晚期肾癌靶向治疗的作用机制 耐药机制与对策

柯鑫文 胡志全

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晚期肾癌靶向治疗的作用机制 耐药机制与对策

柯鑫文 胡志全

随着对肾癌发生、发展过程中分子调控机制研究的不断深入，以分子信号通路中的关键蛋白酶/蛋白作为靶点开发靶向药物，较好地改善了晚期肾癌患者的治疗现状。但是靶向药物在治疗过程中常出现耐药，从而导致治疗效果降低。本文将对肾癌靶向治疗的作用机制、耐药机制与对策作简要综述。

晚期肾癌 靶向治疗 作用机制 耐药机制 对策

胡志全 医学博士，教授，主任医师，博士生导师。现任华中科技大学同济医学院附属同济医院泌尿外科副主任。从事肿瘤外科20余年，熟练掌握泌尿系统常见病、多发病的诊治，特别是在泌尿系统肿瘤及腔道泌尿外科手术方面具有丰富的临床经验。在湖北省及中南地区率先开展了肾肿瘤和前列腺癌的射频冷冻消融治疗、前列腺癌近距离放射治疗和机器人辅助腹腔镜等新技术。兼任中国抗癌协会泌尿男生殖系肿瘤专业委员会委员、中华医学会泌尿外科分会肿瘤学组委员、湖北省抗癌协会泌尿生殖系统肿瘤专业委员会副主任委员、湖北省医学会泌尿外科分会肿瘤学组副组长、湖北省泌尿外科研究所肿瘤研究室主任、武汉市中西医结合学会泌尿外科分会副主任委员、湖北省中德医学协会会员。主持和参加国家自然科学基金3项，先后发表科研论文200余篇，其中SCI论文30余篇，主编及参编《2007～2013版肾细胞癌诊断治疗指南》、《2014版前列腺癌诊断治疗指南》、《前列腺癌诊断治疗学》、卫生部《前列腺癌诊疗标准》、《膀胱切除与尿流改道手术学》等泌尿外科专著30余部。任《肿瘤防治研究》、《现代泌尿生殖肿瘤》、《临床泌尿外科杂志》、《泌尿外科杂志》（电子版）编委。

肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）是肾脏最常见的恶性肿瘤，约占所有成人恶性肿瘤的3%，发病率在泌尿生殖系统恶性肿瘤中居第三位，2015年美国预计新发病例数为61 560例，预计死亡病例数为14 080例［1］。目前还没有针对该肿瘤的特异性筛查试验，25%～30%的患者在诊断时已经发生转移，即转移性肾癌（metastatic renalcell carcinoma，mRCC）或晚期肾癌（advanced renal cell carcinoma，aRCC）［2］。另外，20%～30%的患者在接受根治术后出现复发或转移［3］。由于RCC对放、化疗天然不敏感，所以从20世纪90年代起，以白细胞介素-2（IL-2）、干扰素-α为基础的细胞因子治疗曾经一度成为标准治疗，但是细胞因子的客观反应率仅为5%～27%，中位无进展生存期（progression-free survival，PFS）仅为3～5个月，且有明显的不良反应［4］。2006年分子靶向药物的问世极大地提高了aRCC的治疗效果，患者PFS是接受细胞因子治疗者的2倍，总生存期（overall survival，OS）从8个月延长到28～29个月［5］。目前美国FDA批准用于治疗aRCC的分子靶向药物有7种：舒尼替尼、索拉非尼、帕唑帕尼、阿西替尼、贝伐单抗、依维莫司、替西罗莫司。前四种为酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine ki⁃nase inhibitor，TKI），贝伐单抗属于人源性单克隆抗体，后两种为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mamalian tar⁃getof rapamycin，mTOR）抑制剂。尽管分子靶向药物比细胞因子具有更好的耐受性，但由于存在毒副作用，难以发挥最大疗效。根据现有的研究，目前治疗aRCC的分子靶向药物主要通过VHL/HIF/VEGF和PI3K/AKT/mTOR两种信号通路发挥作用，以下将对上述分子靶向药物的作用机制、耐药机制及对策进行探讨。

