非小细胞肺癌小分子的靶向治疗研究进展

Research Progress on Small Molecules Targeted Therapy in Non-Small Cell Lung Cancer

摘要: 肺癌是全球范围内癌症首位致死率的恶性肿瘤，其中主要为非小细胞肺癌(NSCLC)。肺癌各类小分子靶标已经成为靶向药物研发和临床治疗的研究热点，以表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)等为代表的分子靶向药物通过阻止重要细胞信号传递，遏制肿瘤细胞生长增殖从而控制癌症进展。本文主要综述目前NSCLC中明确的分子途径及相应分子靶向治疗药物的进展。

Abstract: Lung cancer is a malignant tumor with the highest mortality in the world, and non-small cell lung cancer (NSCLC) is the most common type. There are more and more researches on molecular targets for lung cancer, leading to the rapid development of various molecular targeted drugs. Molecular targeted drugs such as epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors (EGFR- TKI) block important pathways that drive cancer progression and achieve long-term disease control. This review summarizes the most important molecular pathways in NSCLC and describes the development of therapeutic drugs against these targets.

1. 引言

肺癌是全世界发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。根据全球癌症统计报告 [1]，全球肺癌新发病例数达220万，占新发病例总数的11.4%，是男性患者中发病率最高的恶性肿瘤，全球肺癌死亡占癌症死亡总数的18.0%，是癌症致死的首位原因。肺癌在中国是发病率和死亡率第一的癌种，新发病数82万，占中国癌症新发病例总数的17.9%，中国肺癌死亡人数占癌症死亡总数的23.8% [1] [2]。

原发性肺癌可根据组织学分为85%的非小细胞肺癌和15%的小细胞肺癌(Small cell lung cancer, SCLC)。肺腺癌(Lung adenocarcinoma, LUAD)和肺鳞状细胞癌(Lung squamous cell carcinoma, LUSC)是NSCLC主要的两种细胞分型。相对于SCLC，NSCLC的恶性程度低，早期缺乏特异性症状和体征，导致大多患者在确诊时已发生局部进展或出现远处转移，预后不良。

手术切除、化学疗法和放射疗法是肺癌传统的治疗方式，但化学疗法和放射疗法由于缺乏特异性，取得一定疗效的同时也给患者带来骨髓抑制、胃肠道反应和局部炎症等不良反应。近年来，随着分子生物学技术的发展，肺癌的特异性小分子靶向治疗逐渐成为重要的治疗手段。对于转移性NSCLC，以铂类为基础的化疗方案或对存在驱动基因(Driver gene)突变的患者进行靶向治疗已成为标准治疗 [3] [4] [5]。正确筛查肿瘤患者的基因突变是个体化治疗方案的前提，与传统治疗对比，靶向治疗显著提升突变阳性NSCLC的客观缓解率(Objective response rate, ORR)和无疾病进展时间(Progression free survival, PFS) [6] [7]，所以肺癌的分子学发病机制研究进展对特异性分子改变的靶向治疗意义重大。因此，NSCLC驱动基因作为分子靶点是目前研究的重点，已发现的NSCLC发生的突变包括表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor, EGFR)、间变性淋巴瘤激酶(Anaplastic lymphoma kinase, ALK)、C-ros原癌基因1酪氨酸激酶(C-ros oncogene 1 receptor kinase, ROS1)、鼠类肉瘤病毒癌基因(Kirsten rat sarcoma viral oncogene, KRAS)、鼠类肉瘤病毒癌基因同源物B1 (V-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1, BRAF)、转导重排基因(Rearranged during transfection, RET)、间质–上皮细胞转化因子(Mesenchymal epithelial transition factor, MET) NTRK1和HER2等，以分子靶向药物受体酪氨酸激酶抑制剂(Receptor-tyrosine kinase inhibitor, TKI)等为代表的靶向精准治疗药物逐渐成为研究热点 [8]。本文总结了NSCLC靶向治疗相关的主要驱动基因如EGFR突变、ALK易位、ROS1重排和BRAF突变的病理学机制以及以其为靶点的靶向治疗药物研究进展。

