18F-FDG PET/CT預(yù)測(cè)非小細(xì)胞肺癌EGFR基因突變的研究進(jìn)展

史愛(ài)琪，王建林，王育珠，郭國(guó)蓉，范丑丑，柳江燕

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，甘肅省醫(yī)學(xué)影像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730030；*通信作者 柳江燕 ery_liujy@lzu.edu.cn

肺癌的全球發(fā)病率和死亡率在男性中居首位，在女性中僅次于乳腺癌[1]。肺癌是我國(guó)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，其中非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占85%~90%，主要組織學(xué)亞型為腺癌，預(yù)后差，5年生存率僅為17%[2]。目前針對(duì)表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）的靶向藥物酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKI）能有效延長(zhǎng)EGFR突變型NSCLC患者的生存期[3]，早期明確EGFR突變狀態(tài)至關(guān)重要，但目前的檢測(cè)方法仍存在諸多不足，使EGFR基因型的驗(yàn)證更具有挑戰(zhàn)性。近年來(lái)隨著分子影像技術(shù)不斷發(fā)展，18F-FDG PET/CT作為一種結(jié)合組織形態(tài)及功能代謝的無(wú)創(chuàng)性顯像方式，預(yù)測(cè)NSCLC患者EGFR基因突變狀態(tài)表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有望指導(dǎo)臨床選擇個(gè)體化治療方案并改善患者預(yù)后。本文對(duì)近年18F-FDG PET/CT在NSCLC患者EGFR基因狀態(tài)預(yù)測(cè)等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 EGFR 基因突變與NSCLC

1.1EGFR結(jié)構(gòu)及突變 EGFR是一種存在于細(xì)胞表面的受體型酪氨酸激酶（tyrosine kinase，TK），與配體結(jié)合反應(yīng)激活下游信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化等過(guò)程。EGFR是NSCLC的主要突變基因，大約20%~50%的NSCLC患者發(fā)生突變[4]，最常見(jiàn)的是19del突變及L858R突變，約占所有突變類(lèi)型的90%以上。EGFR特定位點(diǎn)的突變可不依賴(lài)于配體的結(jié)合，直接激活胞內(nèi)TK，啟動(dòng)下游信號(hào)通路從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖[5]。研究表明，EGFR-TKI可抑制EGFR突變蛋白的活化和自身磷酸化，而對(duì)野生型蛋白無(wú)效[6]，因此早期明確EGFR突變狀態(tài)是靶向治療的必要條件。

1.2EGFR突變檢測(cè)現(xiàn)狀與問(wèn)題 目前組織病理學(xué)活檢是檢測(cè)EGFR突變的“金標(biāo)準(zhǔn)”，通過(guò)手術(shù)、纖維支氣管鏡及經(jīng)皮肺穿刺活檢等方式取材均為有創(chuàng)方法，且易受病灶部位及技術(shù)等因素影響，部分晚期患者因健康狀況較差或不愿接受手術(shù)而無(wú)法獲取檢測(cè)標(biāo)本。而通過(guò)外周血、循環(huán)腫瘤DNA及二代測(cè)序等檢測(cè)目前仍缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指南[7]。因此探索通過(guò)無(wú)創(chuàng)成像方式預(yù)測(cè)EGFR基因狀態(tài)近年受到關(guān)注。

2 18F-FDG PET/CT 顯像預(yù)測(cè)EGFR 基因突變

2.118F-FDG PET/CT顯像預(yù)測(cè)EGFR突變的可行性18F-FDG PET/CT作為一種結(jié)合細(xì)胞糖代謝和組織形態(tài)學(xué)的無(wú)創(chuàng)性影像技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。既往研究報(bào)道，葡萄糖進(jìn)入腫瘤細(xì)胞主要通過(guò)細(xì)胞膜葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（glucose transporter，GLUT）調(diào)節(jié)，EGFR基因可通過(guò)下游途徑影響GLUT，進(jìn)而影響腫瘤葡萄糖代謝[8]，而18F-FDG PET/CT可觀察腫瘤組織葡萄糖代謝情況，因此臨床上通過(guò)定量分析腫瘤病灶18FFDG的攝取水平評(píng)估EGFR突變狀態(tài)具有一定的可行性。

