介绍
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是全球第六大常见癌症，每年新增50多万例[1]. 尽管手术、放疗（RT）和/或化疗（CT）等治疗策略有所改进，但晚期（III/IV）HNSCC患者由于局部复发，预后仍很不理想[2,3]. 使用CT（顺铂/卡铂单独或与5-氟尿嘧啶（5-FU）、甲氨蝶呤或紫杉醇和/或RT联合使用的随机试验表明，局部控制或生存率增加，并通过消除隐匿转移来预防后续转移，尽管癌症患者的剂量限制性毒性或心力衰竭风险增加限制了其临床应用[4-6]. 因此，针对HNSCC的分子靶向治疗的发展是主要的重点。
多种表观遗传和遗传事件，包括细胞周期、生长和信号、运动、凋亡、血管生成和microRNAs调控因子的异常表达和/或功能，与HNSCC的发病机制有关，并构成合理的治疗靶点。表观基因组学、基因组学、蛋白质组学、生物信息学的进展以及对这一知识的整合为我们提供了对调节细胞功能、细胞内和细胞间通信以及肿瘤-宿主相互作用的信号通路和网络的整体理解。包括EGFR、Ras、NFκB、Stat、Wnt/β-catenin、TGF-β和PI3-K/AKT/mTOR通路在内的信号级联的放松调控有助于HNSCC的发展[7]. 在这里，我们将讨论关于不同信号通路和网络之间的交叉对话的新信息如何有助于理解HNSCC单靶向治疗的有限疗效。反过来，可以利用这些知识开发新的多分子靶向治疗HNSCC的策略。
HNSCC的分子靶向治疗
目前正在开发几种针对HNSCC的分子靶向疗法。HNSCC中解除管制的信号通路和靶向关键成分的药物如图所示综述了这些抑制剂针对表皮生长因子受体（EGFR）、血管内皮生长因子（VEGF）和AKT调节的重要途径的临床疗效[8-14]. 关于这些抑制剂的抗增殖特性，无论是作为单一药物还是与CT/RT联合使用，已经获得了大量的临床前体外和体内数据。将这些药物纳入早期和/或晚期HNSCC的联合治疗方案中可能会提高疗效。因此，一些靶向药物正在HNSCC进行临床试验，许多I/II期研究已经完成，一些III期研究正在进行中。这些试验的有限疗效和HNSCC患者的意外毒性强调了将体外研究结果转化为疾病管理临床的困难。
HNSCC中的信号通路经常被解除调控，涉及的分子靶点及其作为潜在抗癌药物的相应抑制剂.
EGFR抑制剂：临床挑战
EGFR信号的激活是HNSCC抵抗RT和/或CT的机制之一，使其成为最合理的治疗靶点[15-17]. 在配体结合（EGF或TGFα）时，EGFR与Erb家族其他成员（Her2/neu、Erb3、Erb4）形成同二聚体或异二聚体，并激活下游信号级联Ras/Raf/MAPK和PI3K/Akt/mTOR通路（图). 这些信号事件的激活负责调节关键的致瘤过程，如增殖、抑制凋亡、细胞粘附/运动、生长和存活。针对EGFR、西妥昔单抗、pertuzumab、panitumumab和trastuzumab细胞外结构域的单克隆抗体，用作单一治疗的抑制剂，其疗效有限。在一项I/II期试验中，西妥昔单抗与5-FU和卡铂/顺铂联合治疗复发性HNSCC显示生存率增加，无累积毒性[18]. 西妥昔单抗作为肿瘤特异性放射增敏剂[19,20]. 西妥昔单抗对EGFR的抑制显著降低了SCC异种移植人体模型分馏RT期间的肿瘤重新计数[21]. 相比之下，化疗放射（CRT）和西妥昔单抗治疗HNSCC的试验显示了不良反应和退出试验[22]. 人源化抗体帕尼通单抗和曲妥珠单抗克服了西妥昔单抗的剂量依赖性毒性，但免疫原性和有效性较差。此外，曲妥珠单抗治疗HNSCC的临床试验报告了正在接受治疗的患者的心肌病。ErbB2抑制已被证明通过调节BCL-xL和-xS的比率激活线粒体凋亡，从而导致心肌病[23]但曲妥珠单抗诱发心肌病的确切机制尚不清楚。与单克隆抗体不同，酪氨酸激酶抑制剂（TKIs），如吉非替尼、厄洛替尼和拉帕替尼，可阻断EGFR的ATP口袋，从而抑制磷酸化和下游信号转导。一项多中心研究表明，厄洛替尼在预处理的HNSCC中具有良好的耐受性，延长了无病生存期[24].
