培美曲塞在治疗非小细胞肺癌中的研究进展

2015-03-19 17:02程延刘明李楠
河北医药 2015年18期
关键词:培美曲塞鳞状

程延 刘明 李楠

肺癌是当今全球发病率、病死率最高的恶性肿瘤之一。数据统计显示,2013年,美国新增癌症病例约170万例,癌症死亡病例约60万例,男性肺癌约占其中28%,女性约占其中 26%,而非小细胞肺癌(NSCLC)占全部肺癌病例的80%~85%[1]。目前,随着含铂类药物双药方案成为晚期NSCLC患者的一线治疗方案,化疗对患者预后的改善也随之进入了平台期。培美曲塞的发现,为NSCLC患者疗效的提升开拓了新的领域。2004年,培美曲塞被收入ESMO、ASCO、NCCN发表的NSCLC治疗指南,目前已被批准单药维持治疗非鳞状细胞癌NSCLC,与顺铂联用作为晚期非鳞状细胞癌NSCLC的一线化疗。短短十余年时间,培美曲塞已在NSCLC临床治疗中占有重要的一席之地,在一线治疗,二线治疗,维持治疗以及与其他化疗药物、分子靶药物、放射治疗等联合作用方面都发挥着重要的功能。但仍有很多未知领域等待我们继续探索和研究,充满了挑战。

1 作用机制及药理学特点

培美曲塞是一种新型抗叶酸代谢类细胞毒性药物,Calvert[2]对作用机制方面的研究表明,培美曲塞是多靶点药物,作用靶点是嘧啶和嘌呤合成过程中的多种酶,通过对靶点酶的抑制实现抑制肿瘤细胞DNA合成的作用。首先,培美曲塞和其多聚谷氨酸盐通过抑制胸苷酸合成中的限速酶胸苷酸合成酶(TS),使DNA合成所必需的可利用的胸腺嘧啶减少,进而造成细胞增殖下降,特别是增殖速度极快的肿瘤细胞。其次,通过对二氢叶酸还原酶(DHFR)的抑制作用,使四氢叶酸的合成减少,从而抑制胸腺嘧啶核苷酸的合成;此外,培美曲塞还通过抑制甲酰甘氨酰胺核苷酸转移酶(GARFT),影响肿瘤细胞DNA合成,GARFT为嘌呤合成中的叶酸依赖酶。Racanelli等[3]补充,氨基咪唑甲酰胺核苷酸转甲酰酶(AICARFT)也是培美曲塞的作用靶点酶。

药代动力学方面研究显示,培美曲塞在肾功能正常的患者体内消除半衰期约为 3.5 h,清除率为91.8 ml/min,培美曲塞与血浆蛋白结合率约为81%,最大血浆浓度和剂量之间存在线性关系[4]。此外,接受过多次培美曲塞化疗的患者以上各参数均未发生统计学变化。肾功不良的患者培美曲塞与血浆蛋白结合率较肾功正常者差异无统计学意义(P>0.05)。提示多次用药、肾功能差异并不是影响培美曲塞清除的因素。影响的主要因素有血清转氨酶、肌酐清除率和叶酸缺乏。此外,与铂类药物联合、口服叶酸或肌内注射维生素B12对培美曲塞的代谢也无明显影响。

2 基础试验研究

2.1 TS表达水平与培美曲塞疗效的相关性 基于药理遗传学和基因组学研究结论,肿瘤基因的单核苷酸多态性及其分子表达水平与化疗预后和毒性反应密切相关[5]。培美曲塞通过抑制TS、DHFR、GARFT等酶发挥抑制肿瘤DNA合成的作用,同时这些酶也可作为预测培美曲塞疗效的分子生物学标志物。

TS是近年来培美曲塞相关的研究热点分子,Ceppi等[6]提出,鳞状细胞癌NSCLC患者的TSmRNA、TS蛋白表达水平高于其他病理学分型的肺癌患者。Bepler等[7]不仅发现TS表达水平低的患者,对培美曲塞、吉西他滨联合化疗的疗效好,肿瘤体积缩小显著,还发现RNA核苷酸还原酶1(RRM1)与TS相似,表达水平低的患者化疗疗效优于表达水平高的患者。