2.218F-FDG PET/CT多代謝參數(shù)預(yù)測(cè)EGFR突變18F-FDG PET/CT常用于定量FDG攝取的代謝參數(shù)主要有最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（maximum standardized uptake value，SUVmax）、平均標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（mean standardized uptake value，SUVmean）、代謝腫瘤體積（metabolic tumor volume，MTV）和病變糖酵解總量（total lesion glycolysis，TLG）等。SUVmax代表腫瘤代謝最活躍的部位，SUVmean是腫瘤病灶或感興趣區(qū)內(nèi)全部像素的SUV平均值。MTV和TLG是反映腫瘤代謝負(fù)荷的空間體積參數(shù)，MTV指腫瘤組織中較高代謝活性組織的體積，TLG可同時(shí)反映腫瘤代謝活性與體積（TLG＝MTV×SUVmean）。

2.2.1 SUVmax預(yù)測(cè)EGFR突變 目前已有大量研究通過(guò)18F-FDG PET/CT代謝參數(shù)預(yù)測(cè)EGFR突變狀態(tài)，但結(jié)果仍存在一定的爭(zhēng)議[9-11]。其中SUVmax研究最多，多數(shù)研究表明低SUVmax可預(yù)測(cè)EGFR突變，所得最佳閾值范圍為2.69~11.5。Wang等[10]納入I~IV期NSCLC，表明低SUVmax（<7.6）與EGFR突變明顯相關(guān)，而Hong等[11]為保持人口的同質(zhì)性，僅納入IIIB、IV期患者，得出低SUVmax（<9.6）可能是EGFR突變的預(yù)測(cè)因素；可見(jiàn)最佳閾值也有所不同，這表明臨床分期等因素會(huì)影響EGFR突變腫瘤的代謝程度，考慮是由于攜帶突變基因的同一腫瘤在演進(jìn)的不同階段中分子生物學(xué)或基因等發(fā)生改變，導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部存在異質(zhì)性，故PET/CT所反映的代謝特征可能會(huì)隨著臨床分期變化[12]，因此未來(lái)探索更多能體現(xiàn)代謝異質(zhì)性的參數(shù)將有助于提高預(yù)測(cè)EGFR基因突變的準(zhǔn)確性。此外，Chen等[13]觀察到EGFR突變型肺癌細(xì)胞的活性氧（reactive oxygen species，ROS）活性低于野生型，并確認(rèn)了NADPH氧化酶4（NOX4）/ROS/GLUT1軸在糖代謝中的作用，NOX4表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致ROS活性降低進(jìn)而導(dǎo)致GLUT1表達(dá)下降，可以部分解釋EGFR突變細(xì)胞對(duì)FDG攝取減少的原因。

部分研究發(fā)現(xiàn)突變型患者SUVmax更高[14-15]，最佳閾值為5.0~13.65，可能與突變型NSCLC葡萄糖攝取及乳酸產(chǎn)生顯著增加有關(guān)[16]；也有部分研究未能證明兩者之間的相關(guān)性[17-18]。以上結(jié)果提示，EGFR突變的具體特點(diǎn)如突變亞型或其他特征可能會(huì)顯著影響病灶的代謝程度，需要加大樣本量進(jìn)一步研究。基于上述結(jié)果，為更全面地了解腫瘤整體代謝與EGFR突變的相關(guān)性，部分研究也對(duì)轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)突變型腫瘤原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（和）或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶的SUVmax明顯降低[19-21]，而Wang等[14]的結(jié)果與之相反，顯示突變型患者原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶的SUVmax均高于野生型，但原發(fā)灶明顯高于轉(zhuǎn)移灶，提示原發(fā)灶與轉(zhuǎn)移灶代謝存在一定差異，考慮與轉(zhuǎn)移灶出現(xiàn)較晚有關(guān)。以上研究表明使用SUVmax預(yù)測(cè)EGFR突變結(jié)果并不理想，可能與其自身易受多種因素影響有關(guān)。

2.2.2 MTV和TLG預(yù)測(cè)EGFR突變 近年來(lái)，反映腫瘤整體負(fù)荷的體積代謝參數(shù)如MTV、TLG也被納入研究中，多數(shù)研究表明這兩者均不是EGFR突變的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素，但也有部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)低MTV或TLG可獨(dú)立預(yù)測(cè)EGFR突變[22-24]；結(jié)論仍然存在爭(zhēng)議，考慮與研究設(shè)計(jì)、患者選擇、病理類(lèi)型及腫瘤分期有關(guān)，同時(shí)NSCLC可能與多種影響糖代謝的基因突變結(jié)合而引起結(jié)果差異，因此未來(lái)的研究可通過(guò)減少這些因素的影響入手展開(kāi)進(jìn)一步探索。

