黑素瘤相关通路及治疗的新进展

熊慧姊 许辉 陈文娟 史玉玲

黑素瘤相关通路及治疗的新进展

熊慧姊 许辉 陈文娟 史玉玲

黑素瘤的发病机制与遗传、环境因素如紫外线长期照射有关。研究表明，黑素瘤的发生发展主要与细胞外调节蛋白激酶通路和磷酸酰肌醇3激酶/蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路改变相关。相关的基因改变有：BRAF基因、NRAS基因、GNAQ基因和GNA11基因、C-kit基因、苏氨酸蛋白激酶基因等。黑素瘤是皮肤侵袭性肿瘤，对于放疗和化疗均不敏感。针对黑素瘤发病机制的分子靶向治疗发挥了重要的作用，包括免疫治疗、基因治疗以及针对肿瘤血供的治疗。生物治疗比传统治疗有更好的靶向性和特异性。

黑色素瘤；蛋白激酶类；信号传导；分子靶向治疗

作者单位：200072 上海，同济大学附属第十人民医院皮肤科（熊慧姊、许辉、陈文娟、史玉玲）；苏州大学（熊慧姊）

黑素瘤是一种主要源于皮肤黑素细胞的恶性肿瘤，特点为高致死率、高转移性以及对药物治疗的高耐药性［1］。黑素瘤的发生发展是基因、环境因素共同作用的结果。全球每年有超过13万患者被诊断为黑素瘤，据统计，发病率最高的国家为澳大利亚与新西兰［2］。临床表现上，男性好发部位为躯干，女性发病部位以四肢为主。由于黑素瘤高的致死率以及持续增长的患病率，越来越多的学者开展了黑素瘤发病机制的研究，与黑素瘤发病密切相关的分子相关通路有促分裂原活化蛋白激酶通路（MAPK通路)、磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶（AKT）通路、β 联蛋白（β-catenin）和 WNT信号通路，RHO/RAC/other MAPK激酶信号通路，腺苷-3′，5′- 环化一磷酸（CAMP），D1/CDK4，Hedgedog通路等。传统治疗黑素瘤主要为手术治疗、放疗和化疗，然而这些疗法伴随严重的不良反应，并对转移性黑素瘤疗效不佳［3］。因此，基于发病机制的靶向治疗药物至关重要。

1 黑素瘤发病机制相关通路的新进展

1.1 BRAF、NRAS、GNAQ和 GNA11等相关基因突变：在黑素瘤发病机制中，70%～80%的BRAF突变体为 V600E，16%为 BRAF突变体 V600K，3%BRAF突变体为V600D/R。研究表明，单独的BRAF突变并不能导致黑素瘤，因为在良性黑素细胞痣中，可伴随BRAF突变。约16%BRAF突变型黑素瘤患者同时伴有肿瘤蛋白p53（Tp53）突变，BRAF突变伴有肿瘤蛋白p53突变主要与原发性皮肤型黑素瘤发生发展有关，而C-kit与NRAS突变主要与躯干型黑素瘤和黏膜型黑素瘤相关［4］。MEK突变最常见的MEK1P124S和MEK1E203K，与细胞外调节蛋白激酶（ERK）磷酸化相关。上述基因突变都与MAPK通路有关［5］。

20%的黑素瘤有NRAS癌基因的突变，MEK162是一种新的MEK抑制剂，可使20%NRAS基因突变阳性的黑素瘤患者达到完全缓解［6］。MEK162与周期蛋白依赖性激酶4/6的组合治疗正在进行临床试验［7］。Knol等［8］收集 63 例处于晚期黑素瘤患者的组织和肿瘤细胞系，分别从PCR水平和蛋白水平测量BRAF、NRAS、C-kit癌基因的表达水平，结果表明，80%的样本有NRAS和BRAF基因的突变。

