EML4-ALK融合基因-非小细胞肺癌治疗的新靶点

郑秋青毛伟敏谢发君，3★

EML4-ALK融合基因-非小细胞肺癌治疗的新靶点

郑秋青1，2毛伟敏2谢发君2，3★

EML4-ALK融合基因是目前非小细胞肺癌，特别是肺腺癌的一个新的驱动基因。目前，针对该基因的检测方法、该基因阳性患者的临床病例特征及依据检测结果进行靶向性治疗等领域取得了不少新成果。本文就该基因在上述方面取得的进展作一系统综述。

非小细胞肺癌；EML4-ALK；靶向治疗

［KEY WORDS］Non-small cell lung cancer；EML4-ALK；Target therapy

无论是在我国，还是在世界范围内，肺癌已成为发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，其发病率和死亡率仍持续呈现迅速上升的趋势［1］。非小细胞肺癌 （non-small cell lung cancer，NSCLC）约占所有肺癌病例中的 85%，大部分病例在确诊已然是晚期［2］。目前治疗方式主要依赖细胞毒类药物化疗。但以铂类为基础的化疗在治疗上已经处于平台期，疗效的进一步提高主要依赖于新治疗策略的建立和完善。分子靶向治疗则代表了这一发展趋势。表皮生长因子受体 （epidermal growth factor receptor，EGFR）基因突变的患者能够明显的从酪氨酸激酶受体抑制剂（埃罗替尼、吉非替尼等）中获益，其临床疗效明显优于传统化疗且毒性相对较低［3-5］。目前，对EGFR基因突变阳性的患者一线采用酪氨酸激酶抑制剂成为临床的标准治疗方式。然而，相当部分的患者肿瘤标本EGFR基因检测阴性，无法从上述药物治疗中获益。因此寻找新的治疗靶点及治疗策略仍需进一步研究，而EML4-ALK则是近年来发现并广受关注的新治疗靶点。

1 EML4-ALK基因是肺腺癌的新治疗靶点

间变性淋巴瘤激酶（anaplasticlymphomakinase，ALK）是一个酪氨酸激酶受体，该基因异常首先发现于一小部分间变性大细胞淋巴瘤患者中。这类患者的2号染色体及5号染色体出现相互易位，从而形成一个由核磷蛋白5′端部分基因与ALK基因3′端编码激酶结构域融合而成的一个新的融合基因［6］。随后，在一例日本男性肺腺癌患者中发现了棘皮动物微管相关蛋白样4（echinodermmicrotubule-associated proteinlike 4， EML4）编码蛋白N-末端部分融合至间变淋巴瘤激酶（ALK）的细胞内酪氨酸激酶结构域，重排为EML4-ALK（简称ALK重排），导致异常酪氨酸激酶表达从而导致肺癌细胞的恶性转化［7］。进一步病理标本检测发现存在多种不同的融合方式：基本均为编码细胞内酪氨酸激酶结构域ALK基因与不同截失形式的EML4基因片段融合［8］。分子生物学研究证实：该融合基因的产生使得原本在正常肺组织低表达的ALK基因激活，从而激活该基因介导的多条信号通路的激活，这些通路包括JNK通路、mTOR通路、hedgehog通路、磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶 B、 乏氧诱导因子-1α（HIF-1α）、JUNB、磷脂酶Cγ通路［9］。这些通路的持续激活促使肿瘤细胞持续增殖、凋亡受阻、侵袭及远处转移，而抑制这一异常信号通路则特异性引起细胞凋亡，从而发挥抗肿瘤的作用。

2 EML4-ALK的检测方法及其独特病理学特征

目前，检测EML4-ALK重排的检测方法基本上有：免疫荧光原位杂交（FISH）［10］、免疫组化（IHC）［11］、及聚合酶链反应（PCR）［12］及 RT-PCR等［13-18］，这些检测方法各有其优缺点 （见表 1）。FISH由于结果稳定、检测敏感性高，不受基因融合方式的影响，因此该方法是目前应用最为广泛、广被接受的 “金标准”。不同的检测方法、不同的NSCLC亚型及患者的种族差异，ALK重排的阳性率也不尽相同，约3% ～7%［13-15］。这一融合基因主要集中于年轻、转录终止因子1（TTF-1）阳性的实体性腺癌、腺泡或印戒细胞等病理类型、未吸烟或轻度吸烟患者，其临床预后相对较好［14，19］；也有学者报道ALK重排阳性患者对细胞毒药物化疗不敏感，预后相对较差［20］，此外，还有文献提示ALK重排并不是一个预后指标［21］。由于研究结果存在较大差异，ALK基因重排对患者的临床预后影响仍待进一步研究。尽管很少一部分病例同时存在EGFR基因突变和ALK重排。然而，绝大部分病例中EGFR突变和ALK重排改变是相互排斥的。如果临床病例标本检测出EGFR基因突变或患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂治疗敏感，则可以认为该病例患者ALK基因重排阴性［22］。