1 TKI的作用机制与耐药机制

1.1 作用机制

分子靶向药物时代的出现始于对遗传性RCC的研究，当时发现VHL基因是RCC形成过程中非常关键的抑癌基因［6］。该基因位于3号染色体短臂的第25带（3p25），编码一种具有213个氨基酸的蛋白，它能调节组织对低氧的反应［1］。随着肿瘤的不断生长，局部所能提供的血液和氧气远不能满足体积增长需要，使缺氧诱导因子-α（hypoxic inducible factorα，HIF-α）大量聚集。正常情况下，VHL蛋白可以向HIF-α上添加泛素分子，形成蛋白体而降解，阻止信号向下游传导［6］。当VHL基因的两个等位基因发生突变，编码的VHL蛋白功能失调，使HIF-α异常聚集，从而激活多个促血管生成基因，使生长因子过度表达，促进肿瘤的生长和增殖。这些生长因子主要有血管内皮生长因子（vascular endolithelial growth factor，VEGF）、血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）和转化生长因子α/β（transform⁃ing growth factorα/β，TGFα/β）。TKI为活化 VEGFR的蛋白激酶抑制剂，用于治疗aRCC，其中舒尼替尼的作用靶点有：VEGFR1～3、PDGFR、FLT-3及c-Kit通路；索拉非尼主要作用于：VEGFR2、PDGFR、FLT-3、成纤维生长因子受体、c-Kit及ras/raf/MEK通路；帕唑帕尼的作用靶点有：VEGFR1～3、PDGFR及c-Kit；阿西替尼的作用靶点有：VEGFR1～3；类似地，贝伐单抗作用于VEGF本身，阻止VEGF与VEGFR结合，从而发挥抗血管生成作用［7］。

1.2 耐药机制

RCC抗血管生成治疗耐药机制包括原发性耐药（内源性耐药）和继发性耐药（获得性耐药），其中以继发性耐药更多见。继发性耐药是指RCC患者在接受一线TKI治疗6～12个月后从敏感发展为耐药，但是对二线TKI仍然敏感［8］。其可能的耐药机制包括：1）促血管生成因子表达上调。在制作对舒尼替尼耐药的动物模型中，发现肿瘤血管增生的同时肿瘤中IL-8也升高，给予IL-8中和抗体后肿瘤重新对舒尼替尼敏感，这说明IL-8可能在肿瘤对舒尼替尼的耐药中发挥作用［9］；2）微环境的改变。在RCC异种移植动物模型中，首先对索拉非尼形成耐药，然后将耐药肿瘤细胞移植到未经治疗的同种动物中，发现肿瘤再次对索拉非尼敏感，这表明继发性耐药并不是由于肿瘤细胞的遗传所致，可能与肿瘤的微环境发生改变有关［10］；3）上皮细胞向间叶细胞的可逆性转变。将原发性皮肤癌与异种移植的动物RCC耐药模型进行组织病理学对比后发现，耐药肿瘤组织中可见大量表皮细胞，暗示上皮细胞向间叶细胞的可逆性转变可能在RCC的耐药中发挥作用［11］；4）抗血管信号通路的交替上调。有研究发现，在使用抗血管生成靶向药物后，肿瘤对血管生成的依赖性降低，通过其他通路的上调而获得生存、浸润和转移［12］；5）VEGFR配体的交替作用。研究发现TKI比贝伐单抗对抑制血管生成效果更好，表明在VEGF阻断时，其他配体可以驱动VEGFR信号通路，同时也暗示非选择性靶向药物可能效果会更好［13］。原发性耐药是指肿瘤患者对所有的TKI均耐药，据报道其发生率约为26%［14］，其可能的机制包括：1）对 VEGF 的依赖性低。据报道，晚期乳腺癌可以表达成纤维生长因子2，它可以代偿因VEGF信号通路的阻滞而促进血管生成［15］；2）骨髓来源细胞的蓄积。有相关研究发现骨髓细胞可以表达多种促血管生长因子［16］；3）存在血管生长因子作用的旁路。有研究发现部分RCC患者对TKI和mTOR抑制剂均耐药，说明可能存在其他的信号通路［10］。

2 mTOR抑制剂的作用机制与耐药机制

2.1 作用机制

mTOR是细胞内的一种丝氨酸苏氨酸激酶，是细胞生长和代谢的中枢调节器，它可以提高细胞生长、存活及血管生成相关蛋白的表达，诱导aRCC的肿瘤细胞增殖、生长及代谢，是促进aRCC疾病进展的一种重要因子［17］。mTOR位于许多生长因子受体的下游，如VEGFR、PDGFR等，当生长因子受体被激活后，其下游第一个被激活的是PI3K，然后PI3K活化AKT，而AKT则是mTOR的一种活化剂。活化的mTOR可以促进多种mRNA的表达，如HIF-α，进而诱导多种生长因子的表达，如VEGF、PDGF等，最终增强癌细胞的存活和血管生成［18］。PI3K/AKT/mTOR通路在RCC中经常高表达，因此，mTOR抑制剂通过减弱VEGF信号和癌细胞生存信号发挥治疗作用，抑制肿瘤细胞的增殖和促进细胞凋亡［19］。依维莫司和替西罗莫司均是mTOR的特异性抑制剂，可与胞质蛋白FKBP12结合形成复合物，直接抑制mTOR靶蛋白，从而抑制多条细胞信号通路［20］。

