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加利福尼亚州帕洛阿尔托退伍军人事务帕洛阿尔多医疗系统。美国加利福尼亚州斯坦福市斯坦福大学医学院上皮生物学项目。
通信地址:Amy E.Adams,斯坦福大学皮肤科,269 Campus Drive,CCSR 2150,Stanford,California 94305,USA电话:(650)728-6295;传真:(650)723-8762;电子邮件:aadams91@stanford.edu.
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2005年4月1日出版-更多信息
黑色素瘤是一种神经嵴衍生细胞的癌症,它为皮肤和其他组织提供色素沉着。在过去40年中,美国黑色素瘤的发病率增长速度超过了其他任何恶性肿瘤。一旦发生转移,目前没有任何治疗能显著提高患者的生存率。这篇综述聚焦于对黑色素瘤遗传学的最新见解以及基于这些进展开发的新治疗方法。
希波克拉底(生于公元前460年)的著作中发现了第一份经认可的黑色素瘤报告,他在书中描述了“致命的黑肿瘤伴转移”。古病理学家在公元前4世纪秘鲁木乃伊的皮肤中发现了弥漫性骨转移和圆形黑色素瘤(1). 然而,直到1806年,当雷内·莱内克向巴黎的医学会描述“黑色素”时,这种疾病才被详细描述并命名为(2). 全科医生威廉·诺里斯(William Norris)在1820年的一份手稿中提出,黑色素瘤可能是遗传性的,该手稿描述了一个有许多痣的家庭和几个患有转移性病变的家庭成员(三). 过去20年的分子见解证实了诺里斯的理论,即对黑色素瘤病因有重大的遗传贡献。
黑色素瘤是由黑色素细胞的恶性转化发展而来的,黑色素细胞是位于人类皮肤基底表皮层的色素生成细胞(图1). 黑素瘤是公认的最常见的致命皮肤癌,在过去40年里,美国的黑素瘤发病率增加了15倍,比任何其他恶性肿瘤的发病率都要快(4). 每小时都会有一名美国人死于黑色素瘤(5)它仍然是年轻人中最常见的癌症之一(6). 此外,根据美国1973年至1997年的统计数据,65岁及65岁以上人群,尤其是男性,黑色素瘤死亡率的增加是所有癌症中第二高的(4).
黑素细胞转化的组织学进展阶段。H&E染色组织切片和相应的图示。(A类)正常皮肤。基底上皮层中正常树突状黑素细胞分布均匀。(B类)RGP原位黑色素瘤。黑色素瘤细胞已迁移到上表皮(pagetoid扩散),并以“buckshot”的方式散布在上皮细胞中。细胞尚未穿透表皮基底膜。黑色素瘤细胞表现出细胞学异型性,与正常黑色素细胞相比,其细胞质丰富且总体尺寸增大。细胞核增大且深染。通常,RGP黑色素瘤中的交界性黑色素细胞增生(基底膜区的肿瘤细胞巢)比组织学示例中描述的多。(C)VGP恶性黑色素瘤。黑色素瘤细胞呈pagetoid扩散,并已穿透皮肤-表皮交界处。黑色素瘤细胞显示细胞学异型性。真皮中的细胞成簇或单个侵入。放大倍数,×20。比例尺:20μm。
与许多癌症一样,遗传易感性和暴露于环境因素都是黑色素瘤发展的风险因素。病例对照研究已确定了易患黑色素瘤人群的几个危险因素(7). 黑色素瘤主要影响白皙和白皙皮肤的人,那些容易烧伤或有严重晒伤史的人比他们的年龄匹配的黑色素对照组风险更高。阳光中的紫外线成分会导致皮肤损伤,并增加患皮肤癌(如黑色素瘤)的风险。黑色素瘤风险通常与间歇性、强烈的阳光照射而非累积的阳光照射有关(恶性雀斑黑色素瘤除外)。最关键的紫外光的确切机制和波长仍有争议,但UV-A(波长320–400 nm)和UV-B(波长290–320 nm)都被牵连进来(4,8). 这与非黑色素瘤皮肤癌、基底细胞癌和鳞状细胞癌形成对比,后者由表皮角质形成细胞引起,与累积的阳光照射更为密切。皮肤白皙的人中黑色素瘤的发病率与居住纬度呈负相关,澳大利亚的发病率最高,这支持了紫外线诱导的损伤在黑色素瘤发病机制中的作用(9). 20世纪20年代,女性时装变得更加暴露,法国时装设计师科科·香奈尔(Coco Chanel)开创了现代日光浴潮流,他在从巴黎到戛纳的旅途中染上了晒黑的皮肤(10). 随着我们的社交服装从衬裙、阳伞、大衣和帽子发展到背心和太阳镜,包括黑色素瘤在内的皮肤癌的发病率显著增加。
黑色素瘤家族史、常见痣和发育不良痣数量增加以及雀斑倾向也会增加发病风险(11). 10%的黑色素瘤患者有受影响的亲属。在少数病例中,黑色素瘤发生于家族性非典型多发性葡萄胎和黑色素瘤综合征,也称为发育异常痣综合征(DNS)(12,13). 受DNS影响的家族在年轻时发展出许多非典型痣(发育不良痣),并获得外显率较高的黑色素瘤,发病时间早于散发性黑色素瘤。一些证据表明,增生异常痣可能是部分病例中的黑色素瘤前体;然而,这种相关性是有争议的,很难清楚地记录下来(4,12). 超过50%的黑色素瘤可能是在没有前驱病变的情况下重新出现的。
皮肤黑色素瘤可细分为几个亚型,主要基于解剖位置和生长模式(见表1亚型的关键临床特征;参考文献中审查。4). 观察到大多数黑色素瘤亚型在不同的组织学阶段进展(图1). 随着黑色素瘤从放射生长期(RGP)发展到垂直生长期(VGP),治疗方案、治愈率和生存率急剧下降。大多数黑色素瘤亚型表现出局限于表皮的缓慢RGP,其次是潜在的更快的VGP(14). RGP黑色素瘤细胞向上延伸至表皮(pagetoid扩散),但仍停留在原位,缺乏侵袭真皮和转移的能力。RGP黑色素瘤通常通过切除手术治愈。VGP黑色素瘤侵袭真皮和深层结构,具有转移能力(15,16).