2. 表皮生长因子受体

EGFR属于密切相关的生长因子受体酪氨酸激酶家族，位于各种上皮细胞的细胞膜表面，该家族主要成员包括EGFR (HER1)、HER2、HER3、HER4。EGFR基因定位于人类7号染色体p11.2，包含28个外显子，可编码1186个氨基酸。

2.1. 表皮生长因子受体的组成

EGFR由胞外区、跨膜区、胞内区三个部分组成，具体构成与功能见表1 [9]。

Table 1. The composition and function of epidermal growth factor receptor

表1. 表皮生长因子受体组成及功能

EGFR的配体主要有表皮生长因子(EGF)、转化生长因子-(TGF-)、结合肝素的EGF、双调蛋白、B-cellulin等。正常状况下EGFR结合EGF配体后，受体二聚化，酪氨酸激酶活性增强，胞内区的酪氨酸残基在激酶作用下磷酸化，激活下游多种信号转导通路，使细胞生长增殖。但EFGR突变后，EGFR信号通路的激活不再依赖于配体与EGFR的结合，因此持续激活的EGFR信号通路驱动癌症的进展。

2.2. 表皮生长因子受体通路的分类

EGFR通路主要包括Ras-Raf-MEK-ERK/MAPK、PI3K-AKT/PKC-NF-KB通路、JAK-STAT通路等 [8]，见图1。这些信号通路通过级联反应介导细胞增殖、分化、转化等多种过程。

Figure 1. EGFR signaling pathway in NSCLC

图1. NSCLC中EGFR主要信号通路

2.3. 表皮生长因子受体基因突变类型

EGFR基因突变主要发生在酪氨酸激酶结构域(TK)的18~21号外显子上。EGFR基因突变常见于亚裔非吸烟的女性NSCLC患者。目前NSCLC中总人群EGFR突变率为10%~28%，而亚洲人群EGFR有高达50%的突变率。常见EGFR突变见表2，临床最常见的突变类型是19号外显子LREA缺失(19缺失)和21号L858R点突变(21点突变) [10]。

Table 2. Common EGFR mutations in NSCLC

表2. NSCLC中常见EGFR突变类型

2.4. 表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂的作用机制

一、二代EGFR-TKI通过与ATP可逆性竞争结合EGFR酪氨酸激酶位点，阻断信号通路传递，抑制肿瘤细胞生长增殖且诱导其凋亡。在一、二代EGFR-TKI治疗后进展的NSCLC患者中，仍有超过50%的患者发生T790M耐药突变 [10]。T790M突变是发生在EGFR基因上的二次突变，突变后因形成空间位阻造成一、二代EGFR-TKI与位点的结合困难，无法发挥其竞争性抑制作用。同时在L858R/T790M双重突变中，EGFR对ATP的亲和力显著增强，可逆性EGFR-TKI抑制作用的效价降低而产生耐药。第三代TKI通过与EGFR催化域ATP结合位点边缘的CYS-797不可逆地共价结合，从而突破T790M突变造成的空间位阻效应和与ATP竞争结合这两个局限，最终高效选择出EGFR突变和T790M突变。

2.5. 靶向表皮生长因子受体的NSCLC治疗药物

2.5.1. 第一代EGFR-TKI

第一代EGFR-TKI如吉非替尼(Gefitnib)、厄洛替尼(Erlotinib)和埃克替尼(Icotinib)，与EGFR可逆性结合。目前一代EGFR-TKIs已作为EGFR突变晚期NSCLC患者的标准一线治疗模式。其中，埃克替尼是我国自主研发的新型口服靶向EGFR-TKI。EGFR突变患者发生脑转移的概率较大，研究 [11] 发现EGFR突变并脑转移NSCLC患者使用厄洛替尼疗效较好，可能是因为厄洛替尼的血脑屏障透过率更高。

2.5.2. 第二代EFGR-TKI

第二代EGFR-TKI是一种强效，多为多靶点的小分子药物，通过EGFR不可逆共价键结合抑制HER家族其他成员(如HER2、HER4)的活性，包括阿法替尼(Afatinib)和达克替尼(Dacomitinib)等。阿法替尼的选择性好，血脑屏障透过率高，可作为EGFR突变伴有脑转移NSCLC患者的治疗药物 [12]。阿法替尼的主要不良反应为腹泻、口腔炎、皮疹和甲沟炎，减小剂量是降低常见不良反应的发生率的常用治疗方式。长期使用第二代EGFR-TKI后，最终仍会发生耐药，疾病继续进展。