2.2.3 構(gòu)建綜合模型預(yù)測(cè)EGFR突變 基于上述結(jié)果，為進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，部分研究同時(shí)納入代謝參數(shù)及臨床信息并構(gòu)建模型，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)EGFR突變狀態(tài)更有意義，如Lv等[19]發(fā)現(xiàn)SUVmax、女性、不吸煙及腺癌是EGFR基因突變的獨(dú)立影響因素，聯(lián)合建立模型后可以更好地評(píng)估肺腺癌EGFR突變狀態(tài)。Cho等[25]發(fā)現(xiàn)女性、高細(xì)胞角蛋白19片段水平、較低的TLG的自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換及低SUVmax與EGFR突變顯著相關(guān)。姜陽(yáng)等[26]表明聯(lián)合預(yù)測(cè)模型（MTV、SUVmax、性別、吸煙史）對(duì)EGFR基因突變的預(yù)測(cè)價(jià)值明顯優(yōu)于單一代謝參數(shù)，并將模型進(jìn)行了可視化以應(yīng)用于臨床。上述結(jié)果表明聯(lián)合臨床指標(biāo)與PET代謝參數(shù)在一定程度上可提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，但由于PET/CT參數(shù)自身的預(yù)測(cè)能力尚未統(tǒng)一，因此擬合不同因素的方法對(duì)EGFR狀態(tài)的預(yù)測(cè)效能仍需要大樣本及前瞻性研究進(jìn)一步證實(shí)。

2.3 基于18F-FDG PET/CT的影像組學(xué)預(yù)測(cè)EGFR突變 影像組學(xué)是基于影像學(xué)圖像（如CT、MRI、PET/CT等）勾畫(huà)分割感興趣區(qū)，然后通過(guò)軟件提取病變的紋理等影像特征，并轉(zhuǎn)換為可量化的定量特征數(shù)據(jù)反映病變內(nèi)部異質(zhì)性及基因表達(dá)等信息的定量分析方法[27]。與代謝參數(shù)相比，影像組學(xué)獲得的信息能更加全面細(xì)致地反映病變內(nèi)部異質(zhì)性。研究發(fā)現(xiàn)基于PET和CT圖像的影像組學(xué)信息也可以預(yù)測(cè)EGFR基因突變狀態(tài)，而且紋理參數(shù)可以反映腫瘤異質(zhì)性，與靶向治療療效相關(guān)[28]。Zhang等[29]基于18F-FDG PET/CT圖像分別提取PET及CT紋理特征，并篩選出10個(gè)紋理特征建立模型，分析訓(xùn)練組和驗(yàn)證組的受試者工作特征曲線(xiàn)下面積，顯示該預(yù)測(cè)模型可良好地鑒別EGFR突變狀態(tài)，兩組曲線(xiàn)下面積分別為0.79、0.85，均高于臨床指標(biāo)所構(gòu)建模型的曲線(xiàn)下面積，當(dāng)兩者結(jié)合時(shí)兩組曲線(xiàn)下面積進(jìn)一步升高（分別為0.86、0.87），較兩者單獨(dú)使用效能更好。因此，基于18F-FDG PET/CT顯像的多維度信息聯(lián)合模型在判斷EGFR基因突變狀態(tài)時(shí)顯示出強(qiáng)大的潛力，但由于目前影像組學(xué)相關(guān)科研方法尚未嚴(yán)格規(guī)范，未來(lái)需要進(jìn)一步將科研轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐。