黑色素瘤的临床分类
根据重要的预后因素,黑色素瘤可以进一步分为临床分期,美国癌症联合委员会(AJCC)最近对该分期系统进行了修订(参见皮肤黑色素瘤的分期; 参考文献总结了一个完整的分期系统。17). 通过对17000多名患者的结果分析,确定了AJCC的预后指标。在没有已知远处转移的情况下,最重要的预后指标是区域淋巴结受累。然而,大多数黑色素瘤患者的临床淋巴结正常。因此,在临床结节阴性患者中,黑色素瘤的微观侵袭程度对预测预后至关重要。描述了两种用于原发性皮肤黑色素瘤显微镜分期的系统:Clark水平和Breslow厚度(4). 克拉克水平根据表皮、真皮和脂肪的解剖标志对黑色素瘤进行分类(18). 虽然该系统与预后相关,但克拉克显微镜分期的一个固有问题是,皮肤厚度以及这些确定标志物的位置在身体不同部位不同。布雷斯洛厚度是衡量肿瘤从颗粒层(表皮最浅的有核层)到病变底部最深的连续肿瘤细胞的绝对厚度(19). Breslow厚度对非转移性黑色素瘤患者有很强的预后价值。无论原发性病变的微观阶段如何,区域淋巴结转移的存在都是一个值得关注的征象。然而,在临床正常淋巴结患者中,原发病灶的厚度与显微镜下淋巴结受累的可能性有直接关系。
黑色素瘤预后也会恶化,其组织学表现为溃疡、肿瘤细胞有丝分裂率高、淋巴细胞宿主反应稀疏、血管浸润和肿瘤退行的组织学征象(17,20). 年龄增加、男性性别增加、肿瘤位于躯干、头部或颈部也会恶化预后。在一项针对150名局部疾病患者的研究中,黑色素瘤细胞中细胞标志物和黑色素细胞特异性蛋白美伐他汀的表达似乎与转移成反比,并与无病生存期延长相关(21). 原发性黑色素瘤VGP中肿瘤浸润性T淋巴细胞的存在与复发率降低和死亡率降低相关(20,22). 肿瘤免疫(宿主对肿瘤的免疫反应)有潜力用于治疗(23,24).
一旦发生淋巴结转移,5年生存率从13%到69%不等,这取决于受影响的淋巴结数量和肿瘤负担(17). 有内脏转移时,5年生存率下降到约6%,诊断时的中位生存期为7.5个月(25). 临床正常淋巴结患者的管理仍存在争议。选择性淋巴结清扫已被前哨淋巴结活检(SLNB)所取代。在这种方法中,进行淋巴定位以找到主要(或前哨)引流淋巴结,并进行组织学分析以帮助确定预后和分期。目前,SLNB仍然是一种诊断程序,因为尚不清楚SLNB是否能提高生存率。SLNB对生存的影响是一项大型随机研究的主题,即多中心选择性淋巴结切除试验(26). 不幸的是,目前还没有任何治疗方案表明,一旦黑色素瘤扩散到可以通过局部手术切除治愈的区域,就会增加预期寿命。
由于对广泛转移的黑色素瘤没有有效的治疗方法,普通公众和初级保健医生必须了解黑色素瘤的典型临床症状,以便通过早期发现疾病来降低死亡率。这些症状包括颜色改变、近期肿大、结节、边界不规则和出血。黑色素瘤的主要症状有时被助记词ABCD-E所指(一对称性,b条订单不规则,c(c)颜色,天直径,e(电子)高程)。
黑色素瘤的组织学诊断取决于某些特征性结构特征和细胞异型性的结合(参考文献。27). 黑素细胞或黑色素瘤特有的组织学标记物的发现,如T细胞1(MART-1)识别的分化抗原黑色素瘤抗原(也称为黑色素A)和人类黑色素瘤black-45(HMB-45),有助于黑色素瘤的诊断,但没有100%特异性或敏感性的标记物(28,29). 因此,组织病理学标准的实现(参考文献。4)结合多种阳性组织学标志物,提供了最可靠的诊断方法。
黑色素瘤等癌症是由于对细胞增殖、分化和细胞死亡至关重要的基因突变的积累而产生的(30). 此外,癌细胞具有启动和维持血管生成、跨组织平面侵袭和转移的能力。黑色素瘤生长期的临床和组织学进展(图1)被假设与这些基因突变的积累相对应(14). 为了开发晚期疾病的治疗方法并提高转移性黑色素瘤的生存率,了解导致癌症每一步进展的基因变化,尤其是RGP到VGP的转变至关重要。此外,了解通过表皮基底膜侵入从而导致随后转移的变化,将有助于合理设计早期黑色素瘤的治疗方案,并有可能为癌前病变患者或黑色素瘤高危患者设计化学预防治疗方案发展。此外,对肿瘤生物学和免疫学的了解将有助于合理设计生物化学疗法和免疫治疗剂,以治疗更晚期的疾病。在人类黑色素瘤患者中观察到的突变为黑色素瘤的基因分析提供了起点。
我们对黑色素瘤易感基因座的许多知识来源于对黑素瘤蛋白家族的遗传研究。虽然这些家族很少见,但它们在确定家族性和散发性黑色素瘤的遗传途径方面已被证明是非常宝贵的(31). 请参阅表2用于此处描述的黑色素瘤相关基因的符号和定义。
