恶性间皮瘤新型治疗策略的生物学基础

刘铮，王洁

国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院肿瘤内科，北京 1000210

间皮瘤是一种起源于间皮细胞的罕见肿瘤，最常见于胸膜，约占全部间皮瘤类型的81%，发病诱因主要是石棉、电离辐射、毛沸石等接触史，此外，遗传因素也是重要的影响因素，如乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene l，BRCA1）相关蛋白1（BRCA1 associated protein 1，BAP1）家族遗传突变或其他罕见突变等。尽管多数国家已经禁用石棉，但是石棉对恶性间皮瘤（malignant mesothelioma，MM）发病的影响仍然存在，很多国家或地区近年才开始全面禁用石棉，这导致全球MM的发病例数仍稳步增长[1]。多数MM 患者初诊时已进展为局部晚期或晚期，中位总生存期（overall survival，OS）为1年左右，5年生存率约为10%，治愈病例罕见，预后较差[2]。恶性胸膜间皮瘤（malignant pleural mesothelioma，MPM）是MM 的最常见类型，因此对MPM诊断及治疗的研究数据也最多。

结合临床症状、影像学特征，采用病理学检查可对MM 进行明确诊断。根据2015 年世界卫生组织（WHO）分类标准，MM 主要分为3 个组织学亚型，分别为上皮样型、肉瘤样型和双相（混合）型，其中上皮样型占比最高，为50%～70%，双相型其次，约占30%，肉瘤样型最少，占10%～20%[3]。其中肉瘤样MM 患者的预后最差，中位OS 为4 个月，而上皮样和双相型MM 患者的中位OS 分别为13.1个月和8.4 个月[4]。

MM 的主要干预手段包括手术治疗、放疗和全身化疗[5]。Ⅰ～ⅢA期MM 患者存在手术切除的可能性，可经多学科团队讨论后进行手术治疗[6]，手术前后建议行辅助化疗及半胸放疗，辅助放疗可能会降低局部复发率[7]。而对于ⅢB～Ⅳ期MM，不推荐手术治疗。多数MM 患者初诊时已进展为局部晚期/晚期，因此全身治疗在MM 中占有重要地位。目前针对晚期MM 的全身治疗主要包括化疗、免疫治疗、抗血管生成治疗等，目前靶向药物、溶瘤病毒、嵌合抗原受体T 细胞（chimeric antigen receptor T-cell，CAR-T）等治疗手段的研究也在进行中。目前中国指南首选培美曲塞+铂类±贝伐珠单抗作为晚期MM 的一线治疗方案，OS 可达12.1个月[8]；依据CheckMate-743研究结果也可首选纳武利尤单抗+伊匹木单抗方案，OS 可达18.1 个月[9]。但MM 二线及以上治疗可选择的药物较少，方法有限，且疗效欠佳，容易耐药，因此了解MM 的生物学特点并探索新的治疗策略很重要。本文针对MM 的遗传学改变、不受调控的增殖、血管异常增生、代谢异常和免疫微环境改变等进行总结，旨在为MM 的新型治疗选择提供参考。

1 MM 的遗传学改变

与其他恶性肿瘤相比，MM 的肿瘤突变负荷为中等程度[10]，主要表现为抑癌基因表达下调，包括BAP1、神经纤维蛋白2（neurofibromin 2，NF2）、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2A（cyclin dependent kinase inhibitor 2A，CDKN2A）等[11]。

1.1 BAP1

BAP1 是基因和环境之间相互作用的重要调节因子[12]，BAP1 缺失增强了成纤维细胞和间皮细胞对电离或紫外线照射以及石棉的敏感性[13]，可促进石棉诱导的间皮瘤的发生发展[14-15]。BAP1基因可产生是一种脱辅基酶，在细胞核中具有调控细胞周期、细胞死亡和DNA 损伤的作用[15]；而在细胞质中，BAP1 通过与肌醇1，4，5-磷酸三酯受体（inositol 1,4,5-trisphosphate receptor，IP3R）相互作用，调节钙离子从内质网释放，从而触发细胞凋亡[13]。BAP1 还通过多梳蛋白抑制复合物2（polycomb repressive complex 2，PRC2）参与许多基因的表观遗传学调控，具有潜在的治疗作用[16]，因为BAP1 的缺失会提高肿瘤细胞对PRC2 抑制剂的敏感性，而PRC2 抑制剂可抑制肿瘤细胞生长和侵袭[17]。他泽司他（Tazemetostat）是一种口服的zeste 2 多梳抑制复合物2 亚基增强子（enhancer of zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit，EZH2）选择性抑制剂，在一些实体肿瘤中显示出了抗肿瘤活性。他泽司他治疗BAP1 失活的MPM 的Ⅱ期临床试验（NCT02860286）结果显示，治疗第12 周的疾病控制率（disease control rate，DCR）为54%，没有患者获得完全缓解，2 例患者获得部分缓解[18]。