尽管在90%以上的HNSCC中观察到EGFR过度表达，但只有一部分肿瘤对EGFR抑制表现出临床意义的反应[25,26]. EGFR抑制剂反应失败的潜在原因包括：不依赖于EGFR的Ras/Raf/MAPK、STAT3和PI3-K/AKT/mTOR信号通路在缺氧等其他刺激下的组成性激活，Ras公司激活或PTEN公司突变和抑制。HNSCC中EGFR变异体III（EGFRvIII）的存在也负责下游信号的组成激活和单克隆抗体对EGFR抑制的抵抗[27]. 获得性抗西妥昔单抗伴随着EGFR内化/降解的放松调控以及随后的EGFR依赖性HER3激活[28]. 厄洛替尼/吉非替尼对EGFR的抑制作用被上皮-间质转化所克服[29]. 最近，Hadad等人[30]提出了Delta-crystallin增强子结合因子1调节HNSCC细胞间充质表型和对厄洛替尼耐药性的新机制。此外，EGFR与细胞粘附分子、细胞因子受体、离子通道和G蛋白偶联受体（GPCR）之间的相互作用导致EGFR激活[31]. GPCR-EGFR串扰可能在HNSCC的发展中发挥作用，并说明EGFR抑制剂在HNSCCC中的疗效有限。上述机制也可能解释为什么大多数临床试验表明EGFR蛋白表达与对EGFR抑制剂的反应之间没有相关性。值得注意的是，良好的结果与皮肤毒性或存在较短的EGFR内含子1胞嘧啶腺嘌呤重复序列有关[32]. 到目前为止，还没有被证实的对EGFR靶向抗体反应的分子预测因子[33]; 生物标志物的搜索应该扩展到EGFR的激活状态和下游途径的关键成分。与EGFR协同工作或补偿EGFR启动信号丢失的肿瘤信号通路成分可能是多靶点治疗的理想靶点。Erb家族靶向和Src家族靶向药物正在临床开发中[34].
血管内皮生长因子抑制剂
血管内皮生长因子及其受体在HNSCC中的表达增加，强调了血管内皮生长激素途径在缺氧条件下肿瘤细胞的血管生成和生存中的重要性[35,36]. VEGF的表达受缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）依赖性和独立性过程的调节，这两个过程都涉及PI3-K和AKT。贝伐单抗是一种人源化血管内皮生长因子单克隆抗体，它不仅抑制血管生成，而且通过降低微血管通透性和降低肿瘤内压力，促进化疗药物的增加释放。但是，单药抗血管生成药物在未经选择的HNSCC患者中没有表现出活性，有效率低于4%。另一方面，贝伐单抗与厄洛替尼联合治疗的有效率为14.6%。贝伐单抗与CT（III期东方合作肿瘤组[ECOG]试验）以及与CRT联合应用的研究目前正在进行中[37]. 然而，HNSCC表现出肿瘤间血管生成异质性；深入了解特定HNSCC内血管生成表型的变异性对于设计细胞因子靶向的抗血管生成治疗非常重要。
多激酶抑制剂
索拉非尼是一种口服多激酶抑制剂，靶向丝氨酸/苏氨酸Raf-1激酶和受体酪氨酸激酶（RTKs）-VEGFR、PDGFR、KIT和Flt3。复发或转移性HNSCC患者的II期试验表明，索拉非尼具有良好的耐受性，与单一疗法相比，其抗癌活性适中[38]. BIBF 1120靶向VEGF、PDGF、FGF受体和src酪氨酸激酶家族（src、LcK、Lyn）。作为VEGFR、EGFR的抑制剂，并在转染（RET）酪氨酸激酶过程中重排的万德他尼（ZD6474）正在HNSCC中作为单一疗法和与CT联合治疗进行测试[39,40]. 达沙替尼（BMS-354825）是一种合成的小分子Src家族激酶抑制剂，也抑制蛋白质酪氨酸激酶：bcr-abl、EphA2、PDGF-β[41]. 但是，多激酶抑制剂开发中的一个主要挑战是突变抑制剂抗性激酶的快速进化，因此，需要在临床应用之前规划合适的多靶点抑制剂或组合。
PI3-K/AKT/mTOR途径抑制剂
