STK11基因突變與非小細(xì)胞肺癌免疫治療相關(guān)性研究進(jìn)展

夏思雨，趙梓彤，李里

0 引言

肺癌是對(duì)人群健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一，全球范圍內(nèi)肺癌致死率極高。男女性的肺癌發(fā)病率占比分別是12%和13%。死亡率占比均為22%[1]，遠(yuǎn)超其他癌癥類(lèi)型，位居癌癥死亡人數(shù)第一位。其中非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）占所有肺癌類(lèi)型的85%[2]，大多數(shù)患者在晚期確診，預(yù)后仍待改善。近年來(lái)，非小細(xì)胞肺癌的治療取得了很大的進(jìn)展，患者死亡率大幅降低，除了對(duì)致癌驅(qū)動(dòng)基因陽(yáng)性的患者進(jìn)行靶向治療，免疫檢查點(diǎn)抑制劑在非小細(xì)胞肺癌中的使用極大的改善了患者的預(yù)后。絲氨酸-蘇氨酸11（STK11）的體細(xì)胞突變，經(jīng)常發(fā)生在非小細(xì)胞肺癌中。STK11突變?yōu)榉蜗侔┗颊叨x了一個(gè)特殊的亞型[3]。研究發(fā)現(xiàn)肺癌基因突變與PD-1/PD-L1信號(hào)異常激活之間有相互作用[4]。對(duì)于驅(qū)動(dòng)基因陽(yáng)性（EGFR突變、ALK融合和ROS1融合等）的肺癌患者，免疫檢查點(diǎn)抑制劑療效不佳。越來(lái)越多的證據(jù)表明，非小細(xì)胞肺癌存在顯著的臨床異質(zhì)性，目前單一致癌驅(qū)動(dòng)因素對(duì)此解釋不完全。因此本文綜述了STK11單基因突變和共突變對(duì)NSCLC患者免疫治療療效及其預(yù)后的影響。

1 STK11概述

STK11編碼絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶是一種位于人類(lèi)染色體19p13.3上的抑癌基因，其可通過(guò)激活腺苷一磷酸（adenosine monophosphate,AMP）激活的蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK）來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、增殖和極性，該蛋白激酶能夠抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素（mammalian target of rapamycin,mTOR）信號(hào)的靶點(diǎn)，通過(guò)此途徑控制所有真核生物的細(xì)胞生長(zhǎng)[5]。mTOR是細(xì)胞存活、蛋白合成和轉(zhuǎn)錄的中心調(diào)控因子[6]，mTOR通過(guò)控制mRNA的翻譯、核糖體的生成和代謝，在調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)中發(fā)揮核心作用，因此抑制mTOR可以抑制腫瘤生長(zhǎng)，導(dǎo)致耐藥腫瘤細(xì)胞死亡。STK11做為AMPK的主要上游激酶[7]，在細(xì)胞ATP水平下降和ADP/AMP相對(duì)水平升高的情況下激活A(yù)MPK（如葡萄糖缺乏、缺氧、組織缺血或肌肉切除引起的應(yīng)激狀態(tài)）[8]，進(jìn)而促進(jìn)上游激酶磷酸化AMPK激活環(huán)中的Thr172[9]。除了調(diào)節(jié)AMPK磷酸化，STK11也被證明可以有效磷酸化其他12種與AMPK相關(guān)的激酶[10-11]。結(jié)節(jié)性硬化癥蛋白1（TSC1）和結(jié)節(jié)性硬化癥蛋白2（TSC2）基因產(chǎn)物hamartin和tuberin分別是負(fù)調(diào)控mTOR信號(hào)復(fù)合體的組成部分，相應(yīng)地，結(jié)節(jié)TSC1或TSC2的失活與mTOR活性升高有關(guān)[12]，最近的研究表明，TSC2腫瘤抑制蛋白tuberin是AMPK的直接靶點(diǎn)，也是AMPK依賴的抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵介質(zhì)[13]。S6K1是哺乳動(dòng)物細(xì)胞生長(zhǎng)的重要調(diào)節(jié)因子，mTOR介導(dǎo)的信號(hào)增強(qiáng)了S6K1的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)其下游靶點(diǎn)rpS6表達(dá)增加，從而促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，見(jiàn)圖1。此外，PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路是人類(lèi)惡性腫瘤中最常見(jiàn)的解除控制的信號(hào)通路之一，Akt蛋白激酶在許多腫瘤中由于PI3K的功能獲得突變或PTEN的功能缺失突變而過(guò)度激活，Akt是AMPK的負(fù)調(diào)控因子和mTOR的正調(diào)控因子。這兩種途徑都涉及TSC2在不同位點(diǎn)的直接磷酸化，AMPK激活TSC2,Akt抑制TSC2[14]。因此，STK11對(duì)細(xì)胞的損傷修復(fù)、能量代謝、腫瘤的免疫應(yīng)答等具有重要調(diào)控作用。