Takezawa等[8]针对TS进行了基础、动物、临床水平的系统研究,结果显示,细胞水平上,培美曲塞对TS高表达的NSCLC细胞抗肿瘤增殖作用、DNA合成抑制作用、细胞凋亡作用都显著降低;动物水平上,种瘤后的裸鼠对培美曲塞的抑瘤作用拮抗,人体水平上,对培美曲塞反应差的患者比反应好的患者TS表达值显著增高,患者无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)缩短。同时证实TS是培美曲塞化疗疗效的有效预测指标。Nicolson等[9]也进行了相关性研究。针对ⅢB/Ⅳ期非鳞状细胞癌NSCLC患者进行4个周期培美曲塞联合顺铂的化疗,对化疗后无进展患者进行维持治疗,采用PCR方法对TS的表达进行评估,Cox回归模型来评估TS表达水平与和无进展/总生存率之间的关联,结果显示,低TS表达组与高TS表达组PFS分别为7.1和2.6个月,差异有统计学意义(P<0.05)。得出结论,TS是培美曲赛疗效的生物学预测指标,低TS表达的患者可获较长的PFS和OS。

Jakobsen等[10]采集了65名术前接受过紫杉醇联合卡铂新辅助化疗的NSCLC患者和53名未接受过新辅助化疗的患者的诊断活检样本和术中切除样本,分别进行免疫组织化学分析,根据TS表达水平,进行统计学分析,发现无论是否术前接受过新辅助化疗的患者,均未发现诊断活检切片和术中切除样本TS表达水平差异有统计学意义(P<0.05),得出结论,无论术前是否进行新辅助化疗,TS值在肿瘤组织中均保持不变,在术中再次组织活检,根据TS表达水平高低决定是否使用培美曲塞二线化疗并不具有理论支持。

2.2 其他相关分子指标与培美曲塞疗效的相关性Giovannetti等[11]将培美曲塞、吉西他滨分别、联合作用于A549、Calu-1、Calu-6细胞,结果显示培美曲塞和吉西他滨均可显著降低三种细胞系的Akt磷酸化水平,加速细胞凋亡,且具有协同作用。PCR检测结果显示,培美曲塞还可增加A549、Calu-6细胞中dCK的表达,dCK表达与吉西他滨的敏感性具有相关性,增加A549、Calu-1、Calu-6细胞系中hENT1的表达,此外,根据免疫组化分析结果也得出TS、DHFR、GARFT均可作为培美曲塞化疗敏感性的预测指标。

除上述提到的TS、DHFR、GARFT之外,CHK1是另外一个值得关注的分子指标。Grabauskiene等[12]从Affymetrix U133A基因表达库中提取442例NSCLC手术切除后样本,使用免疫组化方法进行检测,根据CHK1mRNA和CHK1蛋白表达水平,发现CHK1的高表达加速了肿瘤细胞向恶性分化,降低了患者对培美曲塞的敏感性,以及患者的OS和PFS。

由于肿瘤干细胞表现出类似胚胎的自我更新的恶性特征,包括耐药和转移,推测肿瘤干细胞可能是癌基因和癌症复发的源头。Zhao等[13]用氯化钴创造一个缺氧的环境下,将正常肺腺癌A549细胞株、顺铂耐药、多西紫杉醇耐药、培美曲塞耐药细胞株抗体分离后用流式细胞仪和PCR检测CD166阳性干细胞,分析低氧诱导下的肿瘤干细胞和总生存率之间的关系。数据表明,化学性缺氧通过增强干细胞转录因子、化疗耐药标志物改变了干细胞。CD166阳性的肿瘤干细胞比CD166阴性的干细胞表现出更大的耐药性。进而推测化学性缺氧可能会增加CD166阳性干细胞多能性及耐药性,导致预后不良。

甲状腺转录因子-1(TTF-1)在非鳞状细胞癌NSCLC中表现阳性,可作为培美曲塞疗效的预测指标[14],研究通过比较培美曲塞联合卡铂、吉西他滨联合卡铂作为一线治疗的2组NSCLC患者病理切片进行甲醛固定、石蜡包埋,应用免疫组化方法进行检测。研究结果显示,TTF-1阳性的患者总体生存期为10.4个月,显著高于TTF-1阴性的患者组总体生存期6个月。TS低水平表达的患者组总体生存期为9.7个月,显著高于TS高水平表达组生存期6.2个月。而叶酸受体α、叶酰聚谷氨酸合酶以及患者接受何种化疗方案并不是影响患者总体生存期的因素。