文中讨论的基因和蛋白质命名
肿瘤抑制途径。黑素瘤的发展与p16的失活密切相关INK4a公司/细胞周期素依赖性激酶4和6/视网膜母细胞瘤蛋白(p16INK4a公司/CDK4,6/pRb)和p14农业研究基金/人类双分钟2/p53(p14农业研究基金/HMD2/p53)抑癌途径。这些途径有助于控制G1细胞周期的一个阶段,通常通过细胞中的缺失或突变而被抑制细胞周期素依赖性激酶抑制剂2A(CDKN2A型)染色体9p21上的位点(32,33). 该基因座编码2个肿瘤抑制因子p16INK4a公司和第14页农业研究基金,通过可选的阅读框(34)(图2). 第16页INK4a公司隔离CDK4和CDK6,从而通过这些激酶阻断pRb的磷酸化,使pRb保持在抑制细胞周期进展的活性状态(35). 第14页农业研究基金另一方面,通过阻止HMD2介导的暂时表达的p53蛋白降解来稳定p53(36–39)(图2). 生殖系CDKN2A型在25–50%的家族性黑色素瘤家族中发现了突变(40–42). 研究表明,黑色素瘤的外显率CDKN2A型突变与居住在黑色素瘤高发病率的地理位置显著相关(43)还有那个CDKN2A型与同一家族中的非携带者相比,突变携带者的总痣数量和总痣密度增加,这是已知的黑色素瘤风险因素(44). 的变体的继承黑素皮质素-1受体红头发患者中的基因,以及CNKN2A公司突变,进一步增加了黑色素瘤基因家族中患黑色素瘤的风险(31,45). 随后的研究表明,体细胞感染的频率类似CDKN2A型散发性黑色素瘤的改变(例如,参考文献。46–49). 值得注意的是,黑色素瘤相关CDKN2A型突变和缺失可能只消融INK4a公司文字记录(42,50),的农业研究基金成绩单(51,52)或两者兼而有之(47–49,53,54)这表明,这些抑癌基因中的每一个都发挥着重要的个体作用,可以防止黑色素瘤的发展。不太常见的是,pRb也可以通过川东北4突变-R24C或R24H-发生于散发性和家族性黑色素瘤(55–58). 这些突变阻止p16的结合INK4a公司CDK4,使激酶具有组成活性。尽管TP53型突变在黑色素瘤中并不普遍(59–61),有几个组报告了10–25%的突变频率(62–65),至少有一项近期研究(65)表明两者之间的相关性TP53型突变和预后不良。
抑癌基因p16的编码及其作用机制INK4a公司和第14页农业研究基金染色体9p21上的CDKN2A基因座由4个外显子(E)-1α、1β、2和3组成,并编码2个肿瘤抑制因子p16INK4a公司和第14页农业研究基金(称为p19农业研究基金鼠标中),通过可选的读取帧。第16页INK4a公司从E1α、E2和E3的拼接产物转换而来,而p14农业研究基金从E1β、E2和E3的拼接产物翻译而来。通常为p16INK4a公司隔离CDK4和CDK6,从而使pRb保持活性低磷酸化状态。在缺少p16的情况下INK4a公司,CDK4和CDK6结合细胞周期蛋白D并磷酸化Rb。磷酸化的pRb随后释放E2F转录因子,促进细胞周期的G1-S相转变。第14页农业研究基金另一方面,隔离p53特异性泛素连接酶HDM2。在缺少p14的情况下农业研究基金HDM2以p53为靶点进行泛素化(UUU)和随后的蛋白体降解,p53的缺失损害了通常以基因受损细胞为靶点的细胞周期阻滞和/或凋亡机制,从而导致受损细胞的增殖。因此,CDKN2A的缺失通过pRb和p53途径的破坏而导致肿瘤发生。图经N.Engl许可修改。医学杂志(S30)。
致癌Ras及其效应物。黑色素瘤相关癌基因激活通常以Ras及其典型效应途径Raf-MAPK激酶-ERK(Raf-MEK-ERK)和PI3K-Akt(图三). 的突变频率RAS系统基因家族,尤其是美国国家科学院在最近的大多数研究中,估计人类黑色素瘤的发病率为10–20%(65–69). 黑色素瘤的一个亚群也被证明在没有潜在突变的情况下具有结构性Ras激活(70). 致癌Ras激活Raf和PI3K级联。这两种途径在黑色素瘤发展中的重要性已通过鉴定各自独立激活的基因改变得到进一步证实。