圖1 mTOR信號(hào)通路中各蛋白之間的關(guān)系Figure 1 Relation between proteins in mTOR signaling pathway

2 STK11突變與肺癌免疫相關(guān)標(biāo)志物

2.1 STK11突變與PD-1/PD-L1

腫瘤細(xì)胞PD-L1目前是抗PD-1/PD-L1治療的優(yōu)勢(shì)人群選擇的最常用標(biāo)志物，腫瘤細(xì)胞PD-L1表達(dá)水平與其療效及預(yù)后相關(guān)，部分PD-L1陽(yáng)性表達(dá)的NSCLC患者，免疫治療顯著改善患者的OS[15]，但仍有很多NSCLC患者不能從免疫治療中獲益。此前通過(guò)對(duì)非小細(xì)胞肺癌中高突變率基因?qū)γ庖邫z查點(diǎn)抑制劑（ICB）耐藥因素的評(píng)估，發(fā)現(xiàn)絲氨酸/蘇氨酸激酶11（STK11）的體細(xì)胞突變被認(rèn)為是非鱗狀細(xì)胞（NSQ）非小細(xì)胞肺癌對(duì)ICB耐藥的潛在機(jī)制[16-18]。鑒于STK11基因組改變與腫瘤細(xì)胞PD-L1表達(dá)缺失之間的密切聯(lián)系，Skoulidis等將66例接受PD-1/PD-L1抑制劑治療的非小細(xì)胞肺癌患者組成獨(dú)特隊(duì)列研究，在一組PD-L1陽(yáng)性的NSCLC中，用PD-1/PD-L1抑制劑治療STK11突變型腫瘤時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較差的客觀緩解率（ORR）、較短的無(wú)進(jìn)展生存期（PFS）和總生存時(shí)間（OS）[18]。Rizvi等報(bào)告稱(chēng)，在接受PD-1/PD-L1單藥治療的晚期非小細(xì)胞肺癌患者中，STK11突變?cè)诜浅志毛@益組中顯著高于持久臨床獲益組（19%vs.27%）[19]，這可能是由于STK11通過(guò)突變或非突變機(jī)制失活導(dǎo)致了惰性腫瘤免疫微環(huán)境的產(chǎn)生和較低的PD-L1表達(dá)[20-21]，在用ICIs治療的KRAS/STK11突變型非小細(xì)胞肺癌患者的PD-L1陽(yáng)性亞組中，證實(shí)STK11突變患者具有更差的臨床療效[16]，這些數(shù)據(jù)說(shuō)明STK11突變是免疫逃逸的主要驅(qū)動(dòng)因素，STK11突變與抗PD-1/PDL1治療的非小細(xì)胞肺癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。