3 临床试验研究

3.1 单药临床试验研究 Ciuleanu等[15]对4周期含铂方案化疗后无进展的663名NSCLC患者随机给予培美曲塞或安慰剂维持治疗的Ⅲ期临床试验。2组采取21 d方案,培美曲赛为500 mg/m2d1 q21d。结果显示培美曲塞组与安慰剂组的OS分别为13.4个月和10.6个月,PFS分别为4.3个月和2.6个月,ORR分别为49.1%和28.9%。3度毒性反应发生率培美曲塞组16%高于安慰剂组4%,但未出现化疗相关性死亡。亚临床分析显示,非鳞癌患者培美曲塞组的PFS分别为4.4个月和1.8个月,OS分别为15.5个月和10.3个月。但鳞癌培美曲塞组与安慰剂组的结果相反,PFS分别为2.4个月和2.5个月,OS分别为9.9个月和10.8个月。得出结论,培美曲塞疗效较好,毒副反应弱,患者可获得较长的PFS,且对非鳞状细胞癌疗效明显好于鳞状细胞癌。

基于此研究结论,近年来世界范围内进行了多项培美曲塞相关临床研究。

中国进行了一项比较培美曲塞与多西紫杉醇二线治疗局部晚期或转移性NSCLC的研究,随机给予患者培美曲塞500 mg/m2或多西他赛75 mg/m2,21 d为周期,主要检测终点为OS、PFS值,数据显示,培美曲塞和多西紫杉醇组中位OS分别为11.7和12.2个月,中位PFS分别为2.8个月和3.1个月,ORR值分别为9.6%和4.1%,培美曲塞组Ⅲ~Ⅳ度药物不良反应发生率为 20.8%,明显少于多西紫杉醇组发生率40.2%,统计学支持培美曲塞单药二线治疗NSCLC[16]。

随着第三代非铂类药物单药化疗,如多西紫杉醇,长春瑞滨,成为标准的老年NSCLC的治疗选择,Kim等[17]2013年报道了培美曲塞在晚期非鳞状NSCLC的老年患者的Ⅱ期研究。入组患者年龄中位数为77岁,范围为75~88岁,接受4个周期的培美曲塞(500 mg/m2q21d)。7例患者获得了PR(25%),11例SD(64%)。中位无进展生存期和总生存期分别为3.3个月和17.5个月,3、4级中性粒细胞减少和血小板减少分别8例(29%)和2(7%),非血液学不良反应一般轻微,没有治疗相关的死亡。提示培美曲塞对老年非鳞状NSCLC具有良好的抗肿瘤活性,毒性反应较小,可耐受。

Weiss等[18]进行了一项对JMEI研究的回顾性研究发现,高于70岁的患者在培美曲塞组进展慢,中位生存期长于多西紫杉醇组,发热性中性粒细胞减少等不良反应较多西紫杉醇组也较少。得出结论,年老患者较年轻患者可以获得相同的疗效。

3.2 联合用药临床试验研究 培美曲塞不仅可以作为单药化疗药应用于临床,还可与其他多种药物联合应用,如吉西他滨、多西紫杉醇、紫杉醇、长春瑞滨、厄洛替尼、贝伐单抗、阿利考昔以及铂类药物如顺铂、卡铂、以及奥沙利铂等。

Ye等[19]在ASCO年会上报道培美曲塞与吉西他滨联合一线治疗NSCLC meta分析结果。结果显示联合用药CR率为0.96%,PR率为25%,中位生存期为10.25个月。研究表明培美曲塞与吉西他滨联合化疗对NSCLC有效率较高。

我们知道培美曲塞对非鳞状细胞癌疗效优于鳞状细胞癌,而分子靶向药物也对非鳞状细胞癌有明确疗效,因此,培美曲塞与靶向药物的联合方面成为新的研究方向,Ranson等[20]给予患者培美曲赛 500~700 mg/m2,同时口服厄洛替尼片100~150 mg/d,观察患者疗效、不良反应。结果显示,培美曲塞500 mg/m2联合口服厄洛替尼片150 mg/d与两药单药应用相比,患者毒性反应发生率一致,耐受度良好,未增加药物相关性死亡的出现。因此,推荐临床培美曲塞与靶向药物联合应用。

