PI3K抑制剂在乳腺癌治疗中的应用现状

龚元荷， 马金柱

乳腺癌是全世界范围内女性高发恶性肿瘤，也是全球第二大癌症死亡原因，已成为严重威胁女性健康的杀手，对乳腺癌发生发展和治疗方法的探索已成为全球关注的热点[1]。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase，AKT)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin， mTOR)信号转导通路，简称PAM通路，是人类恶性肿瘤中最常激活的致病信号级联之一，广泛存在于各类癌中，包括乳腺癌、肺癌、子宫内膜癌、前列腺癌、头颈部肿瘤、结直肠癌等[2]。大量研究发现该通路的异常激活是乳腺癌最常见的发病基础，也是癌细胞抵抗肿瘤治疗的主要原因之一[3]。这使得PAM信号通路成为了解该疾病的发展和进程、作为潜在的治疗靶点以及评估乳腺癌患者预后和诊断价值的重要研究对象[4]。本文将总结PAM信号通路作用机制以及PI3K抑制剂在不同亚型乳腺癌治疗中的应用现状，以期为不同亚型乳腺癌提供靶向治疗方案。

1 PAM信号通路

PAM信号通路是一种参与生长、增殖、存活、运动、代谢和免疫反应调节的细胞信号通路[5]。磷酸肌醇3-激酶是一个脂质激酶家族，它整合来自生长因子、细胞因子和其他细胞外刺激的信号，并与细胞对这些激酶的反应有关[6]。当PAM信号通路接收来自上游受体如酪氨酸激酶生长因子受体或G蛋白偶联受体的信号激活时，P13K的催化亚基p110就会磷酸化磷脂酰肌醇4，5-二磷酸(phosphatidylinositol 4,5- bisphosphate，PIP2)转变为磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸(phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate，PIP3)，在质膜上积累的PIP3可诱导活化PI3K通路的中心介质-AKT，PIP3与AKT的PH结构域蛋白相互作用，将细胞浆内AKT转运至细胞膜，在质膜上，AKT被磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1和磷酸肌醇依赖性蛋白激酶2磷酸化以激活，然后通过对中间复合物的影响，激活哺乳动物MTOR靶点，刺激下游效应，导致细胞分裂增多、生长加快，且抑制细胞的凋亡[7-8]。抑癌基因PTEN编码的蛋白催化PIP3向PIP2的去磷酸化，从而充当PI3K信号的负调节因子[2,6]。

根据PI3K对某些底物的亲和力、它们的序列同源性以及细胞信号转导中的功能，PI3K大致分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类，Ⅰ类又分为ⅠA和ⅠB，其中，ⅠA类PI3K是已知可驱动肿瘤发生的主要PI3K家族酶，ⅠA类PI3K是一组由催化亚基p110(p110α、p110β、p110δ和p110γ)和调节亚基p85(p85α、p85β、p85γ、p50α和p55α)组成的异二聚体，其中催化亚基分别由PIK3CA、PIK3CB、PIK3CD基因编码[9]，有研究证实PIK3CA(编码p110α催化亚基的基因)中的激活突变已被确认为是与该途径过度激活有关的有效致癌机制，在乳腺癌中尤其值得注意。PI3KCA基因突变在Luminal A型乳腺癌中最为常见，突变率约45%，其次多见于人类表皮生长因子受体2阳性(human epidermal growth factor receptor 2，HER2+)的乳腺癌患者，突变率为39%，Luminal B型乳腺癌患者中突变率约30%，而三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)患者中突变率约为9%[5]。PI3K激活是肿瘤发生的关键步骤，并在乳腺癌的治疗耐药性中发挥作用[10]。