80%葡萄膜黑素瘤患者伴随GNAQ与GNA11突变，而在转移性黑素瘤中，GNA11突变占据更重要的地位［9］。GNAQ与GNA11突变率主要在肢端黑素瘤增高［10］。GNAQ和GNA11可能通过RHO通路，与转录因子yap结合，调节下游基因的表达，从而影响黑素瘤的进展及转移［11］。在 Kim 等［12］的一项研究中，1例诊断为转移性黏膜型黑素瘤的患者皮损中发现GNAQ基因的突变。

1.2 RAS/RAF/MEK/ERK（MAPK）通路：黑素瘤中，90%ERK被上游小分子RAS和RAF蛋白激活，ERK进入黑素细胞核内影响黑素细胞的异常增殖和凋亡。MAPK通路的上游，RTK系列分子蛋白改变，包括C-kit、表皮生长因子受体（EGFR）和血小板衍生生长因子受体（PDGFR)。C-kit是一种跨膜酪氨酸激酶受体，当C-kit与其配体干细胞生长因子结合后，引起C-kit同源二聚体化及胞质区的酪氨酸激酶活化，使得特定酪氨酸发生自磷酸化，通过MAPK、PI3K-AKT和JAK-STAT途径的活化进而调控细胞生长和凋亡。C-kit可以激活MAPK通路，PI3K-AKT通路和Janus激酶传感信号以及STAT转录，维持正常黑素细胞的稳定。4%的C-kit基因的异常扩增与突变主要发生在肢端黑素瘤、黏膜型黑素瘤以及慢性日光性皮肤病中［13］。既往的多个研究表明［14］，C-kit在正常黑素细胞和良性色素痣中均有表达，在黑素瘤的进展和转移过程中C-kit表达下降或丢失。EGFR是一种表皮生长因子受体，广泛分布于哺乳动物上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、角质形成细胞等细胞表面，EGFR等蛋白酪氨酸激酶功能缺失或相关信号通路的异常改变，会引起黑素瘤等恶性肿瘤的发生。BRAF抑制剂耐药的黑素瘤患者EGFR有异常升高，可能由于EGFR作为上游激活了 MAPK 通路和 PI3K/AKT通路［15-16］。PDGFR是皮肤恶性黑素瘤潜在作用的生长因子，刺激肿瘤间质和新血管生成，包括PDGF-AA、PDGF-alpha 受体、PDGF-BB 等［16］。

1.3 PI3K/PTEN/AKT（AKT）通路：约60%的黑素瘤患者有PI3K-AKT途径的改变。12%伴随PTEN的失活。PI3K-AKT途径位于RAS基因下游，活化的PI3K-AKT通过一系列酶底物-Hdm2、核因子κB、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和p27调控细胞的生长和凋亡，其中mTOR被认为是PI3K-AKT传导通路中关键环节，PTEN基因通过去磷酸化反向调控 PI3K-AKT 途径［17］。

25%黑素瘤患者均为 AKT3突变，AKT1和AKT2突变比例较少。当BRAF基因抑制剂靶向治疗后，细胞水平的AKT表达增高，出现BRAF抑制剂的耐药性［17］。临床试验表明，MAPK通路抑制剂与AKT3抑制剂的结合使用相对于MAPK通路抑制剂和BRAF基因抑制剂单一使用的临床疗效更佳。因此，对于BRAF基因抑制剂、MAPK通路抑制剂以及ATK通路抑制剂的结合使用治疗可能取得更好的临床效应［18］。

人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因（PTEN）是肿瘤抑制基因，25%～30%的黑素瘤均有PTEN的失活。PTEN在细胞生长、凋亡、黏附、迁移、浸润多方面有重要作用。PTEN的作用机制也与膜相关鸟苷酸激酶转化蛋白2基因和E盒结合锌指蛋白基因失活有关［17］。PTEN的失活与NRAS基因突变联系不大，因NRAS突变基因是通过直接激活PI3K，并没有作用通路的激活。Cao等［19］发现，MC1R蛋白与PTEN的结合会阻止长期暴露于UVB照射黑素瘤的发生，MCIR-PTEN蛋白结合抑制增加黑素瘤的转移性。

