非小细胞肺癌功能基因与化疗药物疗效关系的研究进展

赵云龙 刘 阳

（1.解放军总医院第四医学中心，北京 100048；2.解放军总医院，北京 100853）

化疗是恶性肿瘤最常见的治疗方法。化疗药物通常作用于快速分裂的细胞，抑制细胞DNA 合成复制、微管形成，代谢关键酶活性，直接破坏和杀伤癌细胞。近50 年来，化疗虽然取得了重大进展，但是，临床上一些经循证医学研究公认为对某种肿瘤有效的化疗方案，对某些患者却毫无效果，且每个化疗方案亦只有30%～40%的患者获益。其主要原因可能为患者个体差异较大，标准化疗方案可能不适合所有人群。因此，化疗需要考虑药物、肿瘤和个体三者相互制约的关系。通过检测药物相关基因预测化疗药物的疗效、选择合适的药物进行个体化化疗已经成为提高疗效、减少无效治疗的合理选择。核苷酸切除修复交叉互补组1(excision repair cross complementation group l，ERCCl)、核糖核酸还原酶催化亚单位M1(RRM1)、重组人微管蛋白β3 class III（TUBB3）是非小细胞肺癌（NSCLC）常见肿瘤化疗药物的疗效相关基因，本文对其与NSCLC 主要的化疗药物疗效的关系综述如下。

1 ERCC1 与铂类药物

ERCCl 是核苷酸剪切修复家族中的一个重要成员，是核苷酸切除修复NER 途径的限速酶，是DNA 修复关键基因。铂类药物是NSCLC 最经典的化疗方案，属于基本化疗药物，其疗效与ERCC1 表达有关[2]。因此研究ERCC1 表达和铂类药物疗效的相关性一直是NSCLC 的研究热点。

早在2002 年，Lord 等［1］报道了ERCC1 mRNA 的表达水平与肺癌化疗耐药性相关。作者回顾性研究了56 例晚期NSCLC 患者（16 例IIIb 期，40 例IV 期）ERCC1 基因表达水平与联合吉西他滨和顺铂方案治疗后的临床预后相关性，用实时荧光定量PCR 检测肿瘤组织中ERCC1mRNA表达水平，结果显示，ERCC1 低表达的患者中位总生存期为61.6 周（95% CI=42.4 ～80.7），显著长于ERCC1高表达患者的20.4 周（95% CI=6.9 ～33.9，P＜0.01），ERCC1 高表达的患者接受联合吉西他滨和顺铂方案治疗后疗效较差。可见，ERCC1 表达是NSCLC 接受吉西他滨和顺铂方案治疗的生存预测因子。Olaussen 等[3]在一项大规模针对NSCLC 患者ERCC1 与辅助化疗关系的研究中，选择了国际肺癌辅助化疗临床试验（IALT）1 867 例Ⅰ～Ⅲ期患者，随机分为辅助化疗组（顺铂+长春新碱）和对照组（单纯观察），采用免疫组织化学方法检测ERCC1 表达水平，结果显示，顺铂+长春新碱的辅助化疗方案的获益率与ERCC1 的低表达有相关性（P=0.009），ERCC1 阴性肿瘤患者辅助化疗后生存期较对照组显著延长（HR=0.65，95%CI=0.50 ～0.86，P=0.002）。该项研究为分子标志物指导NSCLC 治疗的研究提供了重要的数据和研究方向。蒋倩等[4]的荟萃分析显示，17 项研究共1 293 例患者，其中ERCC1 阳性表达611 例，ERCC1 阴性表达682 例，ERCC1 阴性表达与以铂类药物为基础的化疗方案的疗效有很好的相关性（OR 值为2.82，95%CI：2.12 ～3.74，P＜0.000）。后续大量的回顾性研究证明ERCC1 可以预测含铂化疗方案的疗效[5-9]。

近年来NSCLC 患者ERCC1 与铂类药物疗效研究仍然是热点。李喆等[10]回顾性研究了30 例NSCLC 患者新辅助化疗与分子标志物的相关性。所有患者采用含铂方案，铂类+抗微管类24 例（紫杉类23 例，长春碱类1 例），铂类+吉西他滨5 例（16.7%），铂类+培美曲赛1 例，通过分支-DNA 液相芯片方法检测了ERCC1、BRCA1、TYMS、RRM1、TUBB3 的 mRNA 表 达，结 果 显 示，ERCC1mRNA 表达与化疗疗效明显有关，低表达患者含铂类化疗效果较好。韩靖等[11]研究了110 例NSCLC 患者ERCC1 的表达与含铂化疗方案相关性（顺铂+多西他赛），采用免疫组化的方法对ERCC1 进行检测，结果显示，经过顺铂+多西他赛化疗方案治疗的患者，ERCC1 的阴性表达患者中位总生存期和中位疾病进展期比阳性表达者长(P＜0.05), 说明ERCC1 阴性表达的NSCLC 患者对含铂化疗方案更加敏感。Burazer 等[12]研究了253 例非小细胞肺腺癌患者，采用免疫组化的方法检测ERCC1 表达，根据TNM 分期情况，将患者分为化疗组、手术联合化疗组以及放疗联合化疗组（化疗采用顺铂+培美曲塞方案），结果发现，在手术联合化疗或者放疗联合化疗组中，ERCC1 低表达的患者疗效较好，有更长的总生存期（P=0.002），在单独化疗组中也有同样的结果。