PI3-K/Akt/mTOR通路的非受控激活有助于HNSCC的发展和进展，是对抗RT和/或CT耐药性的重要靶点[42].PTEN公司基因的缺失和热点突变PI3K系列该基因已被证明在体内外具有转化能力，因此恢复突变或缺失的PTEN活性可能是AKT抑制的目标。蛋白酶抑制剂下调活性PI3-K的磷酸化和表达，PI3-K与HNSCC的放射抗性有关。Akt激活可能是对EGFR抑制剂产生耐药性的机制，因此，Akt抑制剂和抗EGFR药物的组合可能有助于HNSCC的有效治疗。雷帕霉素的哺乳动物靶点，俗称mTOR，调节细胞生长、增殖、运动、存活、蛋白质合成和转录。雷帕霉素衍生物，如埃维莫司、替马司鲁莫斯和脱氟莫斯是mTOR的有效抑制剂，不存在雷帕霉素溶解度差和化学稳定性差的问题。顺铂和依维莫司（RAD-001）治疗HNSCC的临床试验正在进行中[43]. 然而，并非所有HNSCC都激活了PI3-K/Akt/mTOR通路，因此需要开发分子标记来确定可能受益于该通路抑制剂的患者。此外，mTOR抑制阻断了胰岛素样生长因子-1受体（IGF-1R）对PI3-K的天然负反馈信号。这导致PI3-K和Akt活化增加，可能会抵消mTOR的抑制作用。IGF-1R信号或TKIs和mTOR的双重抑制可能导致HNSCC中每一种单一策略的抗增殖效果更好[44,45]. mTOR抑制剂在临床试验中的主要局限性是其剂量限制毒性。因此，天然产物，如姜黄素，可击中包括mTOR在内的多个细胞靶点，与mTOR抑制剂联合使用，可减少毒性副作用并增强临床疗效。
新型HNSCC生物靶向制剂
生物制剂培美曲塞和恩扎他汀是一种口服蛋白激酶Cβ（PKCbeta）抑制剂，在与顺铂联合进行的I期试验中显示出相当大的前景，没有意外的毒性[46,47]. Aurora激酶A（AURKA）抑制剂和紫杉醇联合治疗HNSCC也在研究中[48]. 在新型COX-2抑制剂中，丹酚酸B（Sal-B）在HNSCC的预防和治疗方面表现出了良好的前景[49]. 盖尔达霉素类似物已证明对Hsp90的有效抑制作用，在细胞培养和动物研究中都显示出显著的抗肿瘤活性。硼替佐米抑制NFκB的激活，并使这些细胞对化疗、放疗或免疫疗法敏感，而不增加毒性[50-53]. 组蛋白脱乙酰化酶（HDAC）是调节组蛋白和非组蛋白（包括p53、p21、NFκB）乙酰化的酶。据报道，HDAC在包括头颈癌在内的几种人类恶性肿瘤中的表达发生了改变。HDAC抑制剂，如亚甲酰苯胺羟肟酸已被证明可诱导HNSCC细胞系的生长停滞、分化和促进凋亡[54]. HDAC抑制剂靶向NFκB并增加放射敏感性，因此可能在未来的试验中试用。
HNSCC分子靶向治疗面临的挑战
HNSCC异常信号的复杂性（图&)解释了为什么仅干预这些途径中的单个步骤在HNSCC患者中没有表现出显著的临床反应。HNSCC细胞具有利用多种信号通路促进生长、存活和避免凋亡的能力。事实上，使用选择性靶向药物甚至可以促进其中一些过程，并保证在不同阶段进行干预，以有效降低肿瘤负担。此外，不同的病因和风险习惯可导致不同的遗传和表观遗传改变，这可能触发不同的信号通路，影响HNSCC的发展和进展。原理证明是由于Ras公司嚼槟榔类口腔癌中的突变，而在与慢性烟草接触相关的癌症中，该途径可能在EGFR激活下游被激活。多重异常通路的另一个证据是NFκB功能的改变，导致STAT3通过IL-6释放启动的自分泌或旁分泌机制激活，独立于EGFR。此外，新生/获得性耐药是HNSCC管理中的一个重要问题。新的数据表明，肿瘤干细胞（CSC）可能是HNSCC获得性CT/RT耐药性的原因。肿瘤干细胞是一种细胞亚群，可以自我更新并产生分化细胞，形成肿瘤的主体[55]. 有人提出，目前的HNSCC治疗方案选择性地杀死产生肿瘤退化的分化癌细胞，但不消除癌干细胞。了解HNSCC干细胞的分子特征将为设计新的治疗策略确定新的靶点。