2.2 STK11突變與腫瘤突變負(fù)荷

腫瘤突變負(fù)荷（tumor mutation burden,TMB）定義為每百萬(wàn)堿基中被檢測(cè)出的體細(xì)胞基因編碼錯(cuò)誤、堿基替換、基因插入或缺失錯(cuò)誤的總數(shù)[22]。TMB是腫瘤基因組中去除胚系突變后的體細(xì)胞突變的數(shù)目，基因水平變異可能導(dǎo)致蛋白表達(dá)發(fā)生變化，產(chǎn)生新抗原從而激發(fā)機(jī)體的免疫系統(tǒng)，并且TMB一直是預(yù)測(cè)免疫治療療效的研究熱點(diǎn)[17]。免疫檢查點(diǎn)抑制劑已在多種腫瘤治療中獲得顯著的臨床效果。腫瘤突變負(fù)荷（TMB）作為抗PD-1治療效果評(píng)估的最新標(biāo)志物，其效果在用PD-1抗體治療有錯(cuò)配修復(fù)缺陷的腫瘤中得到證實(shí)[23]，在抗PD-1/PD-L1藥物治療肺癌的部分研究表明突變負(fù)荷高低與免疫治療療效密切相關(guān)，因?yàn)樵诨仡櫺匝芯恐校蚑MB與PD-1軸抑制劑的反應(yīng)受損相關(guān)，可能是由于腫瘤免疫原性差[24]，在Skoulidis等的一項(xiàng)研究中，通過(guò)排除低TMB（TMBL) 腫瘤，只關(guān)注中度和高度TMB（TMBI/H）腫瘤，發(fā)現(xiàn)STK11/LKB1突變?cè)赥MBI最為顯著，STK11/LKB1在TMBI/H腫瘤中與PD-L1低表達(dá)相關(guān)，并且通過(guò)對(duì)肺腺癌患者手術(shù)切除標(biāo)本中的腫瘤免疫微環(huán)境的組成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)STK11/LKB1突變的腫瘤表現(xiàn)出較低密度CD3（+）T淋巴細(xì)胞（P=0.0019）和CD8（+）T淋巴細(xì)胞（P=0.0072）浸潤(rùn)以及較低的PD-L1表達(dá)[18]。因此STK11突變患者的TMB水平更高，可能是由于在TME中腫瘤細(xì)胞或免疫細(xì)胞上的PD-L1與腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞上的PD-1相互作用，從而減弱效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)，使腫瘤產(chǎn)生免疫逃逸。

2.3 STK11突變和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)

腫瘤免疫微環(huán)境（tumor immune microenvironment,TIME）評(píng)估已成為腫瘤防治的重要靶標(biāo)，因?yàn)橐延写罅繑?shù)據(jù)支持腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞在多種不同類(lèi)型腫瘤中的預(yù)后和潛在的預(yù)測(cè)意義[25]。迄今為止，在PD-L1陽(yáng)性患者中，腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞已被證明是ICI治療的指標(biāo)[26]。在非小細(xì)胞肺癌中最強(qiáng)有力的腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞預(yù)后標(biāo)志物是CD8（+）T淋巴細(xì)胞[27]，細(xì)胞毒性CD8（+）T淋巴細(xì)胞能夠直接殺死癌細(xì)胞，而CD4（+）T淋巴細(xì)胞參與CD8（+）T淋巴細(xì)胞的激活和抑制[28]。STK11突變腫瘤的免疫微環(huán)境主要表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞密度較高，而間質(zhì)中CD8（+）T淋巴細(xì)胞密度較低，Hiraoka等證明CD8（+）T淋巴細(xì)胞和CD4（+）T淋巴細(xì)胞的高水平是評(píng)估非小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后的重要指標(biāo)，這些細(xì)胞群體之間的合作可能比任何一個(gè)單獨(dú)群體產(chǎn)生更有效的抗腫瘤反應(yīng)[29]。Wang等通過(guò)TIMER和TISIDB數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)在STK11突變患者中，包括B細(xì)胞、CD8（+）T淋巴細(xì)胞、CD4（+）T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞在內(nèi)的浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞均顯著減少。結(jié)果表明，攜帶STK11突變的患者可能具有冷腫瘤免疫微環(huán)境或免疫沙漠型，從而不能從免疫治療中獲益[30]。