2 RRM1 与吉西他滨

核糖核酸还原酶催化亚单位M1(RRM1)是NSCLC 重要的预后因子，RRM1 作为一种限速酶，参与DNA 合成与修复，可将核糖核酸还原为脱氧核糖核酸[13-16]。吉西他滨是NSCLC 的基础化疗药物，属于抗代谢嘧啶类抗肿瘤药物，主要作用于DNA 合成期。吉西他滨可抑制核苷酸还原酶的活性，而核苷酸还原酶是RRM1 的前体物质，因此RRM1也是肺癌化疗药物吉西他滨的重要预测因子。

Ren 等[17]进行了一项前瞻性Ⅱ期临床研究，依据BRCA1 和RRM1 mRNA 表达水平给予晚期NSCLC 患者不同化疗方案：BRCA1 和RRM1 均低表达者给予吉西他滨和顺铂，BRCA1 和RRM1 均高表达者给予长春瑞滨和顺铂，BRCA1 低表达而RRM1 高表达者给予紫杉醇和顺铂，BRCA1 高表达而RRM1 低表达者给予长春瑞滨和吉西他滨；结果显示，采用吉西他滨和顺铂治疗BRCA1 和RRM1均低表达的患者具有更高的缓解率、更长疾病进展时间和总生存期，提示RRM1 可作为NSCLC 个体化化疗分子标志物。Gong 等[18]对晚期NSCLC 患者RRM1 表达与铂类+吉西他滨方案临床疗效的关系进行了荟萃分析。作者搜集确定了18 项符合条件的研究（1 243 例），结果发现，RRM1 低表达或阴性患者对含吉西他滨方案的有效率显著高于对照组（OR=0.31，95%CI 0.21 ～0.45，P＜0.001），RRM1 低/阴性的NSCLC 患者生存时间较RRM1 高/阳性的NSCLC患者延长了3.94 个月（95%CI 2.15 ～5.73，P＜0.001），进展时间延长2.64 个月（95%CI 0.39 ～4.89，P=0.02）。作者认为晚期NSCLC 患者RRM1 表达低/阴性与含吉西他滨方案有较高的疗效和预后有关。Dong 等[19]回顾性分析了229 例晚期NSCLC 患者，全部采用含铂方案治疗，包括铂类+吉西他滨、铂类+长春瑞滨以及铂类+多西紫杉醇，通过免疫组化的方法对RRM1 进行检测，并分析其临床疗效。结果显示，RRM1 阴性的患者接受铂类+吉西他滨治疗疾病控制率（DCR）和无疾病生存率（PFS）明显高于阳性患者（DCR：78.8%比55.2%, P=0.041; PFS：8.8 个月比7.6 个月, P=0.01），而铂类联合多西紫杉醇或长春瑞滨治疗组中并无差异。说明晚期NSCLC 患者RRM1表达与铂类联合吉西他滨化疗相关，阴性患者疗效更好。Tian 等[20]对RRM1 在晚期NSCLC 治疗和预后中的作用进行了研究，发现结论存在争议，部分研究认为RRM1 低表达或阴性对吉西他滨联合铂类有很好的疗效，但部分研究结论恰好相反，作者认为可能是与RRM1 的基因多态性相关。近期研究发现，Zhu 等[21]对3 项研究（3 148 例）进行的关于NSCLC 患者RRM1 的预后以及预测价值的荟萃分析显示， RRM1 的表达与NSCLC 的预后无显著相关性，RRM1 低表达组与高表达组无疾病进展生存期差异无显著性（P=0.68）。作者认为在采用吉西他滨治疗的研究中，RRM1 的表达无预后价值，也无法预测疗效，可能与检测的技术不统一有关，也可能是单一标志物无法准确进行预测，未来还需要设计好前瞻性的研究方案。

3 TUBB3 与抗微管类药物

TUBB3 编 码 的β-III 型 微 管 蛋 白(β-tubulin-III)，是DNA 修复类基因。组成微管的蛋白有α 微管蛋白（α-tubulin）和β 微管蛋白（β-tubulin），其中β 微管蛋白是细胞骨架以及纺锤体的主要成分，与细胞有丝分裂等相关。在NSCLC 中常用的紫杉醇/多西他赛常通过作用于该靶点来抑制纺锤体微管形成，进而干扰肿瘤细胞功能，最终达到治疗的目的。因此TUBB3 的表达可能会影响抗微管类药物的疗效，这是目前NSCLC 研究的热点[22]。