典型Ras效应器通路Raf-MEK-ERK和PI3K-Akt的示意图,以及黑色素瘤患者中最常激活这些通路的突变。约10-20%的黑色素瘤中发现的致癌NRAS突变激活了这两条效应途径。Raf-MEK-ERK通路也可能通过BRAF基因突变而激活,BRAF在大约50%的黑色素瘤中发现。在黑色素瘤的一个亚群中,ERK激酶被证明具有组成活性,即使在没有NRAS或BRAF突变的情况下也是如此。PI3K-Akt通路可能通过抑制性肿瘤抑制基因PTEN的缺失或突变(发生在30-50%的黑色素瘤中)或通过AKT3亚型的基因扩增而被激活。虽然AKT3基因扩增的确切频率尚不清楚,但AKT3激酶在大约60%的黑色素瘤中被组成性激活。ERK和/或Akt3的激活通过多种机制促进黑色素瘤的发展,包括刺激细胞增殖和增强对凋亡的抵抗。
PI3K-Akt通路参与黑色素瘤进展的第一个迹象是发现黑色素瘤患者经常丢失磷酸酶和张力蛋白同系物(PTEN公司)在黑素细胞病变中。PTEN是一种通过PI3K抑制Akt活化的蛋白质和脂质磷酸酶(参考文献。71)(图三). 染色体10q区域杂合性缺失,该区域包含PTEN公司基因座,在30–50%的恶性黑色素瘤中显示(72–74),大约10%的黑色素瘤被证明患有PTEN公司突变(75–77). 有趣的是,患有考登病等遗传性疾病的患者PTEN公司突变和以良性错构瘤为特征的肿瘤,没有广泛报道显示对黑色素瘤的敏感性增加。最近,有2项研究直接证明,Akt在60%以上的黑色素瘤中构成性激活,在疾病后期激活频率较高(78,79). Stahl等人的后一项研究(79),鉴定的AKT3型基因作为一种附加机制,不同于PTEN公司这可能是Akt激活的这些高频率的原因。
Raf-MEK-ERK级联在黑色素瘤发展中的作用在过去3年中受到了很大的关注,因为在BRAF公司黑色素瘤中基因比例较高。Davies等人的初步研究估计,67%的黑色素瘤BRAF公司突变(66). 到目前为止,最常见的突变是V599E;这种突变发现于B-Raf激酶结构域的激活段,使该蛋白具有组成活性,并导致ERK1/2活化升高。大量后续研究(例如,参考文献。67,69,80–83)进一步研究了BRAF公司良性和恶性黑色素细胞病变的突变。结果估计值从30%到70%不等,综合起来,公布的数据表明,大约50%的黑色素瘤携带巴西V599E突变(84). 因此,B-Raf激活是最常见的黑色素瘤相关遗传事件之一,与PI3K-Akt途径的激活相当。
之间关联的几个方面BRAF公司突变和黑色素瘤有待进一步讨论。BRAF公司突变在葡萄膜(眼)和粘膜黑色素瘤中极为罕见(85,86)这表明阳光相关的紫外线诱导的致癌作用可能在导致这些突变中起作用。重要的是,尽管大约一半的黑色素瘤携带巴西V599E突变,这种改变也见于70-80%的常见获得性黑色素细胞痣(67,83,87). 这一发现强烈表明BRAF公司突变是黑色素细胞瘤形成的早期事件,单靠突变可能不足以驱动黑色素瘤的发展。尽管迄今为止发表的所有研究都发现布拉夫与黑色素瘤相比,痣的突变,关于黑色素瘤发病率的报道相互矛盾BRAF公司恶性肿瘤不同阶段的突变。一些小组发现BRAF公司转移性黑色素瘤的突变比例高于早期原发性黑色素瘤(65,81),但其他人报告了与更晚期疾病相关的突变频率下降(67). 同样BRAF公司一项研究表明,转移性黑色素瘤的突变与较短的生存期相关(88)而且在另一个地方生存时间更长(89). 因此,关于BRAF公司晚期黑色素瘤进展目前尚无定论,值得进一步研究。最后,值得注意的是BRAF公司突变可能与PTEN公司,但两者都不是BRAF公司也不是PTEN公司更改与一起发现美国国家科学院突变(65,90,91). 因此,在缺乏美国国家科学院突变几乎总是被激活BRAF公司,禁用的更改PTEN公司或两者兼而有之。相反,肿瘤与致癌美国国家科学院突变通常保留野生型布拉夫和PTEN公司这些结果重申了PI3K-Akt和Raf-MEK-ERK级联在黑色素瘤发展中的重要性;他们还表明,这些途径中的每一条在黑色素瘤的发生发展中都起着重要作用,并且在一部分黑色素瘤中,这两条途径可能在促进癌症进展方面相互合作。