1.2 NF2

NF2编码的Merlin 蛋白可负向调节受体依赖性有丝分裂信号和下游磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphoinositide 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）活性，并激活Hippo 通路[19]。通常认为NF2 表达缺失是驱动间皮瘤癌变的因素[20]，但小鼠模型中发现，通常需要同时合并其他突变，间皮瘤才能发生癌变，如NF2；CDK4a 抑制剂/替代性读码框（inhibitor of CDK4a/alternative reading frame，INK4a/ARF）或NF2；p53[21]。Merlin 通过抑制cullin 4A-RING E3 泛素连接酶（cullin 4A-RING E3 ubiquitin ligase，CRL4）-DDB1 和CUL4 相关因子1（DDB1 and CUL4 associated factor 1，DCAF1）来调控致癌基因的表达，从而稳定大肿瘤抑制激酶1/2（large tumor suppressor kinase 1/2，LATS1/2）的表达，而LATS1/2又会抑制Hippo 通路的两个下游效应因子——转录辅助激活因子Yes 相关蛋白（Yes-associated protein，YAP）和PDZ 结合基序转录共激活因子（transcriptional co- activator with PDZ- binding motif，TAZ）的表达[22]。在许多YAP 异常激活的间皮瘤标本中能够观察到Hippo 通路相关因子的突变，如LATS1/2[10,23]。此外，间皮瘤细胞系中LATS2和NF2基因共失活可导致细胞接触抑制丧失、Hippo 和雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信号通路异常，并与对PI3K/AKT/MTOR 通路抑制剂更高的敏感性有关[24]。在体外实验中发现，激活间皮瘤中常见的YAP 或抑制YAP 下游靶点Rho 相关激酶（Rho-associated kinase，ROCK）的活性，或通过维替泊芬破坏YAP 与转录增强相关结构域（transcriptional enhanced associate domain，TEAD）转录因子的相互作用，能够抑制间皮瘤细胞的增殖和侵袭[25-26]。

1.3 CDKN2A

CDKN2A可编码2 个细胞周期调节因子p16INK4a和p14ARF[27-28]。p16INK4a可抑制细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）4/6 依赖性视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，RB）的磷酸化，而p14ARF可阻止小鼠双微体扩增基因（mouse double minute 2，MDM2）降解p53[28]。研究显示，不足10%的间皮瘤可发生肿瘤蛋白p53（tumor protein p53，TP53）突变[29]，并与较差的预后相关[10]。由于约45%的间皮瘤患者存在CDKN2A基因表达缺失[29]，有研究对CDK4/6 抑制剂——帕博西尼（Palbociclib）在间皮瘤中诱导细胞周期阻滞及细胞凋亡的功能进行探讨，结果显示，帕博西尼可引起AKT磷酸化，与PI3K/AKT/MTOR抑制剂联合使用时能协同抑制肿瘤细胞增殖[30]。

1.4 其他基因突变

目前，多数研究集中在更为常见的上皮样间皮瘤中，关于罕见但更具侵袭性的肉瘤样亚型的研究则较少。一项研究显示，磷酸酶张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）或TP53表达缺失促进了非上皮样间皮瘤的进展，并激活了PI3K 和丝裂原活化蛋白激酶的激酶（mitogenactivated protein kinase kinase，MEK）/细胞外信号调节激酶（extracellular signal- regulated kinase，ERK）/促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路[31]。因此，联合使用MEK 抑制剂——司美替尼（Selumetinib）和PI3K 抑制剂——AZD8186 能抑制肿瘤细胞的生长并提高小鼠存活率[31]，这为肉瘤样间皮瘤的治疗提供了一种新的潜在靶向治疗策略。其他针对肉瘤样间皮瘤的研究也发掘出了更多的潜在治疗靶点，例如赖氨酰氧化酶样蛋白2（lysyl oxidase like 2，LOXL2）（一种上皮-间充质转化标志物）和T 细胞活化的V 型结构域免疫球蛋白抑制因子（V-set immunoregulatory receptor，VISTA）（一种免疫检查点）在肉瘤样间皮瘤中过表达[32]，而上皮-间充质转化相关基因的差异表达提示该亚型患者的预后不良[33]。另有研究显示，肉瘤样MPM 似乎对抑制Wee 1（G2/M 细胞周期检查点的一个组分）和ROCK 的相关药物更敏感[33]。