2.2 耐药机制

根据现有的研究，mTOR抑制剂的耐药机制仍未完全阐明，可能与以下几种因素有关：1）FKBP12或mTOR的变异。有研究发现，FKBP12或mTOR结构的改变使之与mTOR抑制剂结合的亲和力降低，从而出现耐药［21］；2）PI3K/AKT通路的激活。据相关研究结果显示，PI3K/AKT通路的激活是mTOR抑制剂抗肿瘤活性降低的主要因素［21］；3）ERK/MAPK旁路信号的传导增强。有研究发现mTOR抑制剂可以同时激活PI3K/AKT和ERK/MAPK通路［22］；4）PIM激酶的激活：PIM激酶是接受mTOR抑制剂治疗后被激活的另一类激酶，它可以促进肿瘤的生长和进展［23］。

3 对策

根据MSKCC评分［24］可以将晚期肾透明细胞癌分为低危、中危及高危组。对于RCC的靶向治疗耐药问题，目前相关研究均显示，序贯治疗可以使患者重新得到临床获益，但是还没有最佳的序贯治疗方案，对于低、中危患者，以VEGF信号通路为基础的靶向治疗应作为一线治疗［25-27］。根据最新的2015版EAU和NCCN指南推荐［28-29］，对于低、中危患者，可以给予的一线治疗药物有舒尼替尼、帕唑帕尼、贝伐单抗+干扰素α；对于接受TKI治疗失败的患者，可以给予二线靶向药物依维莫司、索拉非尼或阿昔替尼，其中依维莫司为首选，对于接受贝伐单抗+干扰素α治疗失败的患者，可以给予二线靶向药物，索拉非尼、帕唑帕尼或阿昔替尼；对于二线TKI治疗失败的患者，可以给予三线靶向药物依维莫司；对于二线mTOR抑制剂治疗失败的患者，可以给予三线靶向药物索拉非尼；三线靶向药物治疗失败后可以给予其他任何靶向药物治疗；对于晚期肾透明细胞癌高危患者，一线靶向药物为替西罗莫司，治疗失败后可以选用其他任何靶向药物；而对于肾非透明细胞癌患者，可以选用的一线靶向药物有舒尼替尼、替西罗莫司或依维莫司，治疗失败后可以选用其他任何靶向药物。至于靶向药物之间的联合应用，目前已经开展了一系列的针对TKI和mTOR抑制剂的联合治疗研究，所有的结果均显示联合治疗并不优于单药治疗，其中最主要的因素是靶向药物的毒副作用，因此目前不推荐行靶向药物的联合治疗［30-33］。

4 展望

分子靶向药物的出现改变了aRCC的治疗方式，改善了患者的生存获益。但是相关研究结果显示，随着TKI和mTOR抑制剂的广泛应用，目前在PFS和OS获益上已经处于停滞状态。尽管已经开展了一些靶向药物联合治疗相关的研究，但是目前尚无充分的证据证实联合治疗比单药治疗更有优势，主要归因于联合治疗所带来的药物不良反应和昂贵的治疗费用。所以需要对分子靶向药物的作用机制、耐药机制进一步研究，从分子水平加深对RCC发生和发展的理解，研发新的靶向治疗药物，设计更科学的完全随机对照临床试验，以期让患者得到最大的生存获益。

[1]SiegelRL,M iller KD,Jemal A.Cancer statistics,2015[J].CA Can⁃cer JC lin,2015,65(1):5-29.

[2] Motzer RJ,Agarwal N,Beard C,et al.Kidney cancer[J].JNatl Compr Canc Netw,2012,10(4):502-535.

[3]Lee-Ying R,Lester R,Heng D.Currentmanagement and future perspectives ofmetastatic renal cell carcinoma[J].Int JU rol,2014,21(9):847-855.

