肝激酶 B 1在肺癌中的研究進(jìn)展

牛甫 綜述，劉風(fēng)玲審校

河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院化療科，石家莊0500000

肺癌是臨床中常見的惡性腫瘤，且是導(dǎo)致惡性腫瘤患者病死的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，2012年全球新增肺癌患者約180萬例，死亡約160萬例[1]。絕大多數(shù)肺癌患者在確診時已進(jìn)入晚期階段，化療是其主要的治療手段。近年來，基因靶向治療及免疫治療改變了肺癌的管理模式，臨床醫(yī)學(xué)仍在繼續(xù)探索，并試圖尋找使患者更獲益的治療方法[2]。肝激酶 B1（serine/threonine kinase 11，STK11，也稱LKB1），也稱為絲氨酸/蘇氨酸激酶11，在Peutz-Jeghers綜合征患者中首次被發(fā)現(xiàn)。LKB1與惡性腫瘤的發(fā)展具有密切關(guān)系，通常被認(rèn)為是腫瘤抑制因子。LKB1可抑制惡性腫瘤細(xì)胞的生長，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移和血管生成，LKB1的體細(xì)胞突變常發(fā)生于肺癌。據(jù)報道，肺癌中LKB1的突變率高達(dá)30%[3]。本文對LKB1與肺癌發(fā)生、預(yù)后、抗藥性及治療的關(guān)系作一綜述。

1 LKB 1與肺癌發(fā)生

LKB1是一種必需的絲氨酸/蘇氨酸激酶，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種生物學(xué)過程，如細(xì)胞代謝、細(xì)胞極性及細(xì)胞增殖和遷移。LKB1基因位于人類染色體19p13.3上，基因跨度為23 kb，含有9個外顯子和11個內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄方向從端粒到著絲點。人體中幾乎所有的組織中均有LKB1mRNA的表達(dá)，并且在上皮、睪丸生精小管和肝臟等組織中的表達(dá)水平較高。胎兒組織中LKB1mRNA的表達(dá)水平高于成人組織，腫瘤組織中LKB1mRNA的表達(dá)水平高于正常組織[4]。

LKB1失活在肺腺癌中約占30%，目前有關(guān)LKB1在肺癌發(fā)生中的作用機(jī)制有多種[5]。研究較為成熟的機(jī)制是LKB1可以通過磷酸化包括AMP活化的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）在內(nèi)的多種底物調(diào)控非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[6]。Li等[7]研究發(fā)現(xiàn)，微小 RNA-93（mircoRNA-93，miRNA-93）與LKB1的表達(dá)有關(guān)，該研究采用miRNA-93過表達(dá)質(zhì)粒和miRNA-93沉默質(zhì)粒分別轉(zhuǎn)染肺癌細(xì)胞以產(chǎn)生穩(wěn)定的miRNA-93過表達(dá)和miRNA-93敲除的細(xì)胞，然后分析miRNA-93對細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的影響，結(jié)果提示miRNA-93上調(diào)會促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，而miRNA-93下調(diào)會抑制上述過程。蛋白質(zhì)印跡（Western blot）分析結(jié)果表明，miRNA-93通過抑制LKB1、磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homology，PTEN）和p21的表達(dá)，并激活磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）信號通路實現(xiàn)這一過程。Song等[8]研究發(fā)現(xiàn)，LKB1可通過抑制聲波刺猬信號分子（sonic hedgehog signaling molecule，SHH）信號通路，抑制肺癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡。SHH信號通路由配體SHH與受體patched（PTCH）相互結(jié)合而啟動。在正常情況下，PTCH可抑制smoothened（SMO）的活性；當(dāng)PTCH與SHH結(jié)合時，PTCH對SMO的抑制作用被解除，Smo通過轉(zhuǎn)錄因子膠質(zhì)瘤相關(guān)癌基因（glioma-associated oncogene，GLI）將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核，調(diào)控SHH信號通路。SHH信號通路可以調(diào)控細(xì)胞增殖、遷移和分化等多種細(xì)胞生物學(xué)過程，SHH信號通路調(diào)控失?？赡軙?dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。應(yīng)用Western blot法檢測LKB1對SHH信號通路關(guān)鍵分子的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沉默LKB1表達(dá)后，SHH、PTCH、SMO、GLI1的表達(dá)水平均升高，表明LKB1沉默可以激活SHH信號通路。同時，LKB1過表達(dá)后SHH、PTCH、SMO和GLI1的表達(dá)水平均降低，說明LKB1過表達(dá)可以抑制SHH信號通路。