3 ALK基因重排阳性患者可从其靶向性激酶抑制剂治疗中获益

克唑替尼是一个具有口服活性的氨基吡啶衍生的小分子ATP竞争性抑制剂，对c-Met和ALK激酶有双重的抑制作用，也是第一个临床应用于ALK重排阳性患者的靶向性药物。在Ⅰ 期的剂量爬坡试验（Profile 1001，NCT00585195）中，确认250 mg口服，每天2次为Ⅱ期临床试验合适推荐剂量［23］。随后入组149例AKL阳性患者进行Ⅱ期临床试验，其中143例可评估病例，这些患者接受推荐剂量治疗，其客观反应率（ORR）为61%，疗效不受患者年龄、性别、活动状态及此前治疗方案影响，其中位无进展生存期为 9.7月［24］。随后Ⅲ的临床试验（Profile 1007，NCT00932893）比较既往已接受标准铂类为基础的化疗后的ALK阳性晚期肺癌患者，随机分组分别接受克唑替尼（250 mg，口服，每天2次）或标准的二线化疗多西他赛或培美曲塞药物［25］。尽管与标准二线化疗方案比，克唑替尼治疗患者总生存率并未显示出明显优势（HR 1.02，95%CI：0.68～1.54），然而在ORR （65%对20%，P＜0.001）及无进展生存（HR 0.49，95%CI：0.37～0.64；P＜0.001）方面，克唑替尼明显优于目前标准二线化疗方案［25］。基于此项研究，一项比较克唑替尼与标准一线化疗 （培美曲塞联合顺铂或卡铂）的临床试验目前正进行中 （Profile 1014，NCT01154140），预期进一步评估靶向治疗在ALK重排阳性患者一线治疗中的优劣性。

目前，多个第二代的ALK靶向治疗药物正进行临床研究。已经完成Ⅰ期临床试验的是Ceritinib （LDK378）［26］。Ceritinib是一个口服的ALK抑制剂，其药效是克唑替尼的20倍以上，并且对克唑替尼耐药突变的患者同样有效。114例患者至少每天服用400 mg Ceritinib，其总反应率达58%（95%CI：48%～67%）。尤其值得注意的是，其中80例患者此前接受过克唑替尼的治疗，其反应率仍高达56%（95%CI，45%～67%），中位无进展生存期达7.0个月（95%CI：5.6～9.5月），这提示一代ALK抑制剂治疗失败患者仍能从二代药物中治疗获益。

表1 针对EML4-ALK融合基因的检测方法及其特点Table 1 The detection methods and characters of EML-ALK fusion gene

4 EML4-ALK靶向性激酶抑制剂的耐药及其耐药性逆转策略

尽管ALK通路靶向治疗已经取得令人振奋的治疗效果，仍有约40%的ALK重排阳性的患者对克唑替尼原发性耐药，即使初始对克唑替尼治疗敏感的患者也最终在12个月范围内对其继发性耐药［27］。进一步分析其耐药的原因并在此基础上制定有效的治疗策略，是目前临床亟需解决的一个现实问题。目前认为其耐药的分子机制有：靶基因改变或扩增、上调替代性细胞信号通路。研究发现ALK酪氨酸激酶结构域的4种突变使得肿瘤细胞对克唑替尼产生不同程度的耐药性，上调替代性的信号通路如EGFR激活、c-KIT基因扩增［27］。此外，还有研究发现表皮生长因子（epidermal growth factor， EGF）介导人表皮生长因子受体（human epidermal growth factor receptor，HER）家族成员信号通路的激活，同样引起了肿瘤细胞获得性耐药性的一种途径［28］。由于一个肿瘤患者可能存在多种不同的耐药机制，这些因素制约了ALK抑制剂的临床实际治疗效果。因此，有必要进一步全面具体明确初始及治疗过程中肿瘤细胞分子生物学改变，继续研发多种针对具体癌基因点突变或多条替代性通路的靶向性抑制剂，在多学科综合治疗的理念下采用动态监测、并适时调整治疗策略，以期更大发挥药物的功效，从而最终攻克这一世纪难题。