在高比例的人类黑色素瘤中突变的基因的功能重要性已开始通过体外和小鼠研究来阐明。初步实验表明,携带Cdkn2a公司基因座增加了肿瘤发生的倾向(92). 在随后旨在阐明该基因座编码的2个基因的作用的研究中,小鼠选择性地敲除了阿尔夫基因(93,94)或墨水4a基因(95,96)产生并被确定为易患癌症。这些发现直接表明墨水4a和阿尔夫是重要的抑癌基因,但在所有这些研究中,敲除小鼠主要发展为淋巴瘤和肉瘤,很少观察到自发黑色素瘤(92–96). 然而,当Cdkn2a公司-设计空白小鼠表达致癌性HrasG12V型来自黑色素细胞特异性启动子(Tyr-ras型)超过50%的小鼠在6个月大时发生了黑色素瘤(97). 事实上,虽然几乎没有Tyr-ras公司野生型背景下的小鼠发生了黑色素瘤(97),大约一半的小鼠表达Tyr-ras公司选择一个墨水4a–/–或选择性的阿尔夫–/–背景1岁时死于癌症(33,98). Ras-driven黑色素瘤的形成阿尔夫-紫外线处理加速了无瘤小鼠的生长,由此产生的肿瘤Cdk6号机组p16的放大或丢失INK4a公司这表明紫外线暴露通过失活pRb通路促进了黑色素瘤的发展(98). 这一系列研究表明,p16INK4a公司-pRb和p19农业研究基金-p53抑癌途径确实是防止黑色素瘤形成的卫士,它还强调了致癌Ras信号在促进这种癌症发展中的重要性。HrasG12V型事实上,在这个模型中,它不仅对黑素细胞瘤的发生至关重要,而且对维持黑素细胞肿瘤也至关重要(99)证实了其作为黑色素瘤驱动癌基因的作用。
Akt激活所起作用的功能证明,尤其是通过失去PTEN公司最初,在黑素瘤的发展过程中被证明是难以捉摸的。铂族-敲除小鼠在胚胎早期死亡铂+/-小鼠极易发生肿瘤,并发展为前列腺、胃肠道、甲状腺和各种其他类型的癌症,但在这些小鼠的肿瘤谱中未观察到黑色素瘤(100,101). 然而,当铂+/-老鼠被交叉进入Cdkn2a–/–背景,大约10%的小鼠发展为黑色素瘤(102),这表明铂族像Ras激活一样,丢失可以与p16失活协同作用INK4a公司-pRb和p19农业研究基金-p53途径诱导黑素细胞瘤形成。另一项使用人类黑色素瘤细胞系的研究表明,引入完整的10号染色体或野生型的PTEN公司变成缺乏黑色素瘤细胞PTEN公司表达抑制了这些细胞的体外生长(103)免疫缺陷小鼠体内肿瘤的形成(104)并且介绍了PTEN公司该基因是针对这些细胞中杂合性丢失的,无论是在体外(103)和体内(104). 最后,对AKT3型这些细胞中的亚型,很像引入野生型PTEN公司、刺激细胞凋亡和延缓肿瘤生长(79). 这些实验表明PI3K-Akt通路参与了黑色素瘤的发展。
迄今为止,还没有发表过关于B-Raf在黑色素瘤发展中作用的转基因小鼠研究,但已经对小鼠和人类细胞系进行了一些实验。巴西V599E已证明在NIH3T3细胞中作为转化癌基因(66)在永生化小鼠黑素细胞系中(105). 此外,通过小干扰RNA(siRNA)敲低携带巴西V599E突变降低了MEK和ERK的激活水平,抑制了细胞增殖,增加了凋亡率,并阻止了软琼脂中的集落形成(105–107). 在BRAF公司B-Raf敲除对细胞生长和死亡的突变和影响。例如,携带野生型的人纤维肉瘤细胞中B-Raf表达缺失BRAF公司(106)或在含有致癌物质的黑色素瘤细胞中人力资源管理系统突变而不是激活BRAF公司突变(105)未能阻断MEK-ERK信号传导、抑制细胞增殖或促进凋亡。此外,siRNA-介导的C-Raf敲除并不影响携带巴西V599E突变(105–107). 最后,在针对Raf-MEK-ERK途径对黑色素瘤细胞进行小分子介导抑制的第一项临床前研究中,MEK抑制剂CI 1040被证明可以抑制体外生长、软琼脂集落形成和携带巴西V599E突变;更重要的是,当口服给静脉注射这种细胞系的免疫缺陷小鼠时,它阻止了肺转移的形成,并导致已确立的转移的消退(108). 这些研究证实,突变的B-Raf确实具有致癌特性,至少在黑色素瘤的一个子集中具有致癌特性,它可以作为潜在的治疗靶点(参考文献综述)。109)小分子抑制MAPK通路是一种可行的治疗策略。
皮肤黑色素瘤的外科治疗根据肿瘤的侵袭深度采用特定的手术切缘。原发性、结节性和转移性黑色素瘤的特定外科治疗指南超出了本文的范围,并在其他地方进行了综述(参考文献。4,110). 许多药物被用于治疗晚期黑色素瘤,但迄今为止,没有一种药物能显著改变生存率。开发辅助疗法,使生存率超过单纯手术后的生存率,一直是黑色素瘤研究人员和临床医生的长期目标。
化疗。在传统的化疗药物中,只有达卡巴嗪被FDA批准用于治疗晚期黑色素瘤(111). 通常采用联合化疗方案(如顺铂、长春花碱和达卡巴嗪),尽管没有临床试验证明联合治疗比最佳单药治疗具有生存优势(111). 替莫唑胺是一种经批准用于治疗恶性胶质瘤的口服烷基化剂,其活性与黑色素瘤中的达卡巴嗪相当。虽然目前还没有支持性的临床试验数据,但替莫唑胺已在许多联合方案中被取代,并正在对脑转移性黑色素瘤患者的放射治疗进行研究(112).