一项培美曲塞与生物制剂联合用药的临床试验研究在患者接受了4周期顺铂75 mg/m2、培美曲塞500 mg/m2、贝伐单抗7.5 mg/kg一线联合化疗后,随机给予患者贝伐单抗7.5 mg/kg或贝伐单抗7.5 mg/kg联合培美曲塞500 mg/m2,直至患者病情进展。结果显示培美曲塞联合贝伐单抗组PFS、OS分别为7.4个月和17.1个月,单纯贝伐单抗支持治疗组PFS、OS分别为3.7个月和13.2个月,因此,推荐培美曲塞与贝伐单抗联合应用于临床NSCLC治疗[21]。

既往研究已经证实,环氧化酶-2(COX-2)的过度表达与NSCLC预后差具有相关性,原因可能是COX-2依赖的前列腺素E2(PGE2)水平升高,而PGE2的代谢产物PGE-M抑制的患者预后较好,推测PGE-M抑制患者将从阿利考昔联合多西他赛或培美曲塞中获益[22]。Edelman等[23]针对阿利考昔治疗后 5 d尿PGE-M下降50%的 NSCLC患者,给予多西紫杉醇75 mg/m2或培美曲塞500 mg/m2,21 d为周期,同时给予阿利考昔或安慰剂400 mg/d。结果显示安慰剂组中位PFS为97 d,阿利考昔组为85 d,差异无统计学意义(P>0.05)。进而得出结论,阿利考昔与培美曲赛、多西紫杉醇联合,并不能有效改善患者的PFS。

3.3 基因型与临床相结合研究 通过临床观察,我们可以发现,即使是相同病理类型及临床分期的患者,应用培美曲塞的疗效也不尽相同,存在明显的个体差异。因此,从基因水平来研究患者对培美曲塞的敏感性是又一研究热点。

Smit等[24]发现,应用培美曲塞化疗的患者中,MTHFR基因C677T纯合子突变患者较野生型、杂合突变患者,PFS显著延长。MTHF基因R1298C纯合子突变患者较野生型、杂合突变患者,有较短的PFS,但差异无统计学意义(P>0.05)。值得注意的是,这项研究未发现任何高和低的TS表达基因型与肿瘤的病理学分型、临床预后之间的关联性。

Sun等[25]对更多的基因型进行了多种化疗药物研究分析,首先检测KRAS突变、EGFR突变、KRAS和EGFR均为野生型患者的中位生存期,分别为7.7、38、15个月(P<0.001)。后根据化疗药物的不同进一步分析得出,培美曲塞化疗的患者中,KRAS基因突变组反应率和PFS分别为14%和2.1个月,KRAS野生型组分别为28%和3.9个月。提示KRAS突变是独立的不良预后因素,KRAS基因突变对NSCLC患者预后具有预测价值。研究还发现,KRAS突变与吉西他滨化疗后预后不良相关,而与紫杉类化疗预后无明显相关。虽然EGFR酪氨酸激酶抑制剂(TKI)应用于KRAS野生型比KRAS突变患者预后更好,KRAS基因G12D突变更频繁地出现在不吸烟者,但两者在预后上均无统计学差异。得出结论,KRAS突变对NSCLC患者TKI治疗或细胞毒性化疗有一定预测作用。

Macerelli等[26]对KRAS突变与接受过含铂药物化疗的患者NSCLC疾病控制率(disease control rate,DCR)的相关性进行了进一步研究,结果显示,KRAS突变组肿瘤患者(MUT组)疾病控制率为76%,而野生型KRAS/EGFR组患者(WT组)疾病控制率为91%,与是否应用过培美曲塞无统计学相关性。但MUT组、WT组的PFS、OS差异无统计学意义。

一项结合基因突变、联合化疗、分子靶向药物的研究,给予入组的EGFR基因突变的患者4周期培美曲塞500 mg/m2联合卡铂(AUC=5)联合化疗,后给予实验组吉非替尼250 mg/日,对照组不给予靶向药物治疗。结果显示实验组2年无病生存期(disease free survival,DFS)、OS较对照组显著延长。推荐EGFR基因突变的患者化疗后给予分子靶向药物治疗[27]。