使用Ingenuity pathway analysis（IPA）软件进行网络分析此图描述了HNSCC中针对新疗法的蛋白质/分子的合并网络。这些蛋白质/分子形成了负责癌细胞生存和增殖的复杂网络。因此，用单一药物或单一疗法靶向这种复杂的网络往往是失败的，因为阻断单一途径会触发交替的信号级联，从而激活下游靶点以获得生存。粗线表示不同蛋白质/分子之间的直接关联，而虚线表示这些蛋白质之间的间接调节或关联。如图所示，Erb家族的所有成员都是直接关联的；因此，下调/阻断其中一个成员不会完全阻断通过Ras/Raf/Mapk和PI3K/Akt/mTOR通路的下游信号传导。此外，如图所示，这些途径也受到胰岛素、TGF-β和KDR（VEGFR）、PDGFR和HIF1α的调节。
人们很少关注人乳头瘤病毒（HPV）对HNSCC靶向药物治疗反应的影响。人们越来越认识到，HPV感染口咽鳞状细胞癌的分子发病机制表现出明显的地域差异[56]与烟草和酒精相关的HNSCC不同[7,13,57]那么，这些生物学上不同的肿瘤如何对靶向药物表现出相同的反应呢？事实上，与HPV阴性肿瘤相比，HPV相关的HNSCC显示出更好的预后，尽管改善预后的分子基础尚不清楚。然而，在未来的试验中，评估HNSCC患者的HPV状态可能会更好地了解靶向药物的临床反应结果。
未来战略
新生物制剂的开发应侧重于可能达到多个目标的抑制剂。或者，靶向不同特定途径的不同药物的组合可能通过替代机制抑制肿瘤细胞的逃逸，从而实现更有效的疾病控制。但是，未来临床试验的成功将取决于（i）患者群体和（ii）评估治疗反应的研究设计。此外，为了评估这些生物制剂的疗效，迫切需要确定可用于准确评估和个性化治疗的新生物标记物。
患者群体选择
II期试验通常针对患有晚期局部疾病或复发/转移性HNSCC的患者进行，有几个局限性：（i）大多数患者接受了原发肿瘤的RT/CT/CRT治疗，通常会产生多因素耐药性，并且不太可能对新药物有效反应。西妥昔单抗的试验结果就是最好的例证。晚期HNSCC患者对铂耐药，西妥昔单抗的有效率为13%，而铂治疗稳定的患者的有效率提高到20%[10]. 因此，与复发/转移性HNSCC患者相比，作为一线治疗的新药测试可能显示出更好的临床反应；（ii）复发/转移性HNSCC患者中观察到的累积耐药性限制了对早期疾病患者的临床反应进行靶点验证；（iii）进行转化研究的可行性受到获得肿瘤活检的伦理约束的阻碍。提出了II期试验设计的范式转变，从而能够在术前窗口设置中评估新化合物。诊断时在治疗前和治疗后，无论是在手术时还是在局部治疗前，收集活检将允许评估预测性分子标记物，并可能有助于确定最可能对治疗产生反应（或产生原发性耐药性）的患者亚组。此外，这些成对的肿瘤标本可能会为新药物的药效学效应及其作用机制提供见解。建立一个数据库，记录抑制剂的特性以及在第一阶段和第二阶段研究中观察到的毒性，这将为了解是否存在应避免抑制的特定细胞靶点提供宝贵的资源。
评估生物反应的分子标记
基于进展终点的临床反应评估可能为生物制剂的抗肿瘤活性提供更现实的评估。特定的分子标记可以更客观地评估临床反应。举一个例子，在复发或转移性HNSCC患者中进行的厄洛替尼和顺铂的I/II期试验的药效组织研究表明表皮生长因子受体肿瘤标本中的基因拷贝可以预测哪些患者可能对厄洛替尼产生反应，治疗期间皮肤活检中p-EGFR水平的降低可能是改善临床结果的潜在替代标志。多维标度（MDS）被证明是评估分子标记物和临床结果之间关系的一种新方法[58]. 分子成像或动态控制增强CT/MRI可用于测量肿瘤内血流灌注参数，以评估抗血管生成药物的临床疗效。
需要更具预测性的肿瘤模型和更好的方法来以微创方式监测人类的靶点抑制。由于细胞培养和动物模型在模拟人类HNSCC的发展方面受到严重限制，因此迫切需要开发微创方法来发现和监测用于评估人类HNSCCC的生物标记物。可以研究结合蛋白质组学技术的新成像方式来监测信号蛋白和代谢物的变化。早期检测技术可以让我们在获得生存能力之前诊断和消灭肿瘤，使其能够抵抗治疗。
总之，深入了解HNSCC中复杂的细胞信号级联和网络是如何在单靶向抑制剂存在的情况下重新编程的，对于合理设计抑制剂组合至关重要。创新的试验设计和适当的患者选择对于将分子靶向治疗从临床转化为临床的新试验的成功至关重要。