2.4 PET/CT新型顯像劑預(yù)測(cè)EGFR突變 目前在EGFR-TKI治療過(guò)程中，由于很難判斷藥物是否到達(dá)靶點(diǎn)或者確定使患者體內(nèi)藥物濃度達(dá)到產(chǎn)生預(yù)期藥理作用的劑量，導(dǎo)致部分患者容易產(chǎn)生耐藥，因此準(zhǔn)確評(píng)估靶向藥物的藥代動(dòng)力學(xué)信息對(duì)療效至關(guān)重要。近年來(lái)，PET/CT分子標(biāo)記顯像劑得到進(jìn)一步發(fā)展，更多研究開(kāi)始對(duì)EGFR-TKI靶向藥物或者單克隆抗體進(jìn)行放射性核素標(biāo)記作為PET/CT顯像探針，從而在體直接觀察藥物與全身腫瘤病灶EGFR靶向結(jié)合的具體情況，了解EGFR表達(dá)狀態(tài)，并可通過(guò)治療前后對(duì)比，實(shí)現(xiàn)高敏人群篩選和治療動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、治療策略指導(dǎo)。既往多數(shù)研究使用18F、11C標(biāo)記的EGFR-TKI（如PD153035、Gefitinib、Erlotinib及Afatinib）或86Y、64Cu、89Zr等標(biāo)記的單克隆抗體（如西妥昔單抗等）作為PET/CT分子探針。其中，11C-PD153035在腫瘤組織中的攝取與EGFR表達(dá)水平存在關(guān)聯(lián)，且研究發(fā)現(xiàn)患者治療前SUVmax與疾病無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期顯著相關(guān)，提示可通過(guò)11C-PD153035 PET/CT顯像篩選對(duì)TKI治療敏感的NSCLC患者[30]。隨著TKI的不斷發(fā)展，18F-Afatinib、11C-Erlotinib及11C-Osimertinib作為新型的EGFR-TKI PET顯像劑逐漸應(yīng)用于動(dòng)物模型或人體研究中，而且均能有效識(shí)別EGFR突變型NSCLC，前兩者效果更為顯著，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)與18F-Afatinib相比，11C-Erlotinib無(wú)法對(duì)L858R和T790M這兩種突變進(jìn)行區(qū)分，考慮是由于Erlotinib與EGFR可逆性結(jié)合，對(duì)應(yīng)的放射性藥物劑量存在不確定性所致[31-32]。近年來(lái)，Yang等[33]合成新型喹唑啉類(lèi)EGFR抑制劑F-MPG和OH-MPG，在體外和體內(nèi)都顯示出更好的抗腫瘤活性、更高的EGFR信號(hào)抑制、更好的治療效果和更低的肝臟毒性，進(jìn)一步監(jiān)測(cè)療效后發(fā)現(xiàn)F-MPG或OH-MPG治療組的18F-FDG攝取量明顯下降。以上結(jié)果表明這兩種新型藥物在NSCLC治療中很有前景，即通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)的修飾提高顯像劑與EGFR特異性結(jié)合的能力是一種有效的策略。

在單克隆抗體類(lèi)分子探針的研究中，EGFR高表達(dá)的腫瘤中此類(lèi)顯像劑攝取水平更高，但由于單克隆抗體分子探針會(huì)與正常組織發(fā)生交叉免疫反應(yīng)，因此還需要進(jìn)一步改進(jìn)。Pyo等[34]研究64Cu標(biāo)記的抗EGFR重復(fù)體（64Cu-rEgA）在EGFR表達(dá)腫瘤顯像中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物在EGFR表達(dá)腫瘤中呈快速及特異性攝取，可能成為針對(duì)EGFR表達(dá)的新型PET/CT顯像劑，但目前報(bào)道較少，還需進(jìn)一步探索尋找更加特異的顯像劑。

總之，PET分子顯像在NSCLC患者EGFR突變檢測(cè)中存在一定的臨床轉(zhuǎn)化可行性，但目前多在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行研究，且顯像劑也存在不同程度的不足，因此后續(xù)研究應(yīng)著重于選擇半衰期、代謝率及清除率適宜的顯像劑，以此減少不必要的攝取。

3 總結(jié)與展望

18F-FDG PET/CT作為非侵襲性的雙模態(tài)顯像方式，在評(píng)估NSCLC患者EGFR基因突變狀態(tài)方面已經(jīng)有成果，并體現(xiàn)出一定的臨床轉(zhuǎn)化可行性，但仍存在諸多問(wèn)題。首先EGFR突變與18F-FDG攝取之間的關(guān)系仍有爭(zhēng)議且結(jié)果不一致的原因仍不清楚，尚需進(jìn)一步研究闡明，因此探索其他更能反映腫瘤異質(zhì)性的指標(biāo)有重要意義。雖然代謝參數(shù)與臨床指標(biāo)聯(lián)合可普遍提高預(yù)測(cè)效能，但也需要進(jìn)一步多中心、大規(guī)模研究證實(shí)。影像組學(xué)研究剛步入起始階段，尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。但隨著特異性分子探針的開(kāi)發(fā)及影像基因組學(xué)的發(fā)展，通過(guò)PET/CT分子影像無(wú)創(chuàng)地預(yù)測(cè)EGFR突變狀態(tài)將會(huì)展示更好的前景，有望指導(dǎo)臨床進(jìn)行個(gè)體化靶向治療方案的選擇，從而提高患者的生存期。未來(lái)可建立前瞻性隊(duì)列研究，選取更多具有潛在價(jià)值的參數(shù)，將計(jì)算機(jī)、核醫(yī)學(xué)影像組學(xué)參數(shù)及人工智能綜合運(yùn)用，推動(dòng)PET/CT分子影像預(yù)測(cè)EGFR突變臨床實(shí)踐化。