1.5 表观遗传失调

在多种肿瘤中，组蛋白的翻译后修饰和DNA甲基化经常发生改变。有研究显示，在间皮瘤中存在肿瘤抑制基因CDKN2A、结肠腺瘤性息肉病（adenomatous polyposis coli，APC）、细胞周期蛋白D2（cyclin D2）和Ras 相关区域家族成员1（Ras association domain family member 1，RASSF1）启动子的高度甲基化和DNA 甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）表达上调，还存在SET 结构域分叉组蛋白赖氨酸甲基转移酶1（SET domain bifurcated histone lysine methyltransferase 1，SETDB1）、含有SET 结构域2 的组蛋白赖氨酸甲基转移酶（SET domain containing 2, histone lysine methyltransferase，SETD2）突变[34]。这些结果为使用靶向组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）的特异性抑制剂（histone deacetylase inhibitor，HDACi）提供了理论依据。HDACi 具有多种抗肿瘤作用，包括拮抗细胞周期、抑制新生血管生成、促进细胞凋亡和抗炎活性[35]。在一项纳入13 例间皮瘤患者的Ⅰ期临床试验中，一种HDACi——伏立诺他（Vorinostat）在2例患者中显示出部分应答[36-37]，但随后纳入650 例间皮瘤患者的Ⅲ期临床试验结果显示，OS 并没有改善[38]。一种新型HDACi——曲古抑菌素A（trichostatin A，TSA）及其类似物，在与DNMT 抑制剂地西他滨和免疫治疗联合使用时显示出活性[39]。体外研究表明，BAP1 表达缺失可影响间皮瘤细胞对HDACi 的敏感性[40]，提示患者分层可能有助于识别治疗应答的人群。此外，地西他滨还可能通过上调p21 的表达抑制间皮瘤细胞的增殖，而不依赖于其对DNMT 的影响[41]。

2 间皮瘤细胞不受调控的增殖

2.1 黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）

FAK 是一种调节肿瘤细胞存活、增殖、迁移和侵袭的酪氨酸激酶。体外研究表明，FAK 在许多间皮瘤细胞中表达上调，而抑制FAK 可抑制细胞增殖并抑制形成锚定非依赖性集落的能力[42]，因此，FAK 抑制剂BI853520 可抑制体内原位肿瘤的生长[43]。由于Merlin 可以通过减弱FAK 的磷酸化来抑制细胞迁移和侵袭[44]，可以预测，Merlin 在间皮瘤中低表达会增加肿瘤细胞对FAK 抑制剂的敏感性[45]。一项Ⅰ期临床试验结果显示，FAK 抑制剂GSK2256098 延长了Merlin 阴性表达间皮瘤患者的中位无进展生存期（progression-free survival，PFS）[46]。一项Ⅰb 期研究纳入了34 例患者，均接受GSK2256098 联合MEK 抑制剂曲美替尼治疗，其中Merlin 阴性表达的间皮瘤患者的PFS 较Merlin阳性表达患者更长[47]。基于此，FAK 抑制剂Defactinib 的Ⅰ期临床试验纳入了344 例Merlin 低表达的间皮瘤患者，但没有观察到生存改善[48]。

2.2 c-Met

c-Met是一种对细胞增殖和迁移很重要的受体酪氨酸激酶，在间皮瘤中过表达[49]。体外和体内研究表明，Tivantinib（ARQ 197）可靶向c-Met并抑制PI3K，从而抑制肿瘤细胞迁移，减缓肿瘤细胞生长[50]。Tivantinib 联合培美曲塞和卡铂/顺铂的Ⅰ/Ⅱ期临床试验正在MPM 患者中进行（NCT02049060）。

3 血管异常增生

大多数实体肿瘤通过促进新生血管生成的方式促进肿瘤发生发展[51]。血管生成信号对间皮瘤细胞的生长很重要，间皮瘤组织和多种间皮瘤细胞系中高表达促进血管生成的信号分子[52-53]，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纤维细胞生长因子1（fibroblast growth factor 1，FGF1）、转化生长因子-β（transforming growth factorβ，TGF-β）、血小板衍生生长因子（platele derived growth factor，PDGF）和血小板衍生生长因子受体（platele derived growth factor receptor，PDGFR）β。研究显示，肿瘤微血管密度高提示预后较差，目前，血管生成抑制剂已用于间皮瘤的治疗[54-57]。沙利度胺是一种血管生成抑制剂，其在多种肿瘤的治疗中疗效显著，但在MPM 的Ⅲ期临床试验中没有显示生存获益[58-60]。尼达尼布（Nintedanib）是一种针对血管内皮生长因子受体13（vascular endothelial growth factor receptor 13，VEGFR13）、成纤维细胞生长因子受体13（fibroblast growth factor receptor 13，FGFR13）、PDGFRα/β和Src 家族成员的酪氨酸激酶抑制剂，在Ⅱ期临床试验中与培美曲塞/顺铂联合使用可延长MPM 患者的PFS 和OS[56]，但未能在随后的Ⅲ期临床试验中得到验证[55]。贝伐珠单抗是一种人源化的抗VEGFA单克隆抗体，在一项纳入448例晚期MPM 患者的Ⅲ期MAPS 试验中，其将晚期MPM患者的中位OS从16.1个月延长至18.8个月[61]，这使得贝伐珠单抗被美国国立综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）指南推荐用于不可切除的MPM的一线治疗。

