曲妥珠单抗耐药机制及其逆转策略

李娟，叶斯斯，白莉

解放军总医院

　　曲妥珠单抗为乳腺癌和胃癌的治疗开辟了新方向，但其耐药问题极大地影响了疗效。目前较明确的耐药机制主要包括人表皮生长因子受体2的羧基端片段（p95HER2）过表达、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）通路部分活化、人表皮生长因子受体（HER）信号传导上调、非HER家族生长因子受体介导信号上调。一些新型靶向药物如拉帕替尼、曲妥珠单抗共轭复合物（T-DM1）、帕妥珠单抗、依维莫司等为曲妥珠单抗耐药患者提供了新的选择。

通信作者：白莉（[e-mail]）

原文参见：解放军医学院学报. 2017;38(6):571-574.

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　　曲妥珠单抗是抗人表皮生长因子受体2（HER2）的人源化单克隆抗体，它的作用靶点位于HER2的胞外结构域。主要作用机制：抑制磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）和丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号通路；使细胞停滞于G1期；诱导凋亡、抑制血管生成；抑制HER2胞外段的脱落；抑制DNA修复【1】。抗体依赖的细胞毒性（ADCC）也是曲妥珠单抗杀灭肿瘤细胞的重要武器之一。新英格兰医学杂志发表的一项研究显示，与HER2阴性的癌细胞相比，曲妥珠单抗介导的ADCC反应更容易在HER2阳性的癌细胞中产生【2】。目前曲妥珠单抗已成为HER2阳性患者的标准用药方案，为乳腺癌和胃癌的治疗开辟了新的方向，然而耐药问题极大影响了其治疗效果。乳腺癌患者接受曲妥珠单抗一线治疗后3个月内病情出现进展或者接受曲妥珠单抗术后辅助治疗1年内复发被认为是对曲妥珠单抗耐药。在胃癌中没有明确的曲妥珠单抗耐药定义。本综述主要探讨曲妥珠单抗可能的耐药机制，并对目前临床上可选择的逆转策略进行介绍。

　　1　曲妥珠单抗的耐药机制

　　1.1　p95HER2过表达

　　p95HER是缺失氨基末端的HER2羧基末端片段，是HER2裂解或HER2 mRNA选择性起始翻译的产物。Arribas等【3】报道p95HER2过表达在HER2阳性乳腺癌患者中的发生率为20%～30%。Anido等【4】通过体内和体外实验，发现p95HER2过表达主要在固有耐药中发挥作用，而在获得性耐药中的作用尚不明确。Scaltriti等【5】主导的临床试验结果显示，46例HER2阳性的晚期乳腺癌患者接受曲妥珠单抗单药治疗后，9例p95HER2过表达患者中只有1例经治疗后达到了部分缓解，而其余不伴有p95HER2过表达的37例患者中有14例经治疗后达到了部分缓解，5例达到了完全缓解。这可能是由于P95HER2过表达时，曲妥珠单抗难以有效地与HER2氨基末端的识别靶点结合，且P95HER2胞外区也可与曲妥珠单抗发生竞争性结合从而降低曲妥珠单抗的有效浓度。上述研究提示了肿瘤组织P95HER2水平升高时曲妥珠单抗治疗效果可能不理想。

　　1.2　PI3K-AKT通路组成性活化

　　PI3K-AKT信号通路的异常活化不仅可促进肿瘤的发生发展，也是介导曲妥珠单抗产生耐药的重要原因。2014年，一项长达3年的对以曲妥珠单抗为基础治疗的获得长期生存的HER2阳性晚期乳腺癌患者的临床及分子机制研究（Long-HER）结果显示，PI3K-AKT信号通路相关基因的突变个数越多，PI3K-AKT信号通路越容易被激活，曲妥珠单抗的治疗效果越差。曲妥珠单抗治疗1年内复发的乳腺癌患者的肿瘤组织中可检测出4～5个突变，而3年内无进展的患者肿瘤组织中最多携带2个突变。这提示了PI3K-AKT通路的活化与曲妥珠单抗耐药高度相关【6】。