2 LKB 1與肺癌預(yù)后

雖然關(guān)于LKB1生物學(xué)作用的證據(jù)正在積累，但其對晚期非小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后的意義尚未清楚。Xiao等[9]一項納入14項研究共1915例實體瘤患者的Meta分析結(jié)果顯示，在亞洲地區(qū)，LKB1表達(dá)下調(diào)與總生存期（overall survival，OS）短密切相關(guān)，尤其在肺癌中最為明顯。該研究還表明，LKB1表達(dá)下調(diào)與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期有關(guān)。這些結(jié)果表明實體瘤患者的LKB1表達(dá)下調(diào)可能與預(yù)后不良有關(guān)，并可作為預(yù)后不良的潛在預(yù)測指標(biāo)。

3 LKB 1與肺癌抗藥性

Jin等[10]研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酸脫氫酶1（glutamate dehydrogenase 1，GDH1）在LKB1缺乏的肺癌中具有抗凋亡和促轉(zhuǎn)移的作用。GDH1的產(chǎn)物α酮戊二酸（α-ketoglutaric acid，α-KG）通過增強(qiáng)其與底物AMPK的結(jié)合，促進(jìn)對凋亡的抵抗。AMPK的激活主要依賴于鈣/鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶激酶2（calcium/calmodulin dependent protein kinase kinase 2，CamKK2）。Yao 等[11]研究發(fā)現(xiàn)耐輻射細(xì)胞株A549R和H1299R均具有間充質(zhì)干細(xì)胞特征，且具有較強(qiáng)的侵襲和遷移能力。A549R和H1299R細(xì)胞減弱了LKB1-鹽誘導(dǎo)激酶1（salt inducible kinase 1，SIK1）信號，導(dǎo)致鋅指E盒結(jié)合同源框1（zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1）[一種驅(qū)動上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的轉(zhuǎn)錄因子]的表達(dá)上調(diào)。LKB1在A549R細(xì)胞中的重新表達(dá)逆轉(zhuǎn)了EMT表型，而在H1299R細(xì)胞中，LKB1的敲低促進(jìn)了EMT表型。此外，LKB1在A549細(xì)胞中的再表達(dá)增加了放射敏感性，而H1299細(xì)胞中LKB1的敲低降低了放射敏感性。該研究結(jié)果表明，減弱LKB1-SIK1信號可促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的EMT，并降低放射敏感性。Bonanno等[12]回顧性分析了98例非小細(xì)胞肺癌患者組織樣本中LKB1的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，負(fù)/弱LKB1表達(dá)的患者在化療中加入貝伐珠單抗并無明顯獲益，而中/強(qiáng)LKB1表達(dá)的患者接受貝伐珠單抗化療后死亡風(fēng)險明顯降低。Zhang等[13]研究分析了LKB1突變是否會改變非小細(xì)胞肺癌對絲裂原活化的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（mitogenactivated extracellular signal-regulated kinase，MEK）抑制劑司美替尼的敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LKB1失活會導(dǎo)致MEK/胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signalregulated kinase，ERK）/促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路受到抑制，從而降低了對司美替尼的敏感性。