免疫治疗。东方合作肿瘤组(ECOG)对高危黑色素瘤患者进行的一项大型随机多中心研究显示,与标准观察结果(ECOG1684)相比,术后辅助IFN-α-2b治疗在无复发和总生存率方面有显著改善(4). 这项研究的结果导致FDA批准IFN-α-2b治疗黑色素瘤。本研究对无淋巴结转移的深部原发性肿瘤和淋巴结阳性黑色素瘤患者进行。在其他研究中,干扰素-α-2b治疗的转移性IV期黑色素瘤几乎没有抗肿瘤活性。此外,虽然进行了一项大型后续研究(Intergroup E1690)(4)高剂量IFN-α-2b证实无复发生存率,但总体生存率没有增加。高剂量干扰素的毒性包括体质(类流感)症状和神经精神(抑郁、自杀意图)、血液学和肝脏影响(4). 与观察或高剂量干扰素相比,低剂量干扰物的其他研究未显示总生存率的统计学显著增加(参考文献。4). 基于患者对含有转基因的疫苗的免疫反应2是一种主要在黑色素瘤细胞中发现的神经节苷脂,随后的组间试验(ECOG1694)旨在比较高剂量IFN-α-2b和GM2-含有免疫刺激佐剂的疫苗(113). 该试验提前结束,因为中期分析表明干扰素治疗显著提高了无病生存率。IL-2具有抗黑色素瘤的活性,高剂量治疗获得FDA批准(114). 由于高剂量IL-2副作用显著,可能危及生命,因此IL-2治疗需要住院治疗。
生物化学疗法将传统化疗与免疫疗法(如IL-2和IFN-α-2b)相结合,在II期试验中似乎很有希望,但III期研究尚未证实IV期转移患者的统计学意义上的生存益处,以及在切除、,晚期III期疾病(西南肿瘤组/组间试验S0008)正在进行中(参考文献。115). 七项大型研究未能显示不同生物化学治疗方案的总生存率在统计学上显著提高(115).
由于目前大多数辅助治疗都有显著的副作用,而且许多辅助治疗对晚期黑色素瘤的总体生存率的益处有限,因此非常需要为这种毁灭性转移癌合理设计基于机制的治疗,其内脏转移的中位生存率没有超过1年的界限。目前的方法包括抑制肿瘤激活的信号级联,利用宿主肿瘤免疫反应,靶向黑素细胞和肿瘤特异性抗原和活性(例如阻断血管生成和抵抗凋亡的蛋白质),以及阻断肿瘤生长和肿瘤间质相互作用。许多治疗方案目前处于不同的发展阶段(从临床前研究到II期试验)。本综述将主要关注最近针对Ras级联的努力,作为合理治疗方法的一个例子。
Raf抑制剂BAY 43-9006抑制信号转导。小分子激酶抑制剂有潜力作为癌症和炎症的新疗法,如目前上市的化合物甲磺酸伊马替尼(Gleevec;诺华制药)和吉非替尼(Iressa;阿斯利康)(116). BAY 43-9006是一种在C-Raf抑制剂筛选中发现的双芳基尿素(117). 相关的尿素化合物已被描述为几种其他激酶的抑制剂(118). 除了用IC阻断C-Raf激酶活性外503~12 nM(107,117,119),该化合物通过IC抑制野生型和突变型B-Raf,尽管效果较差50野生型B-Raf和IC为16–28 nM50B-Raf为29–47 nMV599E版本(105,107,119). 它还能够抑制参与癌症进展的几种受体酪氨酸激酶,尽管这些激酶的抑制比Raf蛋白的抑制更弱(119). 体外研究表明,BAY 43-9006能够阻止ERK激活和细胞增殖,这些细胞转化为致癌的永生化小鼠黑素细胞RAS系统或巴西V599E(105)以及携带巴西V599E突变(107). 更重要的是,向携带其中一种细胞系的肿瘤异种移植物的小鼠口服该药物可显著延缓肿瘤生长(107). 最近的一项研究将这些发现扩展到了一组来自多种不同癌症类型的人类肿瘤细胞系,并确定口服BAY43-9006对乳腺癌、结肠癌和肺癌细胞系形成的异种移植物具有广泛的抗肿瘤活性,且无任何副作用(119). 这些令人鼓舞的发现导致了BAY 43-9006在多种实体肿瘤患者的临床试验中的应用。
第一阶段的初步试验表明,BAY 43-9006作为单药服用时具有良好的耐受性(120)或结合传统化疗(121),仅观察到轻微的副作用。二期试验正在进行中,迄今为止,BAY 43-9006单药疗法已显示出对多种癌症,尤其是肾细胞癌的治疗前景(122,123). 不幸的是,对于晚期黑色素瘤患者,该药物疗效的明确证据尚未得到证实。经过12周的治疗,不到20%的患者病情稳定,不到5%的患者出现部分缓解,绝大多数患者病情进展(123,124). BAY 43-9006联合卡铂和紫杉醇等化疗药物的II期试验(125)目前正在进行中。这种联合方案已经显示出一些抗癌活性的初步证据,在最初的试验中,35名患者中,11名患者有部分反应,19名患者病情稳定(125).