　　1.3　PIK3CA基因突变

　　PIK3CA基因的突变可发生于多种肿瘤，第9和第20外显子是其最常见的突变位点，占PIK3CA基因突变的80%以上。第9外显子和第20外显子分别编码PIK3CA基因的螺旋酶和激酶结构域，当两者发生突变后相应酶的活性大大增强，可异常激活PI3K-AKT通路【7】。Hanker等【8】通过构建转基因小鼠乳腺癌模型，发现与仅HER2过表达的小鼠相比，同时携带PIK3CA基因突变的小鼠发生肿瘤的潜伏期显著缩短，肺转移风险增高，且更容易产生对曲妥珠单抗的耐药性，而应用PI3K抑制剂可恢复对曲妥珠单抗的敏感性。Loibl等【9】通过检测504例接受曲妥珠单抗治疗的乳腺癌患者的肿瘤组织标本发现，21.4%的患者携带PIK3CA基因突变，其病理缓解率仅为19.4%，而PIK3CA基因野生型患者的病理缓解率为32.8%。

　　1.4　PTEN基因缺失

　　PTEN可特异性地催化磷脂酰肌醇三磷酸激酶（PIP3）去磷酸化，使胞质内PIP3的水平降低，抑制AKT活化。因此，PTEN对PIP3的活性起到负调控作用。曲妥珠单抗本身可通过降低编码酪氨酸蛋白激酶的肉瘤基因（Src）的复制及转录，使PTEN保持去磷酸化水平，显著增强其磷酸酶活性。此外，曲妥珠单抗亦可通过抑制Src基因与HER2相互作用而激活PTEN。因此，PTEN基因缺失不但失去了对PI3K-Akt通路的负调控作用，还可介导曲妥珠单抗耐药的产生【10】。Rabinovsky等【11】发现经曲妥珠单抗处理后的HER2过表达的乳腺癌细胞系，其PTEN与PI3K的调节亚基形成的复合物水平升高，AKT磷酸化水平降低，从而抑制了肿瘤细胞的生长。相反，使用SiRNA技术降低PTEN的表达，可导致肿瘤细胞对曲妥珠单抗的反应性降低【12-13】。Dave等【14】的临床研究显示，PTEN基因缺失的乳腺癌患者对曲妥珠单抗的敏感性差。有研究表明，在HER2阳性的乳腺癌患者中，PTEN基因缺失发生率为22%～47%【15】。然而，2015年Stern等用免疫组化技术检测了两个大型乳腺癌临床试验（分别纳入3298和3222例患者）全部研究对象的组织标本，结果显示，PTEN表达缺失与乳腺癌患者的不良预后显著相关，但PTEN基因缺失的患者接受曲妥珠单抗治疗后，仍有生存获益【11】。因此，PTEN基因缺失的HER2过表达患者仍适用曲妥珠单抗治疗。

　　1.5　HER家族受体介导信号传导的上调

　　由上述中可知，HER2可与家族的其他成员互相识别结合形成二聚体，从而活化下游的信号通路。Narayan等【16】研究发现，在乳腺癌细胞中加入曲妥珠单抗处理后，可检测到肿瘤细胞中EGFR和HER3的表达显著上调，并产生对曲妥珠单抗的高度耐药。Gijsen等【17】的研究也报道了类似的结果。Lee等【18】进行的一项临床研究结果显示，EGFR过表达是原发性HER2阳性乳腺癌患者的独立不良预后因素，且与曲妥珠单抗治疗效果不理想密切相关，但在转移性疾病中未发现相关性。上述研究均提示了EGFR过表达可能在曲妥珠单抗耐药过程中发挥重要作用。

　　HER2/HER3组成的异二聚体活性最强。Green等【19】首次报道了HER2/HER3二聚体的形成是曲妥珠单抗耐药的机制之一。Cha等【20】研究结果显示，磷酸化HER3表达水平的上调与曲妥珠单抗获得性耐药的发生相关，但其机制尚不明确。Lyu等【21】证实了HER3也可激活PI3K-AKT信号通路，从而导致曲妥珠单抗的耐药。Junttila等【22】则进一步揭示了虽然曲妥珠单抗能降低HER2/HER3的磷酸化水平，但所起的作用有限。上述研究提示了HER家族异二聚体形成可能影响曲妥珠单抗的疗效。

