目前影响肺癌临床实践的生物标记物：EGFR、ALK、MET、ROS-1和KRAS

摘要

介绍

肺癌仍是世界上最常见的恶性肿瘤之一，也是癌症相关死亡的主要原因(1). 直到最近十年，非小细胞肺癌（NSCLC）一直被认为是一种单一疾病，转移性NSCLC的系统治疗仅限于基于铂的双重化疗，因此约20%的有效率和8例患者的中位生存率 月(2). 直到最近，我们才意识到，在选择全身性、以铂为基础的化疗时，对非小细胞肺癌组织学亚型的识别与临床相关(三). 近年来，由于发现了表皮生长因子受体基因中的致敏突变，肿瘤学界在肺癌的分子诊断和治疗方面发生了范式转变（EGFR）EGFR酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKIs）（厄洛替尼、吉非替尼和阿法替尼）和间变性淋巴瘤激酶基因（阿尔克）重新安排（即。，EML4-确认)ALK抑制剂（克里唑替尼和铈替尼）(4).

这些突破性的发现为分子筛选的肺癌患者提供了独特的机会，使他们能够接受有针对性的、个性化的治疗选项，并转化为具有临床意义的益处(4). 非小细胞肺癌的分子检测现在被肿瘤学会广泛推荐，因为它为转移性疾病患者提供了个性化的治疗选择和更好的结果(5,6).

为了改善结果，所有非小细胞肺癌患者都应能获得肺癌肿瘤的分子图谱，以便对具有可操作/“可药物”驱动基因突变的患者进行靶向治疗(7–9). 目前，我们可以为患有表皮生长因子受体-突变和ALK公司-重新排列的NSCLC，其中绝大多数具有腺癌组织学。

这篇综述总结了非小细胞肺癌新型生物治疗的疗效、风险和益处的最新数据，重点是EGFR、ALK、MET、ROS-1、和KRAS公司（表​（表11).

表皮生长因子受体

表皮生长因子受体家族（ERBB家族）由四个酪氨酸激酶受体组成：HER-1（EGFR）、HER-2/neu（ERBB2）、HER-3（ERBB3）和HER-4（ERBB4）(38,39). 在配体结合后，EGFR受体同源和异源异构化，促进细胞内酪氨酸激酶结构域的自磷酸化，并启动与生长、细胞增殖、分化和生存有关的分子级联事件(10,11,40). 小分子受体酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）与酪氨酸激酶的细胞内催化域结合，通过与三磷酸腺苷（ATP）竞争抑制受体的自磷酸化和下游信号通路的激活(41). 吉非替尼和厄洛替尼是转移性非小细胞肺癌患者研究最广泛的可逆EGFR-TKIs(42,43). 大多数未经选择的非小细胞肺癌患者对EGFR-TKIs治疗无效。亚洲人、女性、从不吸烟者或腺癌组织学患者最初被确定为EGFR-TKIs临床获益最大的人群(12,44–53). 直到2004年激活EGFR-TKIs外显子18、19和21的突变时，对EGFR-TKIs的敏感性标记才为人所知表皮生长因子受体基因被发现(54–56). 大多数突变要么是导致氨基酸替换的点突变（外显子18和21），要么是围绕细胞内酪氨酸激酶结构域的ATP结合口袋聚集的框内缺失（外显子19）(13). 突变体胞内结构域的动力学分析表皮生长因子受体已经表明，与野生型相比，突变受体在EGFR-TKI存在下对ATP的亲和力降低(57).

Iressa泛亚研究（IPASS）是第一项III期随机试验，证明一线EGFR-TKI治疗对患有表皮生长因子受体-突变型非小细胞肺癌与铂类化疗的回顾性亚组分析(58). 其他试验采用了与IPASS研究类似的方法，并报告了类似的结果(59,60).