5 小结及展望

包括EGFR突变、EML4-ALK融合基因等多个驱动肿瘤基因的发现并迅速地转化为临床治疗实践，取得令人瞩目的成果，人类治疗肿瘤已然进入个体化、靶向性治疗新时代。大部分ALK重排阳性肿瘤患者能够从其靶向性抑制剂的治疗中获益，而与传统化疗药物相比，毒副作用较低。临床实践数据显示，仍有约40%患者对克唑替尼治疗不敏感。这部分人群是否是由于ALK基因的融合方式不同或者存在其它耐药机制？由于Ceritinib针对克唑替尼继发性耐药的大部分患者仍有较好的疗效，是否可将这40%原发性克唑替尼耐药的患者甄别转而直接接受Ceritinib或其它靶向性药物治疗？这些问题仍待学者进一步研究。由于肿瘤的复杂发病机制，目前肿瘤学在曲折中前进，相信在不久将来针对肺癌及其它恶性肿瘤将迎来真正靶向性、个体化综合治疗时代到来。

［1］de Martel C，Ferlay J，Franceschi S，et al.Global burden of cancers attributable to infections in 2008：A review and synthetic analysis［J］.Lancet Oncol，2012，13（6）：607-615.

［2］Soerjomataram I，Lortet-Tieulent J，Parkin DM，et al.Global burden of cancer in 2008：A systematic analysis of disability-adjusted life-years in 12 world regions［J］.Lancet，2012，380（9856）：1840-1850.

［3］Shi Y，Zhang L，Liu X，et al.Icotinib versus gefitinib in previously treated advanced non-small-celllung cancer（icogen）：A randomised，double-blind phase 3 non-inferiority trial［J］.Lancet Oncol，2013，14（10）：953-961.

［4］Inoue A，Kobayashi K，Maemondo M，et al.Updated overall survival results from a randomized phase iii trial comparing gefitinib with carboplatin-paclitaxel for chemo-naive non-small cell lung cancer with sensitive egfr gene mutations（nej002）［J］.Ann Oncol，2013，24 （1）：54-59.

［5］Miller VA，Hirsh V，Cadranel J，et al.Afatinib versus placebo for patients with advanced， metastatic nonsmall-cell lung cancer after failure of erlotinib，gefitinib，or both，and one or two lines of chemotherapy （lux-lung 1）：A phase 2b/3 randomised trial［J］.Lancet Oncol，2012，13（5）：528-538.

［6］Morris SW，Kirstein MN，Valentine MB，et al.Fusion of a kinase gene，alk，to a nucleolar protein gene，npm，in non-hodgkin's lymphoma［J］.Science，1994，263 （5151）：1281-1284.

［7］Soda M，Choi YL，Enomoto M，et al.Identification of the transforming eml4-alk fusion gene in non-small-cell lung cancer［J］.Nature，2007，448（7153）：561-566.

［8］Sasaki T，Rodig SJ，Chirieac LR，et al.The biology and treatment of eml4-alk non-small cell lung cancer ［J］.Eur J Cancer，2010，46（10）：1773-1780.

［9］Hallberg B，Palmer RH.Mechanistic insight into alk receptor tyrosine kinase in human cancer biology［J］.Nat Rev Cancer，2013，13（10）：685-700.

［10］Zhang MX， Pei F， Wang TL， et al.Anaplastic lymphoma kinase fusion gene expression， clinical pathological characteristics and prognosis in 95 chinese patients with non-small cell lung cancer［J］.Journal of Peking University Health Sciences，2014，46（4）：582-588.

［11］Houang M，Toon CW，Clarkson A，et al.Reflex alk immunohistochemistry is feasible and highly specific for alk gene rearrangements in lung cancer［J］.Pathology，2014，46（5）：383-388.

［12］Robesova B，Bajerova M，Liskova K，et al.Taqman based real time pcr assay targeting eml4-alk fusion transcripts in nsclc［J］.Lung Cancer，2014，85（1）：25-30.

［13］Wang J，Cai Y，Dong Y，et al.Clinical characteristics and outcomes of patients with primary lung adenocarcinoma harboring alk rearrangements detected by fish，ihc，and rt-pcr［J］.Plos One，2014，9（7）：e101551.

［14］Blackhall FH，Peters S，Bubendorf L，et al.Prevalence and clinical outcomes for patients with alk-positive resected stage i to iii adenocarcinoma：Results from the european thoracic oncology platform lungscape project ［J］.J Clin Oncol，2014，32（25）：2780-2787.

［15］Liu P， Wang C， Wu S， et al.Clinicopathologic correlation and alk rearrangement in adenocarcinoma of lung［J］.Chinese journal of pathology，2014，43（4）：241-245.