Yang 等[23]对28 项关于TUBB3 的研究共2 401 例NSCLC 患者的研究结果进行荟萃分析，有26 项采用免疫组化的方法检测TUBB3，化疗方案为铂类+紫衫醇或铂类+长春瑞滨，结果发现，TUBB3 表达阳性（高水平）与TUBB3 表达阴性（低水平）相比，有更低的客观缓解率（OR=0.24，95%CI：0.16 ～0.36，P＜0.001）和更低的总生存期（HR=1.52，95%CI：1.27 ～1.82，P＜0.001）；针对化疗方案紫杉烷和长春瑞滨的疗效进行分析发现，TUBB3 与化疗反应之间也存在显著的相关性，低表达的TUBB3 采用抗微管类药物获益更好。作者认为TUBB3的表达水平是预测NSCLC 铂类+紫杉醇/长春瑞滨抗微管类药物临床疗效的标志物。Reiman 等[24]的研究纳入了4 项著名的临床试验，共分析了1 149 例NSCLC 患者的数据，结果发现，TUBB3 高表达患者PFS[HR=1.30（1.11 ～1.53），P=0.001]和OS[HR=1.27（1.07 ～1.51），P=0.008]较差，死亡风险高，提示TUBB3 是PFS 和OS的预测因素，但TUBB3 的表达并不能预测长春瑞滨/顺铂的治疗效果。

对于中国NSCLC 患者而言，Zhang 等[25]的一项研究表明，NSCLC 手术切除后TUBB3 低表达患者可从铂类+长春瑞滨辅助化疗中显著获益，其无病生存期显著延长（P=0.031），而总生存期的差异无显著性（P=0.226）。尹志永等[26]采用实时荧光定量PCR 技术检测了68 例晚期NSCLC 患者胸水或静脉血中ERCC1、TYMS、RRM1、TUBB3 基因表达水平，对辅助治疗与分子标志物相关性进行研究，结果显示，根据基因检测结果进行治疗的研究组的化疗总有效率和总控制率均显著高于吉西他滨+顺铂联合化疗对照组(P＜0.05)。万李萍等[27]对79 例NSCLC 患者进行了前瞻性研究，患者随机分为研究组（根据检测结果选择化疗方案）和对照组（顺铂+多西紫杉醇），采用实时荧光定量PCR 法检测ERCC1 和TUBB3 基因表达,研究组中ERCC1 和TUBB3 均为阴性时采用多西紫杉醇+顺铂方案、均为阳性采用吉西他滨+5-氟尿嘧啶方案，ERCC1 阳性而TUBB3 阴性采用多西紫杉醇+5-氟尿嘧啶方案，ERCC1 阴性而TUBB3 阳性采用吉西他滨+顺铂方案。结果显示：研究组化疗有效率为82.93%，对照组为50.00%（P＜0.05），根据ERCC1 和TUBB3 检测结果制定的化疗方案可明显提高疗效，减少不良反应的发生。在其他多个恶性肿瘤的最新临床试验研究中证实，TUBB3 高表达患者对紫杉类药物产生了耐药性，且TUBB3 高表达患者预后差[28-30]。

由此可见，TUBB3 表达可作为NSCLC 重要的预后及预测标志物。TUBB3 表达在NSCLC 中是否被调控或调控其他基因也是研究热点。Levallet 等[31]研究了412 例NSCLC 患者，发现KRAS 突变导致TUBB3 高表达(P＜0.001)，通过体外KRAS 基因敲除实验，证明了KRAS 信号通路可能是调控TUBB3 基因表达的关键因子，KRAS突变导致下游AKT 等磷酸化，从而导致信号通路的激活。王波等[32]报道TUBB3 mRNA 和STMN1 mRNA 存在很强的共表达性，TUBB3 基因高表达时，STMN1 趋向于高表达（P=0.006），EGFR E21 突变与TUBB3 表达存在负相关关系。Mccarroll 等[33]的研究验证了PTEN 基因的缺失会激活KRAS/AKT 信号通路，从而调控TUBB3的表达，造成表达升高。同时TUBB3 的高表达也会影响PTEN 的状态，进而影响KRAS 的信号通路。任保瑞等[34]回顾性研究了69 例NSCLC 患者EGFR、KRAS 基因突变与RRM1、TUBB3 mRNA 表达水平的相关性，采用分支DNA-液相芯片法检测RRM1、TUBB3 mRNA 表达水平，结果显示， KRAS 突变型患者TUBB3 mRNA 表达水平显著高于KRAS 野生型患者(P＜0.05),提示KRAS 突变型患者中，抗微管类化疗药物的疗效可能不佳,文中没有进一步进行分析。

NSCLC 患者在以往化疗方案的选择中，临床主要依据患者性别、年龄、体重、病理诊断、分期等传统因素，并建立在大样本研究的循证医学基础之上，按标准化疗选择治疗方案，有时甚至仅凭临床经验去判定。而随着分子生物学的发展，药物遗传学与药物基因组学被认为是减少不良反应、增加疗效、真正实现个体化治疗的关键。虽然分子标志物还未真正应用于临床，相关研究也有一些争论，但探讨特定功能基因与化疗药物疗效之间相关性，包括相关的机制分析，有助于临床治疗方案的优化选择，可为NSCLC 的个体化治疗提供重要参考依据。