四项随机III期试验前瞻性比较了第一代EGFR-TKIs与标准铂类化疗对表皮生长因子受体突变阳性非小细胞肺癌(61–67). 在所有四个试验中，表皮生长因子受体-TKIs（厄洛替尼或吉非替尼）治疗的突变非小细胞肺癌患者与以铂为基础的化疗患者相比，其ORR、PFS和生活质量（QOL）显著改善(58,61,63,65,67–70). 尽管EGFR-TKI在PFS方面有显著优势表皮生长因子受体-突变型非小细胞肺癌患者，所有试验均未显示出具有统计学意义的生存率改善，这可能与患者在获得性耐药进展或发展时从一线化疗过渡到EGFR-TKI的比率较高有关。

Afatinib是第二代EGFR-TKI，可不可逆转地阻断EGFR和Her-2(71,72). LUX-Lung 3是阿法替尼与顺铂-氨甲喋呤化疗在治疗有以下症状的患者中的III期临床试验表皮生长因子受体-突变型晚期肺腺癌(73). 阿法替尼治疗的患者中位PFS和ORR均显著优于化疗患者。2014年ASCO年会上对LUX-Lung 3和LUX-Lung6试验进行的汇总回顾性亚组分析表明，对于患有表皮生长因子受体外显子19缺失vs。表皮生长因子受体L858R第21外显子插入突变（HR = 0.59; 置信区间0.45–0.77；第页 < 0.001与HR = 1.25; 置信区间0.92-1.71；第页 = 0.16) (74). 的一线处理表皮生长因子受体突变阳性NSCLC伴EGFR TKIs（吉非替尼、埃洛替尼和阿法替尼）目前在全球范围内被推荐(5,9). AZD9291和CO-1686是不可逆的选择性EGFR抑制剂，在对第一代EGFR-TKI获得性耐药的患者中表现出显著活性，目前正在开发中。对EGFR-TKIs耐药的最常见机制之一是T790M突变（约50%的患者）的发展，它阻止可逆EGFR-TKI与EGFR激酶结构域结合，同时保持其催化活性(75). 在含有T790M突变的肿瘤患者中，AZD9291和CO-1686的ORR分别为64%和58%(76,77).

ALK公司

这个EML4-确认融合基因是2号染色体短臂内反转的产物，其中间变性大细胞淋巴瘤激酶联接电子病历4(棘皮动物微管相关蛋白样4)形成融合基因(15). 的产品EML4-确认融合是一种具有组成性ALK活性的嵌合蛋白，在3-6%的非选择性非小细胞肺癌中检测到，尤其是在组织学为腺癌的不吸烟者或轻度吸烟者中(16–19).ALK公司重排几乎是相互排斥的表皮生长因子受体或KRAS公司突变，尽管存在一些罕见的例外(78).ALK公司-阳性NSCLC代表一种独特的分子亚型，可作为ALK特异性治疗的靶点(15,24). 克唑替尼是一种口服小分子TKI，靶向ALK、MET和ROS1酪氨酸激酶(79–82). Crizotinib获得美国食品和药物管理局（FDA）加速批准用于治疗ALK公司-非小细胞肺癌阳性，客观缓解率为60%，中位PFS为8-10 单臂研究的月数(16,79,83,84).

一项一线III期研究（PROFILE 1014）评估了克里唑替尼与顺铂/卡铂氨甲喋呤化疗在以下患者中的疗效ALK公司-阳性NSCLC。最近在2014年ASCO年会上提交的数据显示，与接受化疗的患者相比，PFS和ORR的中位数显著提高，分别为10.9和7.0 分别为74个月和45%(85). 在数据截止时，并没有显示出生存益处，而且可能永远不会，因为化疗进展的患者可以交叉使用克雷唑替尼。PROFILE 1007 III期研究调查了克里唑替尼与标准护理二线化疗（培美曲塞或多西他赛）在先前治疗的患者中的疗效ALK公司-阳性非小细胞肺癌(86). 与化疗相比，克里唑替尼治疗的患者的中位PFS显著改善，分别为7.0和3.0 月。由于患者从化疗中转移到克里唑替尼臂的比率很高，因此没有发现总体生存益处。与多西他赛相比，单药培美曲塞治疗的患者ORR更高（29%对13%）。

在临床上发现对克里唑替尼的获得性耐药性后，多种第二代ALK抑制剂（LKD378、AP26113和TSR-011）进入了ALK阳性实体瘤患者的早期临床试验，包括非小细胞肺癌患者(87,88). ceritinib（LDK378）的一项I期临床试验最近发表的结果ALK公司-重新排列的非小细胞肺癌在所有患者中的ORR为58%，在耐环磷酰胺患者中为56%(88). crizotinib幼稚患者的PFS中位数分别为10.4和6.9 crizotinib预处理人群中的月数。2014年4月，塞利替尼获得了美国食品和药物管理局的加速批准，目前正在对这组患者进行塞利替宁的验证性试验(http://www.fda.gov/newsevents/newsroom/pressannouncements/ucm395299).

