mTOR相关信号通路在肾细胞癌中的研究进展

刘晓琪 张慧娟 白红松 邱 田 郑 闪 毕新刚

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。mTOR相关信号通路在细胞的生长增殖过程中通过影响细胞分化和细胞周期，在细胞内起着生长和分化中心调控者的作用[1]。近年来研究表明，mTOR相关信号通路在肾细胞癌(renal cell carcinoma, RCC)发展中起到重要作用，且已成为进展期RCC的靶向治疗的可选方案。本文就mTOR相关信号通路在RCC中的研究及应用现状进行系统梳理，并展望其在RCC中的应用前景。

mTOR相关信号转导通路包括上游信号分子、mTOR复合体(mTOR complex, mTORC)和下游信号蛋白3个组成部分。通路中最为重要的是mTOR复合体1(mTORC1)，是目前研究关注的重点。上游的信号分子PI3K和Akt可以正向调节mTORC1的活性，而TSC1和TSC2则可以负向调节mTORC1的活性。mTORC1主要通过磷酸化核糖体蛋白S6激酶(ribosomal protein S6 kinase，S6K/p70S6K)和真核细胞起始因子4E-结合蛋白1(eukaryotic initiation factor 4E-binding protein 1，4E-BP1)等发挥促进细胞生长和增殖等作用，近年来也有关于mTORC1通过HIF影响血管生长的报道。mTORC2可通过活化Akt来增强mTORC1的活性，此外还可以通过SGK调节细胞代谢[2,3]。

mTOR信号通路与RCC研究包括细胞系及肿瘤组织两部分，旨在探讨mTOR信号通路在RCC发生、发展中的作用机制及其临床意义。mTOR以及其下游S6K/p706S6和4EBP1是最为常见的研究对象。

一、mTOR信号通路在RCC细胞系中的研究

CC细胞系为对象的研究发现，PI3K/Akt/mTOR通路的活化将引起RCC细胞系的增殖和侵袭迁移能力增强，并可以增强上皮-间质转化过程；而这一通路的抑制则可出现细胞增殖能力的减弱等。上述过程的发生、发展最为关键的蛋白是mTOR，其次是下游的S6K/p70S6K和4E-BP1，再次是上游的PI3K和Akt，磷酸化是最主要的活化形式，也有蛋白表达水平的改变。而一些小分子、miR(miR-144、miR-182)以及蛋白主要通过影响这一通路中mTOR蛋白的活性来发挥作用，也有一些可作用于PI3K/Akt/mTOR通路中的两个或以上相关蛋白，如Akt和mTOR，再如PI3K和mTOR等来发挥作用[4～8]。从上述研究结果来看，除了mTOR以外，Akt、S6K/p70S6K及4E-BP1均有可能成为RCC潜在的新的靶向治疗靶点，同时双靶向联合治疗也有其存在的实验基础。另外PI3K/Akt/mTOR可能成为TFE3转位性肾细胞癌的治疗靶点。

二、mTOR信号通路在RCC肿瘤组织中的研究

mTOR信号通路与细胞生长和分化相关，因此它是肿瘤发生、发展中最为常见的信号通路之一。从临床应用而言，mTOR信号通路的相关蛋白有可能成为肿瘤预测预后的标志蛋白，部分蛋白还可能成为靶向治疗的新靶点应用于临床。近年来，已有文献表明，mTOR蛋白改变的RCC还可能存在着特定的病理学改变。

1.mTOR蛋白改变相关的组织病理学特征：最早在1954年，在TSC2基因胚系突变的Eker鼠体内出现常染色体显性遗传RCC。而后，从1980年起，陆续出现关于结节性硬化相关性RCC临床、病理特征及分子改变的报道。TSC基因是mTOR信号通路的上游蛋白，这一现象提示mTOR信号通路的核心蛋白也可能会有特征性的病理改变。近年来的研究也部分证实了这种推测。

2016年，Chen等[9]对62例呈高级别原发性未分类RCC进行分子检测。他们利用了二代测序、SNP芯片、RNA测序、免疫组织化学、荧光原位杂交及体外实验等多种检测手段，分别从DNA、RNA、蛋白及细胞4个水平进行多维度分析，结果发现mTOR基因突变率为8%(5/62)，16例未分类RCC的肿瘤组织出现单独的mTOR(5例)、TSC1(4例)、TSC2(3例) 或 PTEN(4例)基因突变，其中13例出现mTORC1活性增高，表现为磷酸化的4E-BP1水平增高。此类肿瘤预后良好，对mTOR抑制剂治疗有效。而后，同一研究组的Voss等对于上述7例表现为高mTORC1活性的未分类RCC进行了临床病理特征的总结，结果发现该肿瘤大体与嫌色细胞癌有一定的相似性，呈边界清楚，灰黄至灰褐色均质实性肿物，有时可见肿瘤内中-大管径的钙化血管；镜下与嗜酸细胞瘤有一定相似，可见水肿间质下的低细胞量的肿瘤组织，呈巢状排列，突出的嗜酸性胞质，可有胞质空泡化，以至于细胞核偏位，但未见核周空晕，细胞核规则，可见明显突出的核仁。肿瘤内未见明显坏死、核分裂像，未见肿瘤间质中泡沫样组织细胞或淋巴细胞浸润[10]。由此可以得出结论，在未分类RCC中存在着一些有特定组织形态学及分子改变的RCC，尽管形态与既往肾脏肿瘤有一定相似，但也存在明显区别，不能归入现行任何一种肿瘤，鉴于有自身独有的特征，随着对此类肿瘤认识和研究的不断深入，在新一版WHO分类中，它们有可能成为独立的病理类型。

