的獨立增殖能力的發(fā)展，并使其能夠免于某種細(xì)胞程序化死亡、抵抗化療所引起的殺傷[8]，且與乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、雌激素受體(estrogen receptor，ER)、孕激素受體的表達(dá)及HER-2的過表達(dá)均相關(guān)[9]。實際上，這些突變及PTEN缺失對乳腺癌發(fā)病機(jī)制的影響以及對患者病程發(fā)展的影響尚未完全闡明，甚至有研究[10]顯示PIK3CA突變可能抑制了PI3K-Akt-mTOR信號通路的激活而發(fā)揮了截然不同的效應(yīng)。

PI3K-Akt-mTOR信號通路在癌細(xì)胞形態(tài)、代謝、增殖和轉(zhuǎn)移等方面有廣泛的生物學(xué)效應(yīng)[1]。隨著相關(guān)研究的深入，更多確切的作用被揭示。Moscetti等[11]通過對通路蛋白表達(dá)情況的分析，得出相比于未發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤，PI3K-AKT-mTOR通路在發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的乳腺癌中確切激活，顯示PIK3CA突變和通路激活與乳腺癌肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生密切相關(guān)。另外，有研究[12]表明，真核細(xì)胞起始因子3C(eukaryotic initiation factor 3C，EIF3C)作為一種在多種腫瘤組織中過表達(dá)的原癌基因，在乳腺癌發(fā)展及增殖中發(fā)揮重要作用。敲低EIF3C基因，即可通過PI3K-Akt-mTOR信號通路抑制腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡。而PI3K-Akt-mTOR信號通路也與EIF3C翻譯效率減低相關(guān)。因此，EIF3C可作為靶向治療的針對位點。另外，一項有關(guān)Akt-mTOR信號通路的研究[13]顯示，通過Akt及mTOR的同步活化調(diào)節(jié)O-N-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)及O-N-乙酰氨基葡萄糖水平可以影響乳腺癌細(xì)胞的能量代謝。PI3K-Akt-mTOR信號通路上的其他各基因位點也被證實在腫瘤形成，轉(zhuǎn)移及藥物抗性形成等發(fā)揮作用[14-15]。

1.2 乳腺癌中mTOR基因多態(tài)性研究 mTOR基因位于染色體1p36.2上,具有3 434個基因多態(tài)性位點。許多基因多態(tài)性位點通過調(diào)節(jié)DNA轉(zhuǎn)錄，miRNA的綁定和拼接發(fā)揮關(guān)鍵效應(yīng)[16]。有研究[17]表明，mTOR基因多態(tài)性與很多惡性腫瘤的個體易感性相關(guān)。一項針對中國西北地區(qū)人群的病例對照研究[18]顯示，mTOR基因多態(tài)性(rs2295080)與中國人群的乳腺癌發(fā)病風(fēng)險降低有關(guān)。一項對歐裔美國人和非裔美國人乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的研究[19]表明，mTOR單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphism，SNP)對兩種群的致癌影響不同。在歐裔美國人中，SNP位點(PRR5L rs3740958)變異型和SNP位點(CDKAL1 rs9368197)變異型與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險增加相關(guān)；而在非裔美國人中，SNP位點(RPTOR rs3817293)、SNP位點(PIK3R1 rs7713645)和SNP位點(CDKAL1 rs9368197)變異型與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險減低有關(guān)。在歐裔美國人中，SNP位點(FRAP1 rs12125777)的多態(tài)性造成的風(fēng)險可能受肥胖等因素的影響。另有部分較早的研究[20-21]也對歐洲女性中mTOR基因多態(tài)性對乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的影響進(jìn)行了探索。

1.3 PI3K-Akt-mTOR信號通路與乳腺癌內(nèi)分泌治療及靶向治療耐藥 部分乳腺癌存在雌激素依賴的生長方式，內(nèi)分泌治療可通過抑制ER信號通路發(fā)揮治療作用[3]。臨床上很多患者對內(nèi)分泌治療存在原發(fā)或獲得性耐藥，而且乳腺癌發(fā)生轉(zhuǎn)移者，內(nèi)分泌治療也未能有效抑制病情進(jìn)展。耐藥發(fā)生有多種機(jī)制，包括雌激素受體本身功能發(fā)生變化；或與雌激素信號通路存在交叉或互補(bǔ)的信號通路；腫瘤細(xì)胞獲得逃逸途徑等[22]。

研究[23]顯示，乳腺癌內(nèi)分泌治療的耐藥形成與ER信號通路和PI3K-Akt-mTOR信號通路以及ER通路和HER-2信號通路之間的相互關(guān)聯(lián)有關(guān)；此外，雌激素依賴性的生長方式至少部分是由PI3K-Akt-mTOR通路介導(dǎo)的，此通路的過度活化導(dǎo)致即使在內(nèi)分泌治療的情況下仍有相當(dāng)一部分乳腺癌細(xì)胞可以存活[2]。