3 STK11突變和肺癌相關(guān)突變與ICIs關(guān)系

3.1 STK11突變與KRAS突變

在肺癌患者中，KRAS突變是最常見(jiàn)的突變，27%的肺腺癌患者存在這種突變[31]，在肺腺癌KRAS突變組中，患者存活率低似乎與伴隨的TP53或STK11突變有關(guān)，而與KRAS突變狀態(tài)無(wú)關(guān)。一項(xiàng)研究確定STK11的突變是KRAS突變肺腺癌對(duì)PD-1阻斷產(chǎn)生耐藥性的主要驅(qū)動(dòng)因素[18]。這些KRAS突變經(jīng)常伴隨著抑癌基因TP53和STK11的突變，具有KRAS單突變的患者總體存活率與野生型組相似，而同時(shí)存在TP53或STK11突變的患者總體存活率比野生型組更差[32]。肺腺癌中的基因表達(dá)分析表明，STK11突變?cè)鰪?qiáng)了由KRAS突變誘導(dǎo)的基因表達(dá)并抑制了免疫相關(guān)信號(hào)[33]，最近的另一項(xiàng)研究表明，與STK11單突變的患者相比，KRAS/STK11共突變的非小細(xì)胞肺癌患者用ICIs作為二線或三線治療，經(jīng)歷了更差的PFS和OS[34]，此外，一項(xiàng)關(guān)于納入具有KRAS p.G12C突變的局部或轉(zhuǎn)移性NSCLC的CodeBreak100實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)靶向KRAS p.G12C的索托拉西布（Sotorasib）在臨床Ⅱ期研究中顯著延長(zhǎng)了患者的生存期，但在STK11共突變的亞組分析中發(fā)現(xiàn)索托拉西布對(duì)患者緩解率并無(wú)明顯影響[35]。因此KRAS/STK11共突變可能是ICIs及靶向治療在晚期非小細(xì)胞肺癌中臨床獲益減少的重要原因。

3.2 STK11突變與KEAP1突變

STK 11突變與KELCH 樣ECH 相關(guān)蛋白1（KEAP1）的突變往往同時(shí)發(fā)生，這與治療的耐藥性有關(guān)[34]。KEAP1的缺失增加了腫瘤負(fù)荷和高級(jí)別病變的百分比，表明其在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的重要作用[36]。Papillon-Cavanagh等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)30%的腫瘤患者攜帶STK11和（或）KEAP1突變（STK11-KEAP1），且為男性患者、診斷晚期的年輕患者、有吸煙史的患者居多，研究者通過(guò)在多變量模型中測(cè)試STK11和KEAP1突變對(duì)肺癌患者預(yù)后的不良結(jié)果，包括兩個(gè)基因突變之間的相互作用，結(jié)果顯示兩個(gè)基因都與較低的rwPFS相關(guān)，僅KEAP1突變的患者比僅STK11突變的患者表現(xiàn)更差，而雙突變狀態(tài)的患者預(yù)后最差，表明STK11和KEAP1突變具有累加效應(yīng)[37]。通過(guò)對(duì)非小細(xì)胞肺癌中STK11和KEAP1突變的綜合分析表明，無(wú)論治療類(lèi)別如何，這些突變往往會(huì)導(dǎo)致不良預(yù)后。Gadgeel等對(duì)STK11和KEAP1突變與KEYNOTE-189療效結(jié)局相關(guān)性的探索性分析結(jié)果表明在突變可評(píng)估人群（n=289）中STK11和KEAP1突變的發(fā)生率分別為18.7%和23.5%，受試者同時(shí)具有兩種突變的發(fā)生率為10%。具有STK11或KEAP1突變的受試者的中位PD-L1腫瘤比例評(píng)分（TPS）往往低于沒(méi)有這些突變的受試者。與沒(méi)有STK11和KEAP1突變的受試者相比，具有這些突變的受試者TMB評(píng)分有升高的趨勢(shì)，不論STK11/KEAP1突變狀態(tài)如何，與安慰劑加化療組相比，帕博利珠單抗加化療組的OS得到改善[38]。在KEYNOTE-042研究中MOT等也得到了相似的結(jié)果，在突變可評(píng)估人群（n=429）中，STK11和KEAP1突變的發(fā)生率分別為7.7%和14.9%，STK11-KEAP1共突變率為2.8%。具有STK11突變的受試者PD-L1表達(dá)降低，STK11/KEAP1突變的受試者具有更高的TMB，且不論有無(wú)STK11/KEAP1突變，帕博利珠單抗單藥治療PD-L1陽(yáng)性（TPS≥1%）局部晚期/轉(zhuǎn)移性NSCLC患者相比鉑類(lèi)為基礎(chǔ)的化療改善了OS[39]。表明STK11基因突變不能作為預(yù)測(cè)免疫療效的指標(biāo)。