2.mTOR信号通路蛋白与RCC治疗及预后的相关性：mTOR信号通路在肾脏肿瘤中的研究主要集中在转移性RCC，研究报道最多的是mTOR蛋白，部分研究则以PI3K/Akt/mTOR通路中的基因为研究对象，并关注蛋白的功能状态(磷酸化/非磷酸化)[6,7,11～15]。研究结果分为以下3部分：(1)关于miR小分子的作用机制，如miR-144(r=-0.769;P<0.000)和miR-182可以造成mTOR表达下降从而发挥抗肿瘤的作用，说明上述小分子可能成为新的mTOR抑制剂用于临床治疗[6,7]。(2)mTOR与p-mTOR的蛋白表达及其意义，原发灶与正常肾组织间p-mTOR表达下降，而转移灶较原发灶p-mTOR表达上升(P<0.05)，且肿瘤组织内超过平均水平的p-mTOR/mTOR与临床分期及肉瘤样分化相关(P<0.05)。(3)p-mTOR高表达与总生存(P=0.0046)及肿瘤特异性生存(P=0.067)相关。

3.mTOR信号通路与靶向治疗：mTOR抑制剂的靶向药物主要包括依维莫司、替西罗莫司及西罗莫司等。依维莫司作用于mTORC1，而替西罗莫司和西罗莫司均作用于mTOR，最终抑制细胞生长。此类临床试验主要有如下特征：(1)多为国际多中心研究，研究对象为转移性RCC，研究对象为一线TKI治疗失败后行二线治疗的转移性RCC，也有少数mTOR抑制剂治疗转移性RCC一线治疗的研究。(2)以Ⅱ期和Ⅲ期临床研究为主，虽然样本数量不一，分组依据不同，但观察的主要终点多为无进展生存。(3)研究主要集中在依维莫司，单药或联合用药。单药剂量为5～10mg/d，口服。联合用药剂量为5mg/d，口服。与安慰剂比较，应用依维莫司组中位无进展生存期为5.5个月(95% CI：4.6～5.8)，明显优于安慰剂组的1.9个月(95% CI：1.8～2.2)(HR=0.32, 95% CI：0.25～0.41,P<0.001)。此外，乐伐替尼联合依维莫司组无进展生存期为14.6个月(95% CI：5.9～20.1)，明显优于依维莫司组的5.5个月(95% CI：3.5～7.1)(HR= 0.51，95% CI：0.30～0.88，P=0.024)[16～21]。

Guo等[20]开展的对64例VEGFR-TKI治疗失败的转移性肾透明细胞癌病例应用依维莫司进行治疗，结果发现该组病例中位无进展生存期为6.9个月(95% CI：3.7～12.5)，部分缓解率为5%，为我国在依维莫司二线治疗转移性RCC提供了一些临床实验依据。对于未经治疗的高危转移性RCC，ARCC研究显示，与干扰素α比较，替西莫罗司改善了高危转移性RCC的总生存，其后的回顾性分层分析显示，对于非透明细胞RCC，替西莫罗司治疗的总生存率优于干扰素α[22,23]。

目前，替西莫罗司用于高危转移性或复发性肾细胞癌的一线和后线治疗以及转移性或复发性非透明细胞肾癌的系统治疗。依维莫司单药或乐伐替尼联合依维莫司用于高危转移性肾透明细胞癌的后线治疗，以及转移性或复发性非透明细胞肾癌的系统治疗。

RCC两大类主要的分子靶向药物主要作用于VEGF以及mTOR通路；序贯及联合靶向治疗已成为转移性RCC可供选择的治疗方案，联合用药时需充分重视药物的不良反应，以保证治疗的持续性[24]。而对于mTOR通路多靶点抑制剂联合靶向治疗可能会因为药物的毒性不良反应而限制其进一步应用[25]。随着免疫治疗的兴起，在转移性RCC的治疗中，免疫治疗已出现与靶向治疗共同发展的趋势，VEGF靶向治疗与免疫治疗的联合应用已显示出生存优势，而联合使用mTOR抑制剂可以缓解免疫检查点抑制剂治疗的不良反应[26,27]。

三、展 望

综上所述，mTOR通路与RCC发展相关，主要通过mTOR以及S6K/p70S6K和4E-BP1磷酸化活化而起作用。在现行标准归入未分类的RCC中，部分肿瘤存在mTOR 相关信号通路的基因突变，以及特定的组织形态学及临床预后特征，对mTOR抑制剂治疗反应良好，有望成为新的RCC病理亚型。临床应用方面，mTOR和(或)p-mTOR最值得关注，两者的表达水平及比例可能与临床病理特征相关，并有可能用于预测预后及新的靶向治疗药物开发。尽管以VEGF结合mTOR通路的序贯及联合靶向治疗已成为转移性RCC的治疗方案，mTOR通路多靶点抑制剂联合靶向治疗以及mTOR抑制剂联合免疫治疗值得开展深入研究。