满足

满足是一种原癌基因，编码异二聚体跨膜MET酪氨酸受体激酶。其唯一已知配体-肝细胞生长因子（HGF）(89). HGF与MET受体的结合激活酪氨酸激酶和下游信号通路，包括参与细胞运动和侵袭的PI3K/AKT、Ras-Rac/Ro、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和磷脂酶C（PLC）(20,21,89). MET受体在大约40-50%的NSCLC肿瘤中表达；受体表达水平高满足基因拷贝数是非小细胞肺癌患者预后不良的独立预后因素(22,23).满足扩增被认为是获得性耐药的潜在分子机制之一表皮生长因子受体-突变的NSCLC转化为EGFR-TKIs(90,91).

临床前研究表明，联合阻断非小细胞肺癌EGFR和MET信号通路具有良好的效果(92). MET抑制剂可分为靶向HGF或MET受体的单克隆抗体（AMG 102、ficlatuzumab和onratuzumab）或MET TKIs（替万替尼、卡波坦丁尼、福特尼和克里佐替尼）(93).

一项II期随机研究比较了onartuzumab联合厄洛替尼与厄洛替尼单用在二线和三线治疗中的疗效。Onartuzumab与厄洛替尼联合使用，可显著改善患者的PFS和OS满足FISH评估基因拷贝数（≥5）(满足-FISH阳性）以及通过免疫组织化学方法评估的MET受体过度表达患者（MET-IHC阳性），无论基因扩增状态如何(94). 不幸的是，一项证实性III期MET-Long试验将MET-IHC阳性的非小细胞肺癌患者随机分为onartuzumab/erlotinib组和erlotinib组，但由于联合用药组缺乏临床意义上的疗效，该试验提前终止(95).

在II期和III期临床试验中，对蒂万替尼联合厄洛替尼（EGFR-TKI）治疗的非小细胞肺癌患者进行了研究(96,97). 在II期试验中，一项探索性亚组分析显示，MET-IHC阳性的非鳞状组织病患者KRAS公司与埃洛替尼和安慰剂相比，替凡替尼和埃洛替尼治疗突变具有更好的PFS和OS。MARQUEE，一项III期双盲试验，随机将1048名接受过预先治疗的非鳞状非小细胞肺癌转移患者随机分为替万替尼加埃洛替尼组和替万替宁加安慰剂组(98). 而PFS和ORR中位数显著偏爱替万替尼加厄洛替尼（3.6 vs.1.9 月；分别为10.3%和6.5%），MARQUEE并没有达到改善总体生存率的主要终点(http://eccamsterdam2013.ecco-org.eu/Secientific-Programme/Abstract-search.aspx？abstractid=6904). 对2+阳性MET免疫染色患者的亚组分析显示，与肿瘤MET表达水平较低的患者相比，OS、PFS和ORR更好。进一步的回顾性分子子集分析正在进行中，以确定其他潜在的生物标志物(满足副本编号，KRAS公司、和表皮生长因子受体突变）可能有助于选择MET定向治疗的目标人群。

Crizotinib同时抑制ALK和MET，在一项小型先导性研究中显示出有希望的结果(N个 = 13） 的患者满足-放大非小细胞肺癌(99).

活性氧-1

ROS-1是一种与ALK系统发育相关的孤儿受体酪氨酸激酶(100–103).活性氧-1染色体重排CD74型,EZR、SLC24A2、和图基因在1-2.5%的非小细胞肺癌患者中定义了新的基因组驱动因素(25,26). 非小细胞肺癌患者的临床特征活性氧-1重排类似于ALK公司-重新排列的非小细胞肺癌（NSCLC）——更常见于亚洲种族的年轻患者（平均年龄49.8岁 年），女性，从不吸烟，腺癌组织学(25).罗斯-1重排似乎与其他已知致癌因素相互排斥，如表皮生长因子受体,KRAS公司,HER-2型,ALK公司,房地产税、和满足畸变(27,104). 临床前数据显示ALK抑制剂（即克雷唑替尼和TAE684）在活性氧-1-重新排列的NSCLC细胞系具有高度的同源性ALK公司和活性氧-1酪氨酸激酶结构域(25). 这使得研究人员评估了克里唑替尼在这个独特的患者亚群中的益处。25名可评估患者的总有效率为56%，6个月PFS为71%，证明了疗效(105). 目前有许多正在进行的一期和二期研究调查了克雷唑替尼、双ALK/ROS1抑制剂PF-06463922和铈替尼在活性氧-1-重新安排了NSCLC。