[4]Na YQ,Zq Y,Sun YH,et al.CAU guidelines of diagnosis and threapy on urological diseases[M].Beijing:People'smedical pub⁃lishing house,2014:16.[那彦群,叶章群,孙颖浩,等,主编.中国泌尿外科疾病诊断治疗指南手册[M].2014版.北京:人民卫生出版社,2014:16.]

[5] De Velasco G,Ham ieh L,M ickey S,et al.Optim izing system ic therapy formetastatic renal cell carcinoma beyond the first-line setting[J].U rolOncol,2015,33(12):538-545.

[6]RiniBI,Small EJ.Biology and clinicaldevelopmentofvascular en⁃dothelialgrow th factor-targeted therapy in renalcellcarcinoma[J].JClin Oncol,2005,23(5):1028-1043.

[7] Singer EA,Gupta GN,M archalik D,et al.Evolving therapeutic targets in renal cell carcinoma[J].Curr Opin Oncol,2013,25(3):273-280.

[8] M otzer RJ,Escudier B,Tom czak P,et al.Axitinib versus sorafenib as second-line treatment for advanced renal cell carci⁃noma:overall survival analysis and updated results from a ran⁃dom ised phase 3 trial[J].LancetOncol,2013,14(6):552-562.

[9] Huang D,Ding Y,Zhou M,et al.Interleukin-8 mediates resis⁃tance to antiangiogenic agent sunitinib in renal cell carcinoma[J].Cancer Res,2010,70(3):1063-1071.

[10]Ravaud A,Gross-Goupil M.Overcom ing resistance to tyrosine kinase inhibitors in renal cell carcinoma[J].Cancer T reat Rev,2012,38(8):996-1003.

[11]Hammers HJ,VerheulHM,Salumbides B,etal.Reversible epithe⁃lial tomesenchymal transition and acquired resistance to sunitinib in patients w ith renal cell carcinoma:evidence from a xenograft study[J].M olCancer Ther,2010,9(6):1525-1535.

[12]Hanahan D,W einberg RA.Hallm arksof cancer:the nextGenera⁃tion[J].Cell,2011,144(5):646-674.

[13]Van Der M ijn JC,M ier JW,Broxterman HJ,et al.Predictive bio⁃markers in renal cell cancer:insights in drug resistance mecha⁃nisms[J].Drug Resist Updat,2014,17(4/6):77-88.

[14]Heng DY,M ackenzie M J,Vaishampayan UN,et al.Primary antivascular endothelial grow th factor(VEGF)-refractory metastatic renal cell carcinoma:clinical characteristics,risk factors,and sub⁃sequent therapy[J].Ann Oncol,2012,23(6):1549-1555.

[15]Relf M,Lejeune S,Scott PA,et al.Expression of the angiogenic factors vascular endothelial cell grow th factor,acidic and basic fi⁃broblast grow th factor,tumor grow th factor beta-1,platelet-de⁃rived endothelial cell grow th factor,placenta grow th factor,and pleiotrophin in human primary breast cancer and its relation to angiogenesis[J].Cancer Res,1997,57(5):963-969.

[16]Shojaei F,W u X,M alik AK,et al.Tumor refractoriness to anti-VEGF treatment ismediated by CD 11b+Gr1+myeloid cells[J].NatBiotechnol,2007,25(8):911-920.

[17]Advani SH.Targetingm TOR pathway:A new concept in cancer therapy[J].Indian JM ed Paediatr Oncol,2010,31(4):132-136.

[18]SabatiniDM.m TOR and cancer:insights into a complex relation⁃ship[J].NatRev Cancer,2006,6(9):729-734.

[19]PrachtM,Berthold D.Successes and lim itations of targeted thera⁃pies in renal cell carcinoma[J].Prog Tumor Res,2014,41:98-112.[20]Atkins MB,H idalgo M,Stadler WM,et al.Random ized phase II study ofmultiple dose levelsof CCI-779,a novelmammalian tar⁃get of rapamycin kinase inhibitor,in patients w ith advanced re⁃fractory renal cell carcinoma[J].JClin Oncol,2004,22(5):909-918.

[21]Carew JS,Kelly KR,Naw rocki ST.M echanisms ofm TOR inhibi⁃tor resistance in cancer therapy[J].Target Oncol,2011,6(1):17-27.

[22]Carracedo A,Ma L,Teruya-Feldstein J,et al.Inhibition of m TORC1 leads to MAPK pathway activation through a PI3K-dependent feedback loop in human cancer[J].JC lin Invest,2008,118(9):3065-3074.