回顧性的研究表明，對(duì)比STK11突變型和野生型的差異，STK11突變共存于更多突變的KRAS和KEAP1和更少突變的TP53中。STK11突變的患者PD-L1的表達(dá)較低、免疫細(xì)胞浸潤(rùn)較少，但是攜帶STK11突變的患者具有更高的TMB評(píng)分。對(duì)于接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的患者，STK11突變組的預(yù)后更差，接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的STK11突變患者中位生存期較短，闡明了STK11突變患者不能受益于免疫檢查點(diǎn)抑制劑[30]。

4 總結(jié)與展望

STK11基因突變的患者在接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療后往往效果不佳，研究表明，在局部晚期/轉(zhuǎn)移性NSCLC中STK11突變與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)減少、PD-L1低表達(dá)有關(guān)。同時(shí)STK11突變是免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療耐藥性的主要預(yù)測(cè)因素，部分獨(dú)立于PD-L1表達(dá)和TMB，KRAS和STK11的共突變導(dǎo)致肺腺癌患者存活率低，而當(dāng)STK11、TP53及KRAS基因一同突變時(shí)，患者又有著很顯著的療效及預(yù)后優(yōu)勢(shì)。對(duì)于其他少見(jiàn)共突變，STK11與SMARCA4共突變縮短了患者的總生存期疾病的無(wú)進(jìn)展生存期[40]。KEAP1和STK11具有相似的突變頻率，與單突變和野生型患者相比，共突變腫瘤的存活率較低。因此，多基因組合檢測(cè)在臨床工作中有重要意義，有必要探索更多基因突變/共突變對(duì)患者療效和預(yù)后的影響，以更好的指導(dǎo)臨床實(shí)踐。

隨著對(duì)非小細(xì)胞肺癌基因組的理解加深，致癌驅(qū)動(dòng)基因狀態(tài)改變已經(jīng)成為治療非小細(xì)胞肺癌的重要標(biāo)志。基于目前研究結(jié)果，驅(qū)動(dòng)基因陽(yáng)性的非小細(xì)胞肺癌患者較陰性患者從免疫治療中獲益小，基因突變狀態(tài)在免疫治療中的療效以及預(yù)測(cè)價(jià)值有著無(wú)限的可能性，未來(lái)的挑戰(zhàn)應(yīng)是對(duì)非小細(xì)胞肺癌中所有基因并存突變的治療效用進(jìn)行分類(lèi)、功能化和系統(tǒng)化評(píng)估，對(duì)于基因突變的NSCLC患者，未來(lái)以免疫治療為基礎(chǔ)的聯(lián)合治療應(yīng)該得到更廣泛的研究，從而為非小細(xì)胞肺癌患者帶來(lái)更好的臨床療效。