　　1.6　非HER家族生长因子受体介导信号传导的上调

　　胰岛素样生长因子受体（IGF-IR）是跨膜的酪氨酸激酶受体。早在2001年，Lu等【23】就报道了当IGF-IR信号通路被过度激活后，曲妥珠单抗抑制肿瘤细胞生长的效力明显降低。Nahta【24】发现IGF-IR与HER2形成二聚体后，引起HER2的磷酸化水平升高，导致曲妥珠单抗与HER2无法有效结合。进一步研究显示，使用IGF-IR酪氨酸激酶抑制剂或其特异性抗体均可逆转对曲妥珠单抗的耐药。Notch信号通路激活也是曲妥珠单抗产生耐药的原因之一。2011年，Pandya等【25】通过构建乳腺癌肿瘤模型，发现经曲妥珠单抗处理或抑制HER2信号通路均可引起Notch信号及其下游通路的活化，从而产生对曲妥珠单抗的耐药性。Osipo等【26】应用γ-分泌酶抑制剂阻断乳腺癌细胞的Notch信号后，发现可恢复耐药细胞对曲妥珠单抗的敏感性，同时增强曲妥珠单抗对肿瘤细胞的增殖抑制效应。

　　2　曲妥珠单抗治疗进展后的逆转策略选择

　　2.1　继续使用曲妥珠单抗

　　ADCC是曲妥珠单抗体内抗肿瘤活性的重要机制之一。Barok等【27】将对曲妥珠单抗耐药的JIMT-1乳腺癌细胞种植到小鼠体内，继续使用曲妥珠单抗治疗移植模型，发现曲妥珠单抗仍能显著降低循环肿瘤细胞的数量，尽管原发肿瘤对曲妥珠单抗无反应。该研究提示了对曲妥珠单抗耐药的肿瘤细胞仍对ADCC效应保持敏感，曲妥珠单抗通过ADCC效应，对曲妥珠单抗耐药的肿瘤细胞仍有强大的杀伤作用。Extra等【28】进行的一项观察曲妥珠单抗在转移性乳腺癌进展后的临床疗效的研究（HERMINE），纳入了623例曲妥珠单抗一线治疗后出现进展的患者。将患者分为两组，一部分患者在进展后继续使用曲妥珠单抗1个月以上同时更换化疗方案，另一部分患者则在进展后立即停用曲妥珠单抗并更换化疗方案。结果显示，持续应用曲妥珠单抗治疗组的中位无进展生存和总生存较停止应用该药物的治疗组均明显延长（无进展生存：10.1个月比7.1个月；总生存：21.3个月比4.6个月，P＜0.05）。上述研究提示了耐药后保留曲妥珠单抗同时调整化疗方案也是可选择的策略。2013年美国NCCN指南指出，对于曲妥珠单抗联合化疗治疗后疾病进展的HER2阳性乳腺癌患者，可继续使用曲妥珠单抗治疗，但需换用其他联合化疗方案。

　　2.2　拉帕替尼

　　拉帕替尼是一种口服的人源HER2和EGFR双重酪氨酸激酶抑制剂，它能抑制与ERK1/2和P13K的活性，从而干扰肿瘤细胞的增殖、分化等过程。2006年，一项拉帕替尼联合卡培他滨治疗HER2阳性晚期乳腺癌的研究（EGF100151）入组了应用曲妥珠单抗联合蒽环或紫杉类药物治疗后出现进展的晚期乳腺癌患者，研究者将全部患者随机纳入拉帕替尼联合卡培他滨组和单药卡培他滨组。结果显示，联合治疗组再次出现疾病进展的风险较单药组降低了51%，无进展生存显著延长（8.4个月比4.4个月，P＜0.05）【29】。2007年美国FDA批准拉帕替尼联合卡培他滨用于曲妥珠单抗治疗失败的HER2阳性晚期乳腺癌患者的治疗。另一项EGF104900的研究结果则显示，拉帕替尼加曲妥珠单抗的联合治疗与拉帕替尼单药相比，可使既往接受过含曲妥珠单抗方案出现进展的晚期乳腺癌患者总生存延长4.5个月【30】。因此，拉帕替尼联合曲妥珠单抗也是曲妥珠单抗耐药患者可选择的方案之一。