2.5.3. 第三代EGFR-TKI

第三代EGFR-TKI是选择性高的不可逆TKI，尤其适用于T790M突变，如奥西替尼(Osimertinib)，但最终结局也会产生耐药。奥西替尼的耐药机制主要包括EGFR发生C797S突变、MET等促癌基因异常、HER2扩增等旁路突变和组织学转变等。常见不良反应包括胃肠功能紊乱、丘疹和间质性肺病。阿美替尼(Almonertinib)是我国自主研发的首个获批创上市的新型第三代EGFR-TKI，于2020年3月正式获批 [13]。我国自主研发的伏美替尼(Furmonertinib)在2021年随即获批上市 [14]。第三代EGFR-TKI可通过血脑屏障，也用于治疗他突变亚型，以奥希替尼为主的三代TKIs在EGFR突变晚期NSCLC治疗中的确切疗效及良好的安全性，尤其在中枢神经系统转移和19缺失突变的患者中具有显著优势，美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)和欧洲肿瘤医学会(European Society for Medical Oncology, ESMO)等多国指南均将第三代靶向药物奥希替尼作为NSLCL一线治疗首选推荐的药物 [3] [4]。

2.5.4. 第四代EGFR

抑制剂首个提出的第四代EGFR抑制剂EAI045是针对T790M及C797S突变设计的变构抑制剂，对于具有二聚体缺陷的EGFR突变有更强的活性 [15]。EAI045可用于治疗出现前三代EGFR-TKI耐药的NSCLC进展患者，目前仍处于临床试验阶段。针对前三代EGFR-TKI耐药后出现的EGFR三重突变(Del19/T790M/C797S或L858R/T790M/C797S)，目前有许多不同机制的新型药物，如BLU945 (NCT04862780)、BLU-701 (NCT05153408)、抗体偶联药物U3-1402 [16] 和非共价ATP竞争性抑制剂CH7233163 [17] 等正处于广泛的临床前研究与临床试验阶段。

联合治疗可用于延缓EGFR基因突变阳性患者单用EGFR-TKI产生的耐药，包括联合化学治疗、放射治疗、免疫治疗以及抗肿瘤血管药物治疗等。考虑到联合治疗获益和不良反应风险均上升，故一线EGFR-TKI单药治疗仍作为EGFR基因突变阳性患者的首选。但EGFR-TKI对于携带EGFR20号外显子插入突变的患者疗效欠佳，化学治疗仍作为其一线治疗方案 [18]。

3. 间变性淋巴瘤激酶

ALK基因融合于2007年被证实为非小细胞肺癌的驱动基因 [19]，主要机制是肿瘤细胞的活化与过表达。有研究表明，在50~60岁、不吸烟人群或少量吸烟人群、实性或黏液性腺癌、低分化患者中常见 [20]。ALK基因属于胰岛素受体家族，位于2号染色体的p23，编码酪氨酸激酶 [21]。ALK蛋白由胞外配体区、跨膜区和胞内酪氨酸激酶区组成。

3.1. 间变性淋巴瘤激酶基因突变的分类

点突变、融合突变和过度表突变是ALK基因主要突变形式。研究发现，目前在多于90个融合基因的ALK阳性NSCLC中，最常见的融合发生于ALK基因的20~29号外显子与棘皮动物微管相关类蛋白(Echinoderm microtubule-associated protein like 4, EML4-ALK)基因的1~13号外显子，发生率占5%~6% [19]。EML4-ALK基因融合导致编码跨膜酪氨酸激酶受体的ALK基因持续表达，从而持续激活ALK酪氨酸激酶区及下游Ras/MAPK、PI3K/AKT和JAK/STAT等信号通路，促进细胞增殖和分化，产生癌变 [22]。ALK基因重排患者对EGFR-TKIs治疗不敏感，而EML4-ALK作为ALK抑制剂的靶点在ALK阳性NSCLC患者的疗效得到证实 [23]，目前TKI是ALK融合基因阳性NSCLC患者的一线辅助治疗方法 [3]。