4 LKB 1與肺癌治療

4.1 激活A(yù)MPK通路

研究顯示，二甲雙胍可通過激活A(yù)MPK顯著抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并阻斷細(xì)胞周期[14]。目前較多的臨床前數(shù)據(jù)支持二甲雙胍在肺癌治療中的輔助作用，例如聯(lián)合化療或靶向藥物治療。Moro等[15]研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍在KRAS/LKB1共突變腫瘤中與順鉑具有協(xié)同作用，且可以延緩對順鉑的耐藥。一項多中心、開放研究分析了二甲雙胍聯(lián)合厄洛替尼對Ⅳ期非小細(xì)胞肺癌患者的治療效果，結(jié)果表明，二甲雙胍與厄洛替尼聯(lián)合使用時，推薦二甲雙胍劑量的Ⅱ期臨床參考用藥為1500 mg/d，與150 mg厄洛替尼聯(lián)合使用[16]。基于二甲雙胍具有良好的安全性，且成本較低，Parikh等[17]進(jìn)行了一項單臂Ⅱ期臨床試驗，評估二甲雙胍與標(biāo)準(zhǔn)鉑類雙重化療聯(lián)合治療非糖尿病、晚期、非鱗狀非小細(xì)胞肺癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍用于晚期非小細(xì)胞肺癌的化療是安全的，但并未顯著改善臨床治療效果，該研究結(jié)果可能受樣本量較小的限制，需要加大樣本量進(jìn)一步研究。

4.2 抑制氨基甲酸酯合成酶 1

?eliktas等[18]研究了45個肺腺癌細(xì)胞系的蛋白質(zhì)組圖譜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氨基甲酸酯合成酶1（carbamoyl-phosphate synthase 1，CPS1）在LKB1失活的肺腺癌細(xì)胞系中明顯過表達(dá)。CPS1是一種多域線粒體酶蛋白，可催化尿素循環(huán)的第一步，用于氨的解毒和處理。Kaufman等[19]對與LKB1丟失相關(guān)的基因的表達(dá)特征進(jìn)行了分析，證明包含CPS1在內(nèi)的16個基因能夠準(zhǔn)確預(yù)測LKB1的失活狀態(tài)。Skoulidis等[20]對KRAS突變型肺腺癌的基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行了綜合分析，結(jié)果顯示，CPS1是在KRAS和LKB1突變的肺腺癌中過表達(dá)的基因之一。Liu等[21]研究指出，LKB1突變型肺癌患者在核苷酸生物合成途徑中是脆弱的，對脫氧胸苷酸激酶抑制劑較為敏感。因此，靶向CPS1聯(lián)合脫氧胸苷酸激酶抑制劑在LKB1滅活中可能具有很好的治療潛力，逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（reverse transcriptase-polymerase chain reaction，RT-PCR）結(jié)果提示，CPS1敲除可能會抑制JAK/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transduction and activator of transcription，STAT）通路。由于白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）/JAK/STAT信號軸在細(xì)胞增殖、存活、侵襲、化學(xué)抗性、免疫抑制等方面發(fā)揮重要作用，靶向CPS1可能改變腫瘤微環(huán)境，提高免疫治療的效果。該研究的潛在局限性是缺乏CPS1抑制劑，目前尚不能應(yīng)用于臨床。

4.3 抑制細(xì)胞周期檢查點激酶 1

LKB1突變的肺癌患者具有更高的DNA損傷率，導(dǎo)致對細(xì)胞周期檢查點激酶1（checkpoint kinase 1，CHK1）功能的依賴性增加。CHK1是一種重要的細(xì)胞周期檢查點激酶，可以在DNA損傷時停止細(xì)胞周期運(yùn)行，為DNA損傷的修復(fù)提供時間，如果DNA損傷無法修復(fù)，細(xì)胞就開始凋亡。基于此，許多研究者主張使用CHK1抑制劑結(jié)合誘導(dǎo)DNA損傷（通過輻照或抗代謝）作為一種潛在的抗腫瘤治療方法。Liu等[22]研究采用CHK1抑制劑AZD7762聯(lián)合DNA合成抑制劑吉西他濱（低劑量）治療LKB1缺乏的肺癌患者，結(jié)果顯示患者的腫瘤體積縮小。與傳統(tǒng)化療方法不同的是，這項研究還證明了AZD7762與吉西他濱聯(lián)合使用時，吉西他濱的使用劑量較低，但該研究結(jié)果需要更多的臨床試驗證實。