对于BAY 43-9006对黑色素瘤患者的疗效相当有限,有几种可能的解释。作为一种信号转导抑制剂,该化合物被预测为一种细胞抑制剂(122)并且可能需要与一种或多种细胞毒药物结合才能发挥显著的抗肿瘤活性。或者,B-Raf的抑制V599E版这种药物的活性可能不够强。肾细胞癌(RCC)的进展已被证明涉及加拿大皇家空军改变(S1)但不改变BRAF公司突变(S2);考虑到BAY 43-9006对C-Raf的抑制作用是B-Raf的5-10倍,这是一个潜在的重要问题V599E版本综上所述,这些研究结果表明,与黑色素瘤患者相比,BAY 43-9006治疗的肾癌患者所享有的更大治疗益处可能源于对肾癌患者的C-Raf或其他靶点的更有效抑制。因此,当开发出更特异、更有效的B-Raf抑制剂时,这些化合物可能对黑色素瘤表现出更大的疗效。同样可能的是,使用BAY 43-9006治疗的黑色素瘤患者队列没有适当的突变状态,无法从抑制剂中获益。该药物已被证明能抑制携带巴西V599E突变(107)以及几种携带致癌基因的细胞系RAS系统(105,119)虽然后一结果在转化的小鼠黑素细胞中得到证实(105)以及来源于非黑色素瘤的人类细胞系(119)并且还没有在人类黑色素瘤细胞中直接显示。并非所有入选BAY 43-9006临床试验的患者都携带巴西V599E突变(123,124). 目前尚不清楚黑色素瘤患者是否存在致癌性RAS系统突变,而不是BRAF公司突变将从该药物中受益,而对于通过其他机制(如PTEN公司损失或AKT3型放大。通过以下方式对临床试验参与者进行分类BRAF公司突变状态以及突变状态与治疗结果的相关性目前正在研究中(124,125). 最后,B-Raf可能不是晚期黑色素瘤患者的理想治疗靶点。如上所述BRAF公司癌前黑素细胞病变的突变(67,83,87)提示该癌基因的主要作用可能局限于黑色素瘤的发生,抑制B-Raf活性可能对早期疾病患者有治疗益处,但对癌症进展到转移阶段的患者则无治疗益处。数据显示,携带布拉夫599e突变依赖于B-Raf表达的生长和存活(105–107),但涉及细胞系的研究结果对实际患者肿瘤的适用性可能有限。更相关的人类黑色素瘤实验模型可能导致对潜在治疗靶点进行更准确的临床前评估。
血管生成抑制和肿瘤营养耗竭。除了抑制信号转导外,其他几种合理设计的黑色素瘤治疗方法目前正在临床试验中。这些疗法取代了直接的细胞毒性方法,旨在通过抑制血管生成或消耗对癌症生长至关重要的营养素来使肿瘤饥饿。在抗血管生成化合物中,VEGFR抑制剂SU5416和AG-013736在携带来源于各种组织(包括黑色素瘤(S3、S4))的人类肿瘤细胞系异种移植的小鼠中显示出广谱抗肿瘤活性。这两种化合物在第一阶段试验(S5、S6)中均表现出可接受的安全性,并进展到第二阶段。目前,AG-013736没有II期数据,而SU5416对转移性黑色素瘤的疗效已被证明令人失望。在该试验的26名可评估患者中,只有1名患者出现部分缓解,1名患者病情稳定,所有患者在中位生存期29周后最终死于黑色素瘤(S7)。在临床前研究中,通过拮抗整合素信号发挥作用的血管生成抑制剂,如EMD 121974,也已证明对人类黑色素瘤异种移植具有活性(S8)。EMD 121974在第一阶段试验(S9)中有可耐受的不良反应,但还没有关于黑色素瘤第二阶段试验的公开数据。血管生成抑制理论上是抑制肿瘤生长的一种有吸引力的策略,但抗血管生成药物对黑色素瘤的疗效尚待确定。
与正常人类细胞不同,黑色素瘤细胞需要精氨酸才能生存(S10)。精氨酸降解酶精氨酸脱氨酶(ADI),当与聚乙二醇(PEG)配制以制备ADI-PEG时,显示出抑制小鼠中人类黑色素瘤异种移植物的生长(S11)。对黑色素瘤患者进行的ADI-PEG第一阶段和第二阶段初步试验表明,该酶耐受性良好,具有适度的抗癌活性:在41名试验患者中,6名患者出现部分反应,2名患者病情稳定(S12)。ADI-PEG目前正在进行第二阶段试验(见www.clinicaltrials.gov)。ADI-PEG和血管生成抑制剂的结果,很像BAY 43-9006的结果,突出了将临床前模型的数据转化为临床疗效的困难。然而,目前正在进行的这些药物的II期试验可能会显示出更多的抗肿瘤活性证据,并且未来的研究将结合信号转导抑制剂、血管生成抑制剂、,而营养消耗酶相互作用和/或与传统化疗药物结合将发挥这些新型药物的功效。