［16］Demidova I，Barinov A，Savelov N，et al.Immunohistochemistry，fluorescence in situ hybridization，and reverse transcription-polymerase chain reaction for thedetection of anaplastic lymphoma kinase gene rearrangements in patients with non-small cell lung cancer：Potential advantages and methodologic pitfalls［J］.Arch Pathol Lab Med，2014，138（6）：794-802.

［17］Moskalev EA，Frohnauer J，Merkelbach-Bruse S，et al.Sensitive and specific detection of eml4-alk rearrangements in non-small cell lung cancer（nsclc）specimens by multiplex amplicon rna massive parallel sequencing ［J］.Lung cancer，2014，84（3）：215-221.

［18］Lin E，Li L，Guan Y，et al.Exon array profiling detects eml4-alk fusion in breast，colorectal，and nonsmall cell lung cancers［J］.Mol Cancer Res，2009，7（9）：1466-1476.

［19］Shaw AT，Yeap BY，Mino-Kenudson M，et al.Clinical features and outcome of patients with non-small-cell lung cancer who harbor eml4-alk［J］.J Clin Oncol，2009，27（26）：4247-4253.

［20］Morodomi Y，Takenoyama M，Inamasu E，et al.Nonsmall cell lung cancer patients with eml4-alk fusion gene are insensitive to cytotoxic chemotherapy［J］.Anticancer Res，2014，34（7）：3825-3830.

［21］Shaw AT，Yeap BY，Solomon BJ，et al.Effect of crizotinib on overall survival in patients with advanced non-small-cell lung cancer harbouring alk gene rearrangement：A retrospective analysis［J］.Lancet Oncol，2011，12（11）：1004-1012.

［22］Atherly AJ，Camidge DR.The cost-effectiveness of screening lung cancer patients for targeted drug sensitivity markers［J］.Br J Cancer，2012，106（6）：1100-1106.

［23］Kwak EL，Bang YJ，Camidge DR，et al.Anaplastic lymphoma kinase inhibition in non-small-celllung cancer［J］.N Engl J Med，2010，363（18）：1693-1703.

［24］Camidge DR，Bang YJ，Kwak EL，et al.Activity and safety of crizotinib in patients with alk-positive nonsmall-cell lung cancer：Updated results from a phase 1 study［J］.Lancet Oncol，2012，13（10）：1011-1019.

［25］Shaw AT，Kim DW，Nakagawa K，et al.Crizotinib versuschemotherapy in advanced alk-positivelung cancer［J］.N Engl J Med，2013，368（25）：2385-2394.

［26］Shaw AT，Kim DW，Mehra R，et al.Ceritinib in alkrearranged non-small-cell lung cancer［J］.N Engl J Med，2014，370（26）：1189-1197.

［27］Doebele RC，Pilling AB，Aisner DL，et al.Mechanisms of resistance to crizotinib in patients with alk gene rearranged non-small cell lung cancer［J］.Clin Cancer Res，2012，18（5）：1472-1482.

［28］Tanizaki J，Okamoto I，Okabe T，et al.Activation of herfamily signaling asamechanism ofacquired resistance to alk inhibitors in eml4-alk-positive nonsmall cell lung cancer［J］.Clin Cancer Res，2012，18（22）：6219-6226.

EML4-ALK fusion gene:a novel target for non-small cell lung cancer

ZHENG Qiuqing1，2，MAO Weimin2XIE Fajun2，3★
（1.Department of Medical Ultrsound，Zhejiang Cancer Hospital，Hangzhou，Zhejiang，China，310022；
2.Zhejiang Key Laboratory of Diagnosis and Treatment Technology on Thoracic Oncology（Lung and Esophagus），Hangzhou，Zhejiang，China，310022；3.Department of Medical Oncology，Zhejiang Cancer Hospital，Hangzhou，Zhejiang，China，310022）

EML4-ALK fusion gene is a novel oncogene of non-small cell lung cancer，especially of adenocarcinoma of lung.Currently，significant progress has been made in these aspects：detection methods，the clinical pathological characters of EML4-ALK fusion gene patients and target therapy according the genotyping.We here summarize recent progress in the development of EML4-ALK fusion gene in these areas.

国家自然科学基金（81172081）；中国博士后基金（2012M521189）；浙江省博士后择优专项基金（Bsh1202064）；浙江省自然科学基金（LY13H160024）

1.浙江省肿瘤医院超声科，浙江，杭州 310022 2.浙江省胸部肿瘤（肺、食管）诊治重点实验室，浙江，杭州 310022 3.浙江省肿瘤医院肿瘤内科，浙江，杭州 310022

谢发君，E-mail：fjxie@foxmail.com