2 PI3K抑制剂

鉴于PI3K通路的过度激活是乳腺癌最常见的信号异常之一，目前有多种PI3K抑制剂已经开发或正在研究阶段。PI3K抑制剂主要分为3大类：① 第一代抑制剂，即泛PI3K抑制剂，同时作用于所有不同的PI3K Ⅰ类异构体(α、β、δ或γ)，如buparlisib(BKM120)和pictilisib(GDC-0941)。泛PI3K抑制剂是一种ATP竞争性抑制剂，通过影响广泛的下游靶标而具有广泛的活性，因此靶标和靶标外毒性的风险都有所增加。②第二代抑制剂PI3K亚型选择性抑制剂，仅作用于特定的亚型异构体，如PI3Kα选择性抑制剂alpelisib(BYL-719)、PI3Kβ选择性抑制剂GDC0032等。与以前的抑制剂相比，亚型选择性抑制剂具有脱靶效应少，不良反应较轻及患者耐受性更好等优点[11]。③第三代抑制剂，即PI3K-mTOR双重抑制剂，如BEZ235等。关于PI3K/mTOR双重抑制剂，部分PI3K抑制剂可与mTOR的催化域结合表现出mTOR抑制活性，mTOR的催化域与Ⅰ类PI3K的p110催化亚基又具有高度相似性/序列同源性，因此研究人员研发出PI3K/mTOR双重抑制剂，以求获得更好的疗效克服耐药性[12]。目前已经研究了其中一些抑制剂(例如BEZ235)与其他抑制剂，例如依维莫司(RAD-001)，组合的作用，已显示出这些抑制剂通过减少某些TNBC细胞系(例如MDA-MB-231细胞或ER+ MCF-7细胞系)的生长来发挥协同作用[13]。BEZ-235与自噬抑制剂的结合，这些组合导致乳腺癌细胞增殖抑制和凋亡增加[14]。

3 PI3K抑制剂与乳腺癌

3.1 PI3K抑制剂在HR+/HER2-乳腺癌中的应用 雌激素受体(estrogen receptor, ER)信号传导是乳腺癌细胞中一种公认的成瘾致癌基因途径，约70%的乳腺癌病例为激素受体阳性(hormone receptor-positive，HR)[即雌激素受体和/或孕酮受体(progesterone receptor, PR)]。靶向雌激素作用的内分泌疗法(endocrine therapies，ETs)大大降低了乳腺癌的死亡率。然而，它们的功效受到天然和获得性内分泌抗性的限制[15]。例如，使用他莫昔芬的患者中有1/3最终将在15年内因内分泌耐药性晚期肿瘤复发；在计划内分泌治疗的5年后，从第6到第20年，乳腺癌的复发率均保持稳定[16]。在Dowsett等[17]做的一项针对芳香化酶抑制剂(aromatase inhibitor, AIs)与他莫昔芬治疗乳腺癌的随机试验结果的荟萃分析中，他莫昔芬的5年复发率为12.6%，AIs为9.6%。内分泌疗法耐药性的几种众所周知的机制集中于ER通路本身的失调。乳腺癌中雌激素受体的主要形式是ERα，ERα是与细胞增殖相关的转录因子主导基因，在乳腺发育和乳腺癌致癌过程中起着关键的调节作用，ER信号传导功能的阻断是ER+/HER2-乳腺癌的主要治疗手段。PI3K通路在HR+/HER2晚期乳腺癌中经常被过度激活，并与内分泌耐药有关[18]。另外，PIK3CA基因组改变在ER+/HER2-转移性乳腺癌中也很常见[19]。因此，PI3K途径已经成为干预内分泌，抗性乳腺癌的重要治疗窗口。在HR+/HER2-转移性乳腺癌的临床试验中，已对几种PI3K抑制剂与各种内分泌疗法相结合进行了测试，泛Ⅰ类PI3K抑制剂如Buparlisib和Pictilisib，已显示出中等效力[20]。临床试验NCT01610284[21]、NCT01633060[22]评估了依维莫司加依西美坦治疗的HR+/HER2-转移性乳腺癌患者中buparlisib加氟维司群的安全性和有效性，结果显示buparlisib组较安慰剂组的中位PFS显著改善(3.9个月vs.1.8个月， HR = 0.67，P= 0.000 3)，但泛Ⅰ类PI3K抑制剂的靶向作用产生的严重不良事件限制了这些药物在临床上的应用。与泛Ⅰ类PI3K抑制剂相比，针对PI3Kα同种型的选择性抑制剂提供了更好的疗效并大大减少了不良事件。临床前研究证明，口服选择性PI3Kα抑制剂alpelisib在具有PIK3CA突变的异种移植模型中可阻止肿瘤生长[23]。此外，Alpelisib在针对PI3KCA突变的晚期实体癌的西方和日本患者的队列研究NCT01219699[24]，NCT01387321[25]中，在Ⅰ期研究中显示了可耐受的临床安全性。2019年5月24日，Alpelisib获得美国食品药品管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准，可联合氟维司群治疗绝经后HR+/HER2-、PIK3CA突变的晚期或转移性乳腺癌患者。