黑色素瘤与视网膜母细胞瘤(Rb)和p53抑癌通路的失活以及Ras级联中癌基因的激活密切相关。在生理水平和适当的组织环境中直接替换丢失和/或突变的肿瘤抑制因子的基因治疗仍然是一项技术挑战,但这是治疗黑色素瘤的一个潜在的长期科学目标。已开发出小分子人双分钟2(HDM2)拮抗剂,具有治疗野生型肿瘤的潜力TP53型(第13节)。B-Raf和其他Ras途径效应器是黑色素瘤的潜在治疗靶点,更有效的B-Raf特异性抑制剂可能比普通Raf抑制剂BAY 43-9006更有效。目前正在努力用小分子抑制剂(S14)靶向PI3K Ras-效应途径。此外,对旨在评估他汀类药物对冠心病的影响的试验的二次分析表明,这些药物也可能对黑色素瘤有潜在的化学预防作用(S15)。他汀类药物在预防黑色素瘤中的作用机制之一是阻断戊二醛化,这是Ras定位到细胞膜所必需的(S16)。目前正在进行病例对照研究和荟萃分析,以评估这一初步观察结果。
除了激酶途径外,黑色素瘤或黑色素细胞特有的其他分子也是可行的药物靶点。虽然最初使用肽和全细胞提取物刺激对黑色素瘤特异性细胞表面蛋白(包括GM)的免疫反应的结果2有希望的是,大规模研究尚未发现显著的抗肿瘤活性(S17)。然而,通过使用重组GM-CSF等药物增强肿瘤免疫来增强宿主对细胞疫苗的反应,可能会提供有前景的治疗药物(24). 由于黑色素瘤的发展与端粒酶激活(S18,S19)有关,目前正在开发使用抗端粒酶核酶(S20)和端粒同源寡核苷酸(S21,S22)的基因治疗方法来治疗黑色素瘤,并在动物模型中显示出抗肿瘤活性。靶向黑色素细胞特异性和黑色素瘤生存关键的通路也可能被证明是一种可行的治疗策略,最近的临床前数据表明,CDK2在黑色素瘤存活中的独特作用以及黑色素细胞中小眼相关转录因子(S23)对CDK2的调节。阻断CDK2可抑制黑色素瘤细胞系的生长和细胞周期进展,但在其他癌症细胞系中没有。
由于早期黑色素瘤通常可以通过手术治愈,因此额外的研究工作集中在阻断肿瘤间质和促进侵袭和转移的肿瘤微血管相互作用上(S24,S25)。像黑色素瘤这样的肿瘤通常表现出对凋亡的抵抗。抑制肿瘤对黑色素瘤(S26–S28)中人类B细胞白血病/淋巴瘤-2(Bcl-2,一种凋亡抑制剂)凋亡靶点阻断的抵抗力。除了小分子抑制剂、疫苗和基因治疗之外,人源化抗体由于其临床安全性低,是一种诱人的治疗剂。此外,由于肿瘤发生机制的不同,所有黑色素瘤对治疗方式的反应可能不同,因此进行复杂的基因突变分析的能力将允许个体化的患者预后和治疗(84). 最后,正在进行的蛋白质组学筛选可能会确定黑色素瘤的其他新治疗靶点(S29)。
预防应始终是减少黑色素瘤斗争的首要任务。防止紫外线照射是关键的预防措施。归根结底,提高患者生存率而不同时显著增加发病率仍是转移性黑色素瘤的一个具有挑战性的治疗目标。针对肿瘤特异性突变的疾病途径中的关键参与者设计合理的治疗方法,肯定会成为未来几年转化癌症研究的重点。
注:参考文献S1–S30与本文一起在线提供;doi:10.1172/JCI200524808DS1。
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这项工作得到了美国退伍军人事务研究与发展办公室的支持。A.E.Adams得到了美国国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS)NIH培训拨款(哈佛皮肤病学系)的支持。Y.Chudnovsky是霍华德·休斯医学研究所的博士前研究员。我们感谢苏珊·斯威特(Susan Swetter)对手稿的审阅和有用的建议,感谢乌玛·桑德兰(Uma Sundram)和斯坦福皮肤科(Stanford Dermatology Department)为黑素瘤组织学幻灯片提供的帮助。
使用的非标准缩写:ADI,精氨酸脱氨酶;CDK,细胞周期依赖性激酶;CDKN2A,细胞周期素依赖性激酶抑制剂2A;增生异常痣综合征;MEK、MAPK激酶;聚乙二醇;pRb、Rb蛋白;PTEN、磷酸酶和张力蛋白同源物;视网膜母细胞瘤;肾细胞癌;RGP,径向生长期;小干扰RNA;前哨淋巴结活检;VGP,垂直生长期。
利益冲突:提交人声明,不存在利益冲突。