[23]Beharry Z,M ahajan S,Zemskova M,et al.The Pim protein kinas⁃es regulate energy metabolism and cell grow th[J].Proc Natl Acad SciU SA,2011,108(2):528-533.

[24]M otzer RJ,Bacik J,M urphy BA,etal.Interferon-alfa asa compar⁃ative treatment for clinical trials of new therapies against ad⁃vanced renal cell carcinoma[J].JC lin Oncol,2002,20(1):289-296.

[25]Calvo E,Escudier B,M otzer RJ,etal.Everolimus inmetastatic re⁃nal cell carcinoma:Subgroup analysisof patientsw ith 1 or 2 previ⁃ous vascular endothelial grow th factor receptor-tyrosine kinase inhibitor therapies enrolled in the phaseⅢRECORD-1 study[J].Eur JCancer,2012,48(3):333-339.

[26]Motzer RJ,BarriosCH,Kim TM,etal.PhaseⅡrandom ized trial comparing sequential first-line everolimus and second-line suni⁃tinib versus first-line sunitinib and second-line everolimus in pa⁃tients w ith metastatic renal cell carcinoma[J].JC lin Oncol,2014,32(25):2765-2772.

[27]Hutson TE,Escudier B,Esteban E,etal.Random ized phase Ⅲ tri⁃al of temsirolimus versus sorafenib as second-line therapy after sunitinib in patientsw ith metastatic renal cell carcinoma[J].JC lin Oncol,2014,32(8):760-767.

[28]Ljungberg B,Bensalah K,Canfield S,etal.EAU guidelines on re⁃nal cell carcinoma:2014 update[J].Eur U rol,2015,67(5):913-924.

[29]M otzer RJ,Jonasch E,Agarwal N,et al.Kidney cancer,version 3.2015[J].JNatlCom pr Canc Netw,2015,13(2):151-159.

[30]Flaherty KT,M anola JB,Pins M,et al.BEST:A random ized phase IIstudy of vascular endothelial grow th factor,RAF kinase,and mammalian target of rapamycin combination targeted thera⁃py w ith bevacizumab,sorafenib,and temsirolimus in advanced re⁃nal cell Carcinoma-A trial of the ECOG-ACRIN cancer re⁃search group(E2804)[J].JClin Oncol,2015,33(21):2384-2391.

[31]Rini BI,Bellmunt J,Clancy J,et al.Random ized phaseⅢtrial of temsirolimus and bevacizum ab versus interferon alfa and bevaci⁃zumab in metastatic renal cell carcinoma:INTORACT trial[J].J C lin Oncol,2014,32(8):752-759.

[32]Ravaud A,Barrios CH,Alekseev B,et al.RECORD-2:phase II random ized study of everolimus and bevacizumab versus interfer⁃onα-2a and bevacizumab as first-line therapy in patients w ith metastatic renal cell carcinoma[J].Ann Oncol,2015,26(7):1378-1384.

[33]Négrier S,Gravis G,Pérol D,et al.Temsirolimus and bevacizum⁃ab,or sunitinib,or interferon alfa and bevacizumab for patients w ith advanced renal cell carcinoma(TORAVA):a random ised phase 2 trial[J].LancetOncol,2011,12(7):673-680.

（2015-11-02收稿）

（2015-12-06修回）

（编辑：郑莉）

M echanism s of action,resistance,and countermeasures of targeted therapy in advanced renalcell carcinoma

Xinwen KE,Zhiquan HU
Correspondence to:Zhiquan HU;E-mail:huzhiquan2000@163.com
Department of Urology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China

With the increasingly deepening research on themolecular regulatorymechanisms during the developmentand progression of advanced renal cell carcinoma,the targeted therapy directed on the key proteinase/protein in themolecular signaling pathways significantly improves themanagement outcomes.However,the occurring resistance during therapy w ith targeted agents leads to decreasing effects.Themechanisms of action,resistance,and countermeasures of targeted therapy in advanced renal cell carcinoma are simply reviewed.

advanced renal cell carcinoma,targeted therapy,actionmechanism,resistance mechanism,countermeasures

10.3969/j.issn.1000-8179.2015.24.210

华中科技大学同济医学院附属同济医院泌尿外科（武汉市430030）

胡志全 huzhiquan2000@163.com

柯鑫文 专业方向为泌尿系肿瘤的基础与临床研究。

E-mail：kxwweneal@126.com