以曲妥珠單抗為基礎(chǔ)藥物的抗HER-2靶向治療，可通過抑制PI3K-Akt信號通路下游的HER-2受體抑制腫瘤細(xì)胞生長，但在HER-2過表達(dá)型乳腺癌中，PIK3CA基因突變和PTEN的缺失促進(jìn)曲妥珠單抗治療的低反應(yīng)性及耐藥形成[4]。文獻(xiàn)[4]報道在超過8 000個基因的mRNA篩選中,只確定了PTEN的抑制可介導(dǎo)曲妥珠單抗耐藥。乳腺癌中HER-2靶向治療耐藥的潛在機(jī)制可能為：其他細(xì)胞分子引起的空間位點受抑制、靶向受體分子結(jié)構(gòu)的改變、下游細(xì)胞信號調(diào)控的改變及與其他信號通路之間的關(guān)聯(lián)等[24]。

1.4 PI3K-Akt-mTOR信號通路的多樣化抗癌作用 除針對上述內(nèi)分泌治療及靶向治療耐藥機(jī)制的研究外，近幾年研究者發(fā)掘得出各種不同藥物及化學(xué)物質(zhì)可通過PI3K-Akt-mTOR信號通路發(fā)揮各類抗乳腺癌效應(yīng)。如咪唑類藥物可通過負(fù)向調(diào)節(jié)PI3K-Akt-mTOR信號通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[25]。丹參酮Ⅰ及丹參酮ⅡA分別通過PI3K-Akt-mTOR通路及mTOR-p70S6K-4E-BP1通路顯示出抗癌特性[26-27]。研究[28]證實，在條斑紫菜中提取的肽類物質(zhì)通過mTOR信號通路調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞自噬和發(fā)揮抗癌作用。類似的效應(yīng)也可能存在于所提取的多糖及蛋白類物質(zhì)中。另外，中藥槐耳[29]、大豆抗毒素[30]、降糖藥苯乙雙胍[31]等也通過相關(guān)機(jī)制影響mTOR信號通路調(diào)節(jié)，起到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的效應(yīng)。多種抗乳腺癌化學(xué)物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)提示更有效的乳腺癌治療藥物的研發(fā)領(lǐng)域，為應(yīng)對傳統(tǒng)機(jī)制下治療藥物的敏感性下降提供方向。

2 mTOR抑制劑在乳腺癌治療中的作用

目前，多種mTOR抑制劑已在乳腺癌治療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。多項臨床試驗聯(lián)合mTOR抑制劑和內(nèi)分泌療法或抗HER-2的靶向治療，評估其在預(yù)防耐藥、恢復(fù)初始敏感性方面的作用[32-33]。mTOR抑制劑依維莫司也已被美國食品與藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)聯(lián)合依西美坦用于治療絕經(jīng)后激素受體(HR)陽性、HER-2陰性且經(jīng)來曲唑或阿那曲唑治療失敗的晚期乳腺癌患者[8]。其他應(yīng)用于乳腺癌治療的mTOR抑制劑和PI3K-mTOR雙重抑制劑如NVP、BEZ235、P7170等也正在研發(fā)[4,34]。相關(guān)研究在以下領(lǐng)域取得最新進(jìn)展。

2.1 mTOR抑制劑的臨床應(yīng)用及對其安全性的評價 大量研究對于mTOR抑制劑(如依維莫司的臨床價值[35]、適用人群及敏感性指標(biāo)[36]、預(yù)后影響[37]等)進(jìn)行探討。隨著相關(guān)臨床試驗的深入，依維莫司等mTOR抑制劑具有較好臨床療效及應(yīng)用價值已毋庸置疑[35]。對于HR(+)/HER2(-)的中國乳腺癌患者，聯(lián)合依維莫司和內(nèi)分泌治療也被證明有效且不良反應(yīng)發(fā)生并沒有明顯增加[36]。

目前的臨床試驗集中于對依維莫司等安全性的評價。研究[38]顯示，mTOR抑制劑的主要不良反應(yīng)及發(fā)生率為口腔炎(60%)、非傳染性肺炎(15%)、皮疹(40%)、高血糖(15%)及免疫抑制(40%)等。多項研究評價mTOR抑制劑聯(lián)合應(yīng)用的安全性：如意大利的多中心試驗臨床研究[11]表明，依維莫司與依西美坦聯(lián)用并未增加藥物毒性。歐洲的一項對依維莫司安全性評價的大型Ⅲb期臨床試驗[39]顯示，在接受依維莫司治療的受試者中，8.5%的受試者至少發(fā)生1次嚴(yán)重不良反應(yīng)事件。發(fā)生頻次最多的嚴(yán)重不良反應(yīng)分別為呼吸困難(2.4%)，非感染性肺炎(2.2%)，發(fā)熱(1.6%)，貧血(1.3%)和胸腔積液(1.2%)。在老年組及非老年組，嚴(yán)重不良反應(yīng)發(fā)生率分別為10.3%和7.8%。此外，美國的一項多中心Ⅱ期臨床試驗[40]發(fā)現(xiàn)，地塞米松口腔用藥對依維莫司引起的口腔炎有良好療效。以上研究顯示，依維莫司引起的不良反應(yīng)較多，發(fā)生廣泛且可導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此在臨床應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，做到早期診斷和有效干預(yù)。