1.4 Wnt通路：Wnt通路激活Wnt蛋白、Wnt/β联蛋白通路、Wnt/JNK通路和Wnt/Ca2+，它们能调控细胞的生长、增殖、凋亡和肿瘤发生。研究表明，Wnt通路与黑素瘤的进展以及转移性密切相关。Murakami等［20］发现，β联蛋白在细胞核的聚集与晚期表达因子基因的表达相关，突变的晚期表达因子基因抑制黑素瘤细胞的发生。在PTEN缺失和BRAFV600E突变型的小鼠黑素瘤模型中，β联蛋白与黑素瘤的转移性以及MAPK通路和PI3K通路的激活相关。研究表明，Wnt蛋白和β联蛋白是黑素瘤转移性标志分子。黑素瘤患者使用BRAF基因突变抑制剂后，Wnt/β联蛋白通路的激活可增加耐药性，组织切片显示，在使用BRAF抑制剂治疗前，细胞核β联蛋白增高可以降低患者生存率［21］。

2 分子靶向治疗进展

2.1 BRAF基因突变、NRAS基因突变、GNAQ和GNAQ11基因突变抑制剂的治疗进展：威罗非尼片（vemurafenib）在2011年8月被美国食品药品监督管理局（FDA）批准治疗晚期转移性或不能切除的黑素瘤。2012年2月20日，欧盟委员会批准其用于治疗成人BRAFV600突变阳性、经手术不能切除或转移性黑素瘤。达拉菲尼（dabrafenib，GSK2118436）在2013年5月被FDA批准为治疗黑素瘤药物。达拉菲尼在治疗V600E/K突变黑素瘤患者中，约59%患者有疗效，7%患者达到完全治愈［22］。临床试验证明，威罗菲尼片和达拉菲尼片对脑转移性黑素瘤患者有效［23］。目前正进行临床试验的新BRAF抑制剂 有 LGX818、BMS-908662、XL281、ARQ736 以 及RAF265。GDC0879、PF04880594及 AZ628已完成临床前试验。

20%黑素瘤患者有NRAS基因突变，NRAS和BRAF突变并不存在相关性，NRAS突变导致的通路变化有很多，针对NRAS突变治疗目前尚未成功。索拉非尼（作为一种非特异的RAF激酶抑制剂，最先用于黑素瘤的临床试验，但多个临床试验均证明索拉非尼（sorafenib）单用无效，仅在与化疗药物联合治疗时有一定的作用。MEK162为治疗NRAS突变阳性有前景的药物，曲美替尼（trametinib）片是丝裂原活化的细胞外信号调节激酶MEK1和MEK2的混合抑制剂，司美替尼（selumetinib）是MEK小分子抑制剂。而MEK抑制剂在BRAF突变阳性和NRAS突变阳性黑素瘤的临床效应有差别。新的MEK抑制剂混合制剂正在进行临床试验（cobimetinib，NCT01689519；MEK162，NCT01909453；司美替尼，NCT00866177）［24］。

伊马替尼（imatinib）是以一种口服ATP竞争性RTK抑制剂，在胃肠道肿瘤、BCR-ABL融合基因型血液肿瘤、以及RTKS系列分子如C-kit和PDGFR突变的疾病中治疗都有显著疗效。Ⅲ期临床试验中，43例C-kit扩增或突变的黑素瘤患者经过伊马替尼治疗后，23%患者病情缓解，51%患者1年内存活率增高。伊马替尼对于C-kit外显子11或13突变型疗效更佳［25］。