4.4 抑制極光激酶 A

研究顯示，極光激酶A（aurora kinase A，AURKA）可以直接與LKB1相互作用，進(jìn)而阻斷LKB1/假激酶樣銜接蛋白（STE20 related adaptor alpha，STRAD）/腳手架蛋白MO25復(fù)合物的組合，以及LKB1與AMPK的相互作用，從而阻滯LKB1/AMPK信號通路，減弱LKB1的腫瘤抑制作用[23]。AURKA作為一種與細(xì)胞周期有關(guān)的絲氨酸/蘇氨酸激酶，在各種惡性腫瘤中均有表達(dá)，尤其是在乳腺癌和前列腺癌中。AURKA的生物學(xué)功能與有絲分裂期的中心體成熟和分離有關(guān)，可以調(diào)節(jié)紡錘體的形成和穩(wěn)定性，形成非整倍體，這是許多腫瘤的特征。此外，AURKA在腫瘤發(fā)生的過程中還具有許多其他的生物學(xué)功能，如通過直接磷酸化雌激素受體使他莫昔芬產(chǎn)生耐藥性，通過調(diào)控組蛋白修飾促進(jìn)EMT表型轉(zhuǎn)化等[24]。近年來，越來越多的AURKA抑制劑的研發(fā)處于臨床前階段或臨床階段，MLN8237是第二代AURKA抑制劑，最近已進(jìn)入第Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗。在彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤中，MLN8237與利妥昔單抗（一種CD20單克隆抗體）結(jié)合可顯著降低腫瘤負(fù)荷，提示與靶向藥物具有協(xié)同作用，AURKA抑制劑也可能激活非小細(xì)胞肺癌中LKB1/AMPK腫瘤抑制軸，與表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）或MEK抑制劑具有協(xié)同作用。

4.5 抑制Na-K-ATP酶的活性

Kim等[25]研究了LKB1突變肺癌細(xì)胞對多種藥物的反應(yīng)，該研究使用了從NCI60腫瘤細(xì)胞系數(shù)據(jù)中公開的高通量藥物篩選數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LKB1缺乏的細(xì)胞對地高辛敏感，地高辛可通過抑制Na-K-ATP酶的活性抑制腫瘤細(xì)胞增殖，但由于缺乏生物標(biāo)志物，無法識別最有可能受益于地高辛治療的患者，因此尚未于臨床應(yīng)用。

4.6 免疫

許多致癌基因促進(jìn)了免疫逃逸，削弱了免疫治療的有效性。研究發(fā)現(xiàn)，LKB1缺失可對KRAS驅(qū)動的非小細(xì)胞肺癌小鼠模型的免疫微環(huán)境造成一定的影響，LKB1基因缺失導(dǎo)致中性粒細(xì)胞積累，同時增加了T淋巴細(xì)胞衰竭標(biāo)志物和促腫瘤細(xì)胞因子的表達(dá)[26]。在LKB1缺乏的小鼠和人類腫瘤中，浸潤淋巴細(xì)胞的數(shù)量較少。LKB1滅活突變與小鼠和肺癌患者腫瘤以及腫瘤來源細(xì)胞系中程序性死亡受體配體 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）的表達(dá)減少有關(guān)。PD-1靶向抗體對LKB1缺乏的腫瘤無效。相比之下，采用一種IL-6中和抗體或一種中性粒細(xì)胞減少抗體治療LKB1缺乏的小鼠，其治療效果較好。

5 小結(jié)

LKB1作為一種腫瘤抑制因子，目前受到廣泛關(guān)注。肺癌的發(fā)生涉及多種基因的異常表達(dá)，近年來多種靶向藥物應(yīng)用于臨床，給肺癌患者帶來生存獲益。LKB1基因是繼TP53和KRAS之后肺腺癌中第3個最常見的突變基因，雖然目前關(guān)于其功能及與肺癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移、預(yù)后、治療的作用有了更多的認(rèn)識，但其詳細(xì)的作用機(jī)制仍未完全明確，還需要更多的臨床數(shù)據(jù)。LKB1基因突變相關(guān)的靶向治療及免疫治療將會進(jìn)一步促進(jìn)肺癌的精準(zhǔn)化治療，為肺癌患者帶來更大獲益。