3.2. 间变性淋巴瘤激酶融合阳性的NSCLC靶向治疗药物

3.2.1. 第一代ALK-TKI

克唑替尼(Crizotinib)是第一代口服小分子靶向ALK-TKI，直接抑制ALK基因突变，对ROS1和c-MET也有较好的作用，于2013年被我国推荐为ALK阳性NSCLC患者的一线药物治疗 [24]。但克唑替尼较难透过血脑屏障，患者发生脑转移的概率高。多数ALK阳性NSCLC患者在用药1~2年后产生耐药，疾病继续进展。ALK-TKI耐药主要由于继发性耐药突变和旁路激活，继发性耐药突变包括ALK基因扩增和ALK基因二次突变。其中，ALK激酶区二次突变的L1196M突变和G1202R突变是克唑替尼和第二代ALK-TKI最常见的耐药机制 [25]。

3.2.2. 第二代ALK-TKI

主要包括色瑞替尼(Ceritinib)、阿来替尼(Alectinib)、恩沙替尼(Ensartinib)。第二代ALK-TKI血脑屏障穿透性更好，且可选择性抑制克唑替尼耐药突变，临床上疗效优于一代。其中恩沙替尼于2020年11月19日由中国国家药监局(National Medical Products Administration, NMPA)获批上市 [26]，是中国自主研发的一种新型强效、高选择性的第二代ALK抑制剂，适用于对克唑替尼不耐受和对克唑替尼耐药NSCLC患者，疗效和安全性均较第一代提升。恩沙替尼常见不良反应主要为皮疹、恶心、瘙痒等，3级及以上不良反应发生率较低，可以通过减量或停药等措施缓解大部分不良反应。

3.2.3. 第三代ALK-TKI

劳拉替尼(Lorlatinib)于2018年11月2日被美国FDA批准上市 [27]。劳拉替尼是ATP竞争性小分子ALK及ROS1的高选择性双靶点抑制剂，血脑屏障透过率高，适用于ALK阳性的转移性NSCLC，以及前两代ALK-TKI治疗后仍出现疾病进展的NSCLC。其常见不良反应为高胆固醇血症、高甘油三酯血症、外周神经病变及周围水肿等，减量或停药后可恢复。

4. C-ros原癌基因1酪氨酸激酶

ROS1是一种定位于人类6号染色体的q22的原癌基因，属于受体酪氨酸激酶中的胰岛素受体家族。ROS1融合蛋白通过影响细胞迁徙和浸润，改变正常的细胞生理功能，从而诱发癌变，而正常肺组织中不表达ROS蛋白 [28]。ROS1基因重排在NSCLC中发生率中为1%~2%，远低于EGFR突变和ALK融合，好发于年龄较轻、无吸烟史的亚裔肺腺癌女性和EGFR及ALK野生型的肺腺癌患者中 [29] [30]。

靶向C-ros原癌基因1酪氨酸激酶的治疗药物

ROS1重排患者与ALK阳性患者具有很多相似特征，ALK与ROS1激酶结构域有49%同源性氨基酸序列，在ATP结合位点的同源性高达77%，故大多数ALK-TKI也能被用于治疗ROS1阳性的NSCLC [31]。第一代ALK-TKI克唑替尼是首先被研究用于治疗ROS1阳性的NSCLC，是ROS1阳性的晚期NSCLC治疗I级推荐。ROS1阳性的NSCLC患者使用克唑替尼之后仍然不可避免产生耐药，主要耐药机制为ROS1基因的G2032R突变和旁路激活。由于克唑替尼的低血脑屏障透过率和耐药性，新型TKI针对克唑替尼的不足进一步发展。恩曲替尼更容易通过血脑屏障。劳拉普尼和洛普替尼(Repotrectinib)等可用于治疗克唑替尼的突变耐药 [32] [33]。目前，Talectrectinib (AB-106/DS-6051b)等ROS1抑制剂正在处于临床试验阶段 [34]。