2.2 PI3K-AKT通路：针对AKT通路的治疗临床有AKT抑制剂，PI3K抑制剂以及mTOR抑制剂。针对PI3K和AKT开发的药物，仅处于体外实验阶段，针对mTOR开发的雷帕霉素和其多种衍生物［驮瑞塞尔（temsirolimus)［26］和依维莫司（everolimus）［27］］等已经在转移性黑素瘤患者中进行了Ⅱ期临床试验，发现单药疗效并不显著。体外实验显示，驮瑞塞尔和索拉非尼联合使用可以抑制肿瘤生长，而且已经在Ⅲ/Ⅳ期黑素瘤患者中开始进行临床试验。在体外实验中，已发现雷帕霉素联合PI3K抑制剂PI-103以及小分子酶抑制剂依维莫司（everolimus）和PTK787（vatalanib）的合用能抑制黑素瘤细胞的增长［28］。以上研究说明，对存在PI3K-AKT途径异常的患者，由于黑素瘤发病机制涉及通路较复杂，对于药物的耐药性极易发生，联合MAPK途径抑制剂治疗效果更佳［17］。

2.3 BRAF抑制剂耐药的黑素瘤的治疗进展：尽管BRAF基因抑制剂在BRAF突变体阳性患者有较好的疗效，治疗6～8个月大部分患者出现药物耐药性，可能是NRAS突变的发生，CRAF与MAPK38的激活，PDGFR-B和胰岛素样生长因子结合蛋白接受体的激活，PI3K/AKT通路的突变和MEK的突变以及肝细胞生长因子/上皮细胞间充质细胞向上皮转化因子的激活，合并MAPK通路的再激活［29］。BRAF抑制剂威罗菲尼片与cobimetinib的混合物在Ⅲ期临床实验中，可以延长黑素瘤患者的生存率［30］。新的BRAF抑制剂LGX818与MEK抑制剂MEK162的结合正在进行Ⅰ期临床试验。

3 结语

虽然一些分子靶向药物在临床试验中已经获得较好的疗效，但使用这类药物的前提是明确患者肿瘤的分子生物学特点，由于黑素瘤是一种多种因素作用下形成的异质性肿瘤，部分患者使用这类药物后会出现耐药性。今后需对黑素瘤分子生物学特点进一步深入研究；耐药性发生机制进一步阐明；研发更多特异性分子靶向药物；多种联合治疗方案的出现有利于这种黑素瘤的治疗。

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Melanoma-related signaling pathways and its therapy

Xiong Huizi,Xu Hui,Chen Wenjuan,Shi Yuling.Department of Dermatology,Tenth People′s Hospital of Tongji University,Shanghai 200072,China

The pathogenesis of melanoma is related to genetic and environmental factors such as longterm exposure to ultraviolet rays.Recent studies have shown that the occurrence and development of melanoma are mainly associated with changes in the extracellular signal-regulated protein kinase （ERK） pathway and phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/serine/threonine kinase （AKT）/mammalian target of rapamycin(mTOR)pathway,as well as changes in genes BRAF,NRAS,GNAQ,GNA11,C-kit,AKT,etc.Melanoma is an invasive cutaneous tumor,and usually resistant to chemotherapy and radiotherapy.Molecular therapy targeting the pathogenesis of melanoma plays very important roles in the treatment of melanoma,including immunotherapy,gene therapy and tumor blood supply-targeted therapy.Biological therapy has shown higher targeting ability and specificity than conventional therapy.

Melanoma;Protein kinases;Signal transduction;Molecular targeted therapy

Shi Yuling,Email:shiyuling1973@tongji.edu.cn

2015-05-06）

国家自然科学基金（81301356）；上海市自然科学基金（13ZR1432200）；上海市科学技术委员会科研计划引导项目（134119b0700）

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（81301356）;Shanghai Municipal Natural Science Foundation （13ZR1432200）;Planning Program for Scientific Research of Shanghai Science and Technology Committee （134119b0700）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.03.020

史玉玲，Email:shiyuling1973@tongji.edu.cn

本文主要缩写：MAPK：促分裂原活化蛋白激酶，ERK：细胞外调节蛋白激酶，EGFR：表皮生长因子受体，PDGFR分子：血小板衍生生长因子受体，mTOR：雷帕霉素靶蛋白