3.2 PI3K抑制剂在HER2+乳腺癌的应用

HER2在20%～25%的乳腺癌病例中过表达，且与肿瘤侵袭性增强相关。曲妥珠单抗已为HER2+乳腺癌患者提供了临床益处，但其靶向治疗的天然耐药性和获得耐药性仍然是主要障碍。PI3K是HER2下游的主要途径，PIK3CA突变发生在近39%的HER2+乳腺癌病例中，这些突变导致了HER2+乳腺癌患者对靶向治疗的耐药，且与不良预后相关[26-27]。抑制该信号传导可能是克服对HER2靶向治疗的耐药性并恢复其敏感性的有效策略[28]。目前正在努力开发PI3K抑制剂组合策略，以克服曲妥珠单抗耐药性。在预处理的HER2+晚期乳腺癌患者的早期试验中，泛PI3K抑制剂(Buparlisib和Pilaralisib)与拉帕替尼、曲妥珠单抗或曲妥珠单抗/紫杉醇联合应用显示出良好的疗效和安全性[29-30]。而Buparlisib和曲妥珠单抗靶向治疗HER2耐药的局部晚期或转移性乳腺癌的Ⅱ期研究中，只显示出有限的疗效[31]。当前的研究集中于同工型选择性PI3K抑制剂，Ⅰ期研究中，发现Alpelisib与T-DM1组合可耐受并在曲妥珠单抗耐药HER2+乳腺癌中表现出活性，包括对T-DM1耐药的疾病[14]。此外，Copanlisib是一种泛PI3K抑制剂，其活性主要针对PI3Kα和δ，目前正在与曲妥珠单抗联合评估。

3.3 PI3K抑制剂在TNBC的应用

TNBC的治疗相比HR+和HER2+乳腺癌已取得重大进展，但TNBC的靶向药物有限，化疗仍是治疗的主要手段。TNBC中PIK3CA突变的发生率较低，为7%～9%，且通常与TNBC的管腔雄激素受体阳性亚型相关[32]。Guney Eskiler[33]的研究发现PI3K抑制剂的治疗潜力与TNBC中的同源重组损伤密切相关。PI3K抑制剂LY294002可以显著抑制TNBC细胞的增殖，通过抑制PI3K使TNBC细胞中乳腺癌易感基因1(BRCA1)、DNA重组酶(RAD51)mRNA和蛋白表达受损，进而导致同源重组受损，并通过诱导DNA损伤和促细胞凋亡基因BAX过表达而导致凋亡细胞死亡。因此，基于PI3K抑制与BRCA1突变或TNBC同源重组修复受损之间相互作用的靶向治疗可能是治疗TNBC有前景的策略[33]。尽管PI3K抑制剂在TNBC中仍处于早期发展阶段，但AKT抑制剂与紫杉醇联合，作为转移性乳腺癌治疗的一线药物已显示出令人鼓舞的抗肿瘤活性。

4 结语

PI3K/Akt/mTOR通路的异常激活是乳腺癌发生发展的重要机制，在乳腺癌通路改变和下游效应中被广泛研究，是一个有潜力的治疗靶点。由于这种信号通路的复杂性，使得研发出特异、高效的治疗药物具有挑战性，大多数PI3K抑制剂疗效有限，可能是受缺乏异构体选择性抑制、反馈调节、与其他信号通路的串扰及耐受性的限制所致。与非异构体选择性药物相比，PI3K亚型特异性增强的抑制剂具有更好的治疗效果和更小的毒性反应，它通过阻断相关的p110亚基而避免不相关的亚基，从而达到抗肿瘤的效果，并使得毒性最小化。然而部分亚型选择性PI3K抑制剂并不具有完全特异性，如在SANDPIPER试验中的Taselisib仅表现出有限的效益和较差的耐受性，这可能因为它也针对δ和γ亚型[34]。因此，设计更高亚型选择性的抑制剂将是该通路抑制剂研发的一个重要方向。此外，乳腺癌的发生很少单一依赖于PI3K信号通路，凸显了开展更药物联合应用的必要性。通过构建成原始的PI3K核心支架而设计的EGFR-PI3K双抑制剂目前已投入研究。

将PI3K与其他信号通路的抑制剂结合可以充分利用PI3K抑制剂的抗肿瘤活性，并克服其耐药性，激活机体抗肿瘤免疫反应。有望成为PAM通路重要的用药策略，拥有广阔的应用前景。