2.2 不同藥物與mTOR抑制劑的協(xié)同作用 多種藥物的聯(lián)合使用已成為顯著提升治療效果并減少耐藥發(fā)生的重要治療手段。mTOR抑制劑可與內(nèi)分泌治療藥物及抗HER-2靶向治療藥物聯(lián)用以有效控制乳腺癌進(jìn)展。此外，目前研究發(fā)現(xiàn)其他不同藥物與mTOR抑制劑有協(xié)同作用。針對癌細(xì)胞能量代謝的研究[41-42]顯示，通過抑制谷氨酰胺酶活性，可以減少腫瘤細(xì)胞分解谷氨酰胺，降低其能量供應(yīng)并抑制腫瘤細(xì)胞生長。更重要的是，在三陰型乳腺癌中，谷氨酰胺酶抑制與mTOR抑制協(xié)同產(chǎn)生作用，提示兩抑制劑的聯(lián)合使用可成為三陰型乳腺癌的有效治療策略[43]。另外有研究[44]表明，PI3K/mTOR雙重抑制劑BEZ235與組蛋白脫乙酰酶抑制劑曲古菌素A(trichostatin A，TSA)聯(lián)合應(yīng)用，可以通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞自噬行為的方式，顯著抑制腫瘤細(xì)胞生長。并且，活體腫瘤模型顯示兩種藥物聯(lián)用并無明顯不良反應(yīng)。另有研究[15]顯示，聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶抑制劑與mTOR抑制劑聯(lián)用產(chǎn)生的腫瘤抑制效應(yīng)有著良好的應(yīng)用前景。值得關(guān)注的是，對不同作用機(jī)制mTOR抑制劑的研究[45]顯示，mTOR復(fù)合物1特異性抑制劑依維莫司，PI3K/mTOR雙重抑制劑以及pan-PI3K抑制劑GDC-0941之間的聯(lián)合使用可以明顯提高乳腺癌的治療效果。以上研究表明，在乳腺癌中，多種不同藥物與mTOR抑制劑聯(lián)合使用已展現(xiàn)出獨特的研究價值和深遠(yuǎn)的治療意義。

2.3 乳腺癌中mTOR抑制劑的其他效應(yīng) mTOR抑制劑已顯示出在腫瘤生物學(xué)行為中的多元作用。研究[46]顯示，mTOR抑制劑在降低腫瘤細(xì)胞細(xì)胞周期調(diào)控活性的同時，可損害破骨祖細(xì)胞形成破骨細(xì)胞的過程，抑制骨質(zhì)損失；并通過大幅抑制骨轉(zhuǎn)移組織中MDA-MB-231細(xì)胞的生長，發(fā)揮減少乳腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生發(fā)展的作用。實驗[47]觀察發(fā)現(xiàn)，在芳香酶抑制劑抵抗的人乳腺癌細(xì)胞中，依維莫司可通過降低雌激素受體表達(dá)而發(fā)揮抗腫瘤作用，然而其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用并不通過腫瘤細(xì)胞自噬而實現(xiàn)，反而受到腫瘤細(xì)胞自噬作用的抑制。因此，可以推測腫瘤自噬抑制劑與依維莫司等mTOR抑制劑聯(lián)合應(yīng)用可能會對芳香化酶抑制劑抵抗的乳腺癌產(chǎn)生較好治療效果。mTOR抑制劑的作用廣泛，在乳腺癌治療領(lǐng)域有廣闊的研究及應(yīng)用前景，值得深入研究。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，mTOR位點與PI3K-Akt-mTOR信號通路在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，以mTOR抑制劑為代表的通路相關(guān)藥物在晚期乳腺癌治療中極具應(yīng)用價值。但由于PI3K-Akt-mTOR信號通路調(diào)控腫瘤形成和產(chǎn)生耐藥的潛在機(jī)制異常復(fù)雜，且存在Akt旁路活化等伴隨現(xiàn)象，需進(jìn)一步發(fā)展mTOR抑制劑及其他相關(guān)藥物的基礎(chǔ)研究及臨床試驗，以期更好地改善晚期乳腺癌患者的預(yù)后。