4 代谢异常

4.1 内质网应激

为了润滑胸膜腔，间皮细胞需产生大量的细胞表面糖蛋白，这些蛋白质在内质网中折叠，因此功能性内质网很重要。由于对蛋白质分泌需求较高，增加了蛋白质错误折叠率，进而引起了内质网应激，是促进MPM 进展和治疗耐药的关键机制[62]。内质网应激反应的生长停滞和DNA 损伤诱导基因34（growth arrest and DNA damage-inducible gene 34，GADD34）在肉瘤样间皮瘤中的表达低于上皮样间皮瘤，而高水平的内质网应激依赖转录因子C/EBP 同源蛋白（C/EBP- homologous protein，CHOP）提示预后不良[63]。有研究显示，在间皮瘤细胞系[64]和肿瘤组织[65]中内质网分子伴侣葡萄糖调节蛋白78（glucose- regulated protein 78 kD，GRP78）[亦被称为免疫球蛋白重链结合蛋白（binding immunoglobulin protein，BiP）]的表达增加。因此，在临床前模型中，有研究者对间皮瘤中内质网应激反应的调节进行了研究。例如，蛋白酶体抑制剂硼替佐米和表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）（一种绿茶多酚）在间皮瘤细胞系中触发内质网应激依赖性细胞死亡[65-66]。此外，一种特异性针对BiP 的内质网应激诱导剂HA15[67]可通过CHOP 依赖途径，增加间皮瘤细胞中已存在的高内质网应激水平，从而诱导细胞死亡并破坏患者来源的异种移植物中间皮瘤细胞的生长[65]。

4.2 营养应激

营养应激也会影响间皮瘤的生长，如抑制糖酵解途径的关键成分6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2，6-双磷酸酶3（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2, 6-biphosphatase 3，PFKFB3）可以产生抗间皮瘤作用，部分通过诱导内质网应激导致间皮瘤细胞死亡[68]。由于精氨酸琥珀酸合成酶1（argininosuccinate synthetase 1，ASS1）表达缺失，间皮瘤细胞通常是精氨酸营养缺陷型，基于这一现象开展了基于ADIPEG20 的Ⅱ期研究，ADI-PEG20 是一种精氨酸降解剂，可使间皮瘤患者循环精氨酸耗竭，从而改善PFS[69-70]。一项Ⅰ期TRAP 试验结果显示，ADIPEG20 联合培美曲塞/顺铂化疗治疗双相型和肉瘤样型MPM 的疾病控制率为94%[71]。一项纳入386例非上皮样间皮瘤患者的Ⅱ/Ⅲ期ATOMIC-Meso（NCT02709512）研究正在进行中。

5 免疫微环境改变

间皮瘤组织中可检测到肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）、巨噬细胞和自然杀伤细胞[72]，调节性T 细胞（regulatory T cell，Treg）[73]和M2型巨噬细胞[74]导致的免疫抑制微环境可导致间皮瘤。细胞毒性CD8+T 淋巴细胞浸润与更好的预后相关[72]，高水平的“促瘤”M2型巨噬细胞往往提示更短的生存期[75]。在MPM 中，免疫检查点程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）表达上调和存在的肉瘤样成分均与间质TIL 的增加有关。如果TIL增加是以高CD8+和低CD4+为特征，则预示着预后不良[76]，这些特点为免疫调节提供了线索。

6 小结与展望

与多种实体瘤不同，间皮瘤的特点是广泛存在的抑癌基因缺失及突变、缺少明确的驱动基因表达，因此，缺少合适的治疗靶点。既往未被认识到的肿瘤基因组异常导致的肿瘤进展和抗肿瘤药物耐药过程中出现的遗传学改变、异常血管生成、代谢异常和免疫微环境改变，以及由此衍生出相应的脆性和互相关联环节，为MM 发生发展的病理生理学提供了新的研究方向。探索以肿瘤抑制基因低表达为主要特点的MM 的新型治疗方法有重要意义，未来基于RNA、蛋白质组学分析以及功能基因组学，可为MM 以生物标志物为指导的精准医学发展带来新的希望。