5. 鼠类肉瘤病毒癌基因同源物B1

BRAF基因位于人类7号染色体的q34，是EGFR信号通路KRAS下游丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)通路的关键分子。BRAF基因编码出的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶参与Ras-Raf-MEK-ERK/MAPK途径参与调控细胞生长、分裂分化、增殖和凋亡 [35]。BRAF基因突变起初发现于黑色素瘤，在黑色素瘤中的突变率超过60% [36]。BRAF在NSCLC中突变率为1.5%~3.5%，突变与肿瘤的不良预后相关。在所有BRAF基因突变中，V600突变约占50%，其中最常见类型为V600E突变 [37]。相较于鳞癌，BRAF的V600E突变常见于肺腺癌中，突变率为1%~2% [38]。通过对比研究 [39]，男女比例和吸烟状态等因素的差异对NSCLC中的BRAF突变的影响仍无定论。

靶向鼠类肉瘤病毒癌基因同源物B1的治疗药物

因为治疗黑色素瘤使用BRAF抑制剂已有先例，BRAF突变的NSCLC的治疗方案可在此基础上进一步研究。BRAF丝氨酸-苏氨酸激酶突变抑制剂维莫非尼(Vemurafenib)、达拉非尼(Dabrafenib)等单药治疗在BRAF的V600突变NSCLC患者中的疗效已被证实 [39]。BRAF和MEK双靶点联合抑制可协同增强细胞凋亡作用并延缓耐药的发生，且研究 [40] 证实达拉非尼联合曲美替尼治疗BRAF的V600E突变型NSCLC安全有效，同时联合治疗还能够延缓因单用BRAF抑制剂引起的获得性耐药。NCCN以及多国指南 [3] [4] [5] 均建议对NSCLC患者进行BRAF突变检测，并推荐达拉非尼联合曲美替尼这一联合靶向用药方案用于BRAF的V600E突变NSCLC患者。

6. 总结与展望

因为靶向药物的飞速进展，常规治疗中的化学药物地位降低，而放射治疗、化学治疗和靶向治疗的安全性与耐药性问题，又促进了免疫治疗的发展。靶向治疗的药物极大地提升了驱动基因突变NSCLC患者的生命质量，但仍有超过50%的NSCLC患者没有治疗的分子靶向药物。目前，已获批用于NSCLC免疫治疗的药物包括程序性死亡受体1 (Programmed death 1, PD-1)抑制剂纳武利尤单抗(Nivolumab)、帕博利珠单抗(Pembrolizumab)等，程序性死亡配体-L1 (Programmed death ligand-1, PD-L1)抑制剂阿替利珠单抗(Atezolizumab)、度伐利尤单抗(Durvalumab)等和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 (Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)抑制剂伊匹木单抗(Ipilimumab)等。血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)通路是肿瘤细胞发生侵袭与转移的机制之一，孟雨菡等 [41] 通过以VEGF为靶点构建融合蛋白验证了VEGF抑制肿瘤外周血管及抗肿瘤活性。以贝伐珠单抗为代表的抗血管生成药物在NSCLC的治疗中也发挥重要作用。面对多种治疗药物的选择，随之而来的即有选择免疫治疗与靶向治疗的时机、两种及以上药物的联合使用等等问题，比如免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitors, ICIs)与奥希替尼联合使用时序贯和联用时出现的严重免疫相关反应 [42] [43]。

目前，因识别驱动基因对肺癌发生与治疗的关系，靶向药物治疗肺癌取得了长足的进展，其中主要以EGFR、ALK、ROS1、BRAF等为靶点的治疗药物受到指南推荐。其他靶点治疗药物的临床研究也广泛开展，首款以KRAS G12C为靶点的抑制剂Sotorasib于2021年5月29日被美国FDA宣布加速批准上市 [44]。对驱动基因结构、功能的认知和对靶向药物临床合理使用的探索有助于NSCLC的治疗，而新靶点的靶向药物以及药物的耐药性仍是未来新药研发的重点。

基金项目

国家自然科学基金资助项目(81673340)；大学生创新创业训练计划项目(J1310032，非小细胞肺癌的组织分子病理学分析及其应用202210316256)。

NOTES

^*共一作者。

^#通讯作者。