　　2.3　曲妥珠单抗缀合物（T-DM1）

　　T-DM1是曲妥珠单抗与一种抗微管类药物的复合物，它与肿瘤细胞上的HER2受体结合后，受体-T-DM1复合物通过胞膜内陷内化进入肿瘤细胞，一旦进入肿瘤细胞内高效的抗微管药物则立即释放，杀伤肿瘤细胞。Krop等【31】进行的一项Ⅱ期临床研究纳入了110例多西他赛、蒽环类药物、卡培他滨、拉帕替尼及曲妥珠单抗治疗失败的晚期乳腺癌患者，给予T-DM1单药治疗，经过17.4个月的随访期，结果显示HER2阳性的患者ORR为41.3%，中位无进展生存为7.3个月。EMILIA是Ⅲ期随机对照的临床研究，该研究入组了多西他赛和曲妥珠单抗治疗失败的乳腺癌患者，并将患者随机分为T-DM1单药组和拉帕替尼联合卡培他滨组。研究结果显示，T-DM1组的无进展生存和总生存均明显长于联合组（无进展生存：9.6个月比6.4个月，HR=0.796，P=0.0121；总生存：30.9个月比25.1个月，HR=0.657，P=0.0089）【32】。基于上述研究，美国FDA批准T-DM1作为曲妥珠单抗治疗失败的HER2阳性晚期乳腺癌患者的标准治疗方案。

　　2.4　帕妥珠单抗

　　帕妥珠单抗也是一种人源化的单克隆抗体，结合位点为HER2二聚化形成的关键区域，阻遏HER2与其家族成员特别是与HER3形成异源二聚体复合物。帕妥珠单抗与曲妥珠单抗最大的不同在于识别的表位不同，前者识别的表位主要位于HER2受体胞外区第二结构域，而后者为第四结构域，因此帕妥珠单抗阻断HER2/HER3复合物形成的作用强于曲妥珠单抗。由于两者结合在不同的HER2位点，联合使用可表现出互补的作用机制。Baselga等【33】进行了一项多中心的Ⅱ期临床研究，该研究共入组了66例接受过3个以上含曲妥珠单抗方案治疗的HER2阳性晚期乳腺癌患者，全部入组患者均给予曲妥珠单抗联合帕妥珠单抗治疗，结果显示，全组患者的ORR为24.2%，疾病控制率为50%，中位无进展生存达5.5个月。其中5例（7.6%）患者达到了完全缓解，11例（16.7%）患者达到了部分缓解，17例（25.8%）患者保持SD的时间长于半年，且未出现因不良反应不能耐受而中断治疗的情况。CLEOPATRA是一项随机、对照、双盲的前瞻性研究，入组的808例HER2阳性转移性乳腺癌患者随机进入曲妥珠单抗＋多西他赛组或曲妥珠单抗＋帕妥珠单抗＋多西他赛组。结果显示，与曲妥珠单抗联合化疗组相比，双靶向联合化疗组的中位无进展生存和总生存均显著延长（无进展生存：12.4个月比18.5个月，HR=0.62，P＜0.001；总生存：40.8个月比56.5个月；HR=0.657；P＜0.01）【34】。因此，双靶向治疗可作为曲妥珠单抗治疗失败患者的选择。

　　2.5　依维莫司

　　依维莫司是一种口服的mTOR抑制剂，已被美国FDA批准用于雌激素受体阳性晚期乳腺癌临床治疗。从上述中可知，PI3K/AKT/mTOR通路的过度激活在曲妥珠单抗耐药中有着非常重要的作用。随机、双盲、安慰剂对照的Ⅲ期依维莫司治疗HER2阳性曲妥珠单抗耐药的晚期乳腺癌的研究（BOLERO-3）评估了曲妥珠治疗失败后，应用依维莫司给患者能带来的生存获益【34】。569例受紫杉类药物和曲妥珠单抗治疗失败的HER2阳性的晚期乳腺癌患者，按1∶1随机进入依维莫司组（曲妥珠单抗＋长春瑞滨＋依维莫司）和安慰剂对照组（安慰剂＋曲妥珠单抗＋长春瑞滨）。结果显示，依维莫司组的无进展生存较对照组明显延长（无进展生存：7个月比5.8个月，HR=0.78，P=0.067）。虽然两组的总生存差异无统计学意义，但两组总生存曲线呈现了明显的分离趋势。因此，曲妥珠单抗联合依维莫司也是曲妥珠单抗耐药的晚期乳腺癌患者可考虑的选择。

　　3　结语

　　曲妥珠单抗耐药的机制纷繁复杂，个体耐药的原因及耐药后治疗选择仍是临床亟待解决的问题。肿瘤细胞高度的异质性，生长信号的转换，相关的信号通路异常激活等都是曲妥珠单抗产生耐药的重要原因。总之，阐明曲妥珠单抗产生耐药的关键机制，不仅有助于新型靶向药物的研发，亦将为抗肿瘤治疗新策略的建立奠定基础。

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