4 与放疗联合应用研究

放射增敏剂一直是放射肿瘤学研究的课题,虽然已发现许多药物具有放射增敏作用,但多数实用价值不大,而细胞毒性化疗药物在临床上与放疗同时应用显示出协同和放射增敏作用,占有重要地位。Bischof等[28]对培美曲塞对放疗的增敏作用进行了基础研究,将浓度范围2.12 nmol/L至10.6 μmol/L培美曲塞应用于结肠癌WiDr细胞、乳腺癌MCF-7细胞、宫颈癌HeLa细胞、肺癌LXI细胞,应用1小时后分别给予2、4、6、8Gy放疗。此外进行了针对结肠癌WiDr细胞的独立实验,给予放疗时间相对于培美曲塞药物暴露时间范围是-4~+10 h。结果显示,放射增敏作用在各细胞系各浓度培美曲塞作用下均有体现,作用随着培美曲塞浓度的增加而增加,最不敏感的是结肠癌WiDr细胞。放射增敏作用极少因为放疗相对化疗的时间变化而变化。

Mantini等[29]提出小剂量放疗可以作为NSCLC培美曲塞化疗的增敏剂。研究在NSCLC患者培美曲塞500 mg/m2第1、2天同时给予原发灶或转移灶放疗40 cGy/F,2 F/d,2次放疗时间分别为化疗给药前3 h、第1次放疗后5~6 h。21 d为周期应用4周期。根据患者OS、PFS进行统计学分析,结果显示联合低剂量放疗并没有增加化疗毒性反应发生率,反而提高了疗效,显著延长了患者OS、PFS。

Niho等[30]在2012年3月报道了放疗联合培美曲塞、顺铂对NSCLC疗效的研究。18名患者行3周期培美曲塞500 mg/m2+顺铂75 mg/m2d1 q21d,6位患者同时于d1接受60 Gy/30F(L1D),若小于2位患者出现剂量限制性毒性,后12位患者将剂量增加至66 Gy/33F(L2D),结果显示 L1D组中有1位出现DLT,1位出现Ⅱ度放射性肺炎,2位出现Ⅱ度放射性食管炎。L2D未出现DLT,6位出现Ⅱ度放射性肺炎,3位出现Ⅱ度放射性食管炎。15位达到PR,2位SD,1位PD,根据统计学分析,得出结论,66Gy/33F提高了NSCLC患者疗效,并未增加毒性反应,为推荐剂量。

随后,Mornex等[31]提出,诱导化疗后应用联合培美曲塞、顺铂和放疗对NSCLC患者疗效良好,研究给予所有患者先行2周期培美曲塞500 mg/m2+顺铂75 mg/m2d1 q21d诱导化疗,4周后对没有Ⅱ度以上毒性反应的患者继续应用同期放化疗,方案为培美曲塞400 mg/m2或 500 mg/m2或 600 mg/m2+顺铂75 mg/m2d1,放疗方式为66Gy/33F。结果显示培美曲塞400 mg/m2、500 mg/m2组没有剂量限制性毒性出现,600 mg/m2组出现1例。根据患者的ORR、PFS、OS进行统计学分析,推荐培美曲塞500 mg/m2联合75 mg/m2诱导化疗2周期后联合放疗应用于Ⅱ期临床。

5 总结与展望

综上所述,肺癌是全球发病率和病死率最高的恶性肿瘤,NSCLC占其中的80%~85%。培美曲塞是一种具有多个作用靶点的新型抗叶酸代谢类药物,通过抑制嘧啶和嘌呤合成过程中的多种酶,发挥抑制肿瘤DNA合成的作用,特别是非鳞状细胞癌NSCLC。无论是基因、分子水平的基础研究,还是临床试验,无论单药使用还是与其他药物、放射治疗相结合,都能证实培美曲塞对NSCLC具有明显的抗瘤作用、放射增敏作用。值得关注的是,随着近年来分子、基因水平关于培美曲塞疗效相关性研究的广泛开展,提出TS、DHFR、GARFT、CHK1等是预测培美曲塞疗效的分子指标,MTHFR、KRAS、EGFR等基因的突变与预后呈相关性,但现有研究数据波动大,有待更深入的基础探索及进一步临床应用。分子指标、基因表达与临床相结合,将进一步促进个体化治疗的发展,也将为开辟治疗NSCLC新领域提供有力的依据。相信未来培美曲塞在治疗NSCLC方面会取得更多令人鼓舞的成果。

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