自罗斯-1-重新排列的非小细胞肺癌罕见活性氧1通过断裂部分FISH分析进行融合既昂贵又费力，需要诊断算法和更简单的筛查方法（如免疫组织化学法）来识别患有活性氧-1-重新安排的非小细胞肺癌(104,106). 目前，没有驾驶员突变的患者表皮生长因子受体,KRAS公司,HER-2型,ALK公司、和房地产税重新安排和满足应筛选扩增物活性氧-1融合（优先不吸烟者），因为他们可以用克里唑替尼进行靶向治疗。

KRAS公司

这个RAS系统癌基因家族，人力资源管理系统,KRAS公司、和国家可再生能源管理局编码细胞内转导蛋白（小GTPase），参与将细胞外生长因子受体（如EGFR）的信号传递至细胞(107,108). 作为G蛋白，它们位于质膜的细胞内一侧，结合鸟嘌呤核苷酸，并具有GTP-ase活性(109). 在静息状态下，RAS蛋白与GDP结合并且不活跃。在GDP与GTP交换后，RAS-GTP复合物激活多条下游通路（MAPK、STAT和PI3K），调节细胞增殖、运动和凋亡(110). 短时间后，RAS的信号配置被固有的GTP-ase活性中断。正在激活RAS系统突变阻止GTP水解为GDP，因此RAS蛋白具有组成活性，下游信号通路的激活不受控制(111).

KRAS公司约30%的肺腺癌存在突变，鳞状非小细胞肺癌不太常见（约5%）(28). 与不吸烟者相比，患有肺癌的白种人、现任或前任吸烟者的肺癌发病率更高(29,110). 大多数KRAS公司非小细胞肺癌的突变是第12密码子（80%）的单氨基酸替换，第13和61密码子的突变程度较小(30). 在当前或以前吸烟者中，KRAS公司突变通常是颠倒（嘧啶核苷酸被嘌呤或反之亦然; 例如g → T或G → C） 和从不吸烟者的转变（嘌呤核苷酸被交换为另一嘌呤或嘧啶被交换为其他嘧啶；例如g → A或C → T）(29).KRAS公司突变几乎总是与表皮生长因子受体和布拉夫突变虽然罕见共存表皮生长因子受体和KRAS公司已观察到突变(12,31–33).KRAS公司突变与PIK3CA公司约19%的基因突变PIK3CA公司-突变型非小细胞肺癌(32).

已经假设超过20 这么多年了KRAS公司-突变型NSCLC可能与不良预后有关。然而，由于研究之间的异质性，包括肿瘤类型、分期、治疗和研究终点，多个研究显示了相互矛盾的结果(28,34). 一项对2005年发表的28项研究的荟萃分析表明KRAS公司聚合酶链反应测序作为检测方法时，突变是一个重要的预后标志(35). 最近发表的LACE-Bio-汇总回顾性分析结果报告，没有预测或预测（关于辅助化疗的益处）KRAS公司非小细胞肺癌切除患者的突变(36). 非小细胞肺癌患者的子集分析KRAS公司密码子13突变表明辅助化疗可能对该亚组产生有害影响，但需要进一步验证（HR–5.78；95%CI，2.06–16.2）(36). 在缺乏前瞻性、大型、随机临床试验的情况下，KRAS公司非小细胞肺癌的突变状态不能作为治疗的预后或预测性生物标志物，但阴性预测值除外KRAS公司EGFR-TKI的突变和应答(37,112).

由于KRAS的分子和功能复杂性，迄今为止直接抑制KRAS尚未成功(113). RAS-RAF-MEK-ERK信号通路的激活是KRAS公司突变使其成为一个很有吸引力的小分子抑制靶点KRAS公司-变异的非小细胞肺癌。鉴于MEK在该信号通路中的关键位置，MEK被认为是KRAS下游抗癌治疗的重要靶点(114).

口服有效的MEK抑制剂selumetinib联合多西紫杉醇化疗治疗晚期KRAS公司-突变型非小细胞肺癌(115). PFS中位数为5.3 selumetinib组和2.1个月 安慰剂组的月数(第页 = 0.014），柳美替尼/多西紫杉醇组的ORR为37%，而多西紫杉醇组无反应(第页 < 0.0001).

曲美替尼是另一种口服MEK抑制剂，在I/Ib期试验中与多西紫杉醇或培美曲塞联合使用，患者分层为KRAS公司突变状态(116). 虽然培美曲塞治疗组之间的有效率没有差异，但这些有效率与二线化疗的历史数据相比是有利的，并且支持这些药物之间没有任何负相互作用(117). 鉴于这些有希望的发现，正在进行的研究正在调查MEK抑制剂和化疗药物的最佳组合(www.clinicaltrials.gov网站).

早期的研究也表明KRAS公司-突变型非小细胞肺癌患者可能受益于靶向KRAS下游的PI3K-AKT-mTOR信号通路。mTOR抑制剂瑞达福莫司已在化疗后疾病进展的患者中进行了研究，随机分组为8天后继续治疗或安慰剂 治疗周。持续治疗组的PFS改善（4 vs.2 月），有利于生存（18比5 月；第页 = 0.09) (118).

KRAS公司非小细胞肺癌的突变尽管是最常见的，但仍是最有趣和最难以捉摸的治疗靶点。目前，在临床试验之外，KRAS突变的非小细胞肺癌没有靶向治疗。然而，针对下游效应器信号通路的新型药物正在临床开发中(119).

结论

除了组织学亚型的出现是晚期非小细胞肺癌患者治疗决策过程中的关键因素外，确定某些导致肺癌进展和转移的基因组异常和蛋白表达特征，为非小细胞肺癌患者的治疗开辟了一条全新的途径(120). 我们首次认识到非小细胞肺癌是一种异质性实体，能够利用肿瘤内部的差异来定制治疗方案，从而明显改善患者的预后。

生物标记物驱动的治疗已被证明是现代肺癌管理的一个重大突破。新的治疗方法针对特定的基因组畸变，导致对肺癌增殖和转移至关重要的信号通路的放松调控。

肺癌基因组中有许多临床和治疗相关的分子变化，现在可以有效地针对特定亚组患者进行系统治疗(14). 正在进行的研究涉及基因组学方面的努力，以阐明NSCLC的进一步分子亚群，并正在开发生物标志物引导的靶向疗法，有望继续扩大NSCLC患者的治疗选择。

不幸的是，适合靶向治疗的患者数量仍然很少（图​（图1）。1). 获取肿瘤组织进行生物标记物评估和从头开始分子和基因组肿瘤异质性（在生物标记物驱动的治疗过程中可能会进一步增加）仍然是一个严重的挑战。正在进行的检测无细胞循环肿瘤DNA（cfDNA）和循环肿瘤细胞（CTCs）的研究可能成为肿瘤活检的临床相关替代方法，该方法将测量肿瘤总负担，并确定治疗期间可能导致获得性耐药的突变(121). 非小细胞肺癌肿瘤的基因组筛查将继续有助于确定靶向治疗获得性耐药的分子机制。正在进行的翻译和临床研究将有助于更好地了解肺癌的基因组改变，目的是增加对更广泛肺癌患者的益处。

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图1

肺腺癌的分子亚群KRAS:v-Ki-ras2 Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物；EGFR：表皮生长因子受体；ALK：间变性淋巴瘤激酶融合；HER-2：人表皮生长因子受体2；BRAF：v-raf鼠肉瘤病毒癌基因同源物B1；PIK3CA：磷脂酰肌醇-3-激酶，催化，α多肽；MAP2K1：丝裂原活化蛋白激酶1；RET：转染过程中重排；AKT1:v-akt小鼠胸腺瘤病毒癌基因同源物1；NRAS：神经母细胞瘤RAS病毒（v-RAS）癌基因同源物(4,9,14,18,24,31,104).

利益冲突声明

作者声明，该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。

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