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PI3KAKTmTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中的应用现状

IT圈 admin 62浏览 0评论

2024年6月1日发(作者:帛章)

154

欢迎关注本刊公众号

中国癌症杂志

2020年第30卷第2期

CHINA ONCOLOGY

2020 Vol.30 No.2

·综 述·

PI3K/AKT/mTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中

的应用现状

卢训西,国琳玮,李小光,胡 欣

复旦大学附属肿瘤医院乳腺外科,复旦大学上海医学院肿瘤学系,上海 200030

[摘要]磷脂酰肌醇

3-

激酶(

phosphoinositide 3-kinase

PI3K

/

蛋白激酶

B

protein kinase B

AKT

/

哺乳动物

雷帕霉素靶

蛋白(

mammalian target of rapamycin

mTOR

)信号转导通路在多种肿瘤中异常激活,参与肿瘤细胞增殖、分化和凋亡等生

命过程的调控,是抗肿瘤药物研发的重要靶点。对目前已应用于乳腺癌临床或处于临床试验阶段的

PI3K/AKT/mTOR

信号通

路抑制剂进行归纳,并综述该通路抑制剂的联合用药策略,以期为不同亚型乳腺癌提供个体化靶向治疗方案。

[关键词]磷脂酰肌醇

3-

激酶

/

蛋白激酶

B/

哺乳动物

雷帕霉素靶蛋白信号通路;抑制剂;乳腺癌;联合用药

DOI: 10.19401/.1007-3639.2020.02.011

中图分类号:

R737.9

 文献标志码:

A

  文章编号:

1007-3639(2020)02-0154-07

Current status of PI3K/AKT/mTOR pathway and its inhibitors in breast cancer LU Xunxi

,

GUO Linwei, LI

Xiaoguang, HU Xin (Department of Breast Surgery, Fudan University Shanghai Cancer Center, Shanghai 200030,

China; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

Correspondence to: HU Xin E-mail: xinhu@

Abstract

The abnormal activation of phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT)/mammalian target of rapamycin

(mTOR) pathway takes place in a variety of tumors. This pathway, which is an important target for the development of anti-tumor

drugs, mediates the regulation of tumor cell proliferation, differentiation and apoptosis. This article summarized the PI3K/AKT/

mTOR pathway inhibitors used in clinical practice and undergoing clinical trials, and also reviewed the combination strategy of

several pathway inhibitors with other targeted drugs, which may offer personalized approach for the treatment of different breast

cancer subtypes.

Key words

PI3K/AKT/mTOR pathway; Inhibitor; Breast cancer; Combination therapy

  磷脂酰肌醇

3-

激酶(

phosphoinositide

3-kinase

PI3K

/

蛋白激酶

B

(protein kinase,

AKT

/

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(

mammalian

target of rapamycin

mTOR

)信号转导通路(简

PAM

通路)调节肿瘤细胞存活、增殖、分化、

凋亡等多种过程,从而对肿瘤的发生、发展发挥

关键性作用

1

PAM

通路的过度活化广泛存在

于各类癌种,包括乳腺癌、肺癌、头颈部肿瘤、

子宫内膜癌、前列腺癌、结直肠癌等

2

。这与

该通路中的关键蛋白或上游调控因子的遗传学和

表观遗传学突变有关

3

,现已研发出多种作用

PAM

通路位点各蛋白的靶向药物,使各亚型乳

腺癌患者的个体化治疗成为可能。本文主要对乳

腺癌中

PAM

通路抑制剂在临床试验中的应用进行

总结与讨论。

1 PAM通路概述

  

PAM

通路主要由生长因子、激素、细胞因

子等配体结合上游受体酪氨酸激酶(

receptor

tyrosine kinase

RTK

),如表皮生长因子受体

epidermal growth factor receptor

EGFR

)、

人表皮生长因子受体

2

human epidermal growth

factor receptor 2

HER2

)、胰岛素样生长因

基金项目:国家自然科学基金(81672601)。

通信作者:胡 欣 E-mail:xinhu@

中国癌症杂志

2020

年第

30

卷第

2

子受体

1

insulin-like growth factor 1 receptor

IGF1R

)及

G

蛋白偶联受体(

G protein-coupled

receptor

GPCR

)等介导受体同源或异源二聚

化并使

PAM

通路磷酸化激活

4

PI3K

招募至

膜内结合位点,其

p110

催化亚基作用于

3

4-

磷酸磷脂酰肌醇(

PI-4,5-P2

PIP2

)至活性状

3

4

5-

三磷酸磷脂酰肌醇(

PI-3,4,5-P3

PIP3

5

。活化的

PIP3

作为重要的第二信使调

节细胞内的多种生命活动,其与细胞内含有

PH

结构域的信号蛋白

AKT

和磷脂酰肌醇依赖性蛋

白激酶

1

phosphoinositide-dependent kinase-1

PDK1

)结合,促使

PDK1

磷酸化

AKT

蛋白的

Thr308

位点,

AKT

还需经

mTORC2

Ser473

位点

磷酸化导致其完全活化

6

,而抑癌基因

PTEN

INPP4B

则可通过去磷酸化

PIP3

PIP2

抑制

AKT

活性。

mTOR

AKT

下游的一个重要作用靶

点,能够被磷酸化而激活,通过调控核糖体激酶

p70S6k

和真核起始因子

4E

结合蛋白

1

4E-binding

protein 1

4E-BP1

)两条不同的下游通路,分别

调控特定亚组

mRNA

的翻译,进而调节蛋白质的

合成,影响细胞的增殖

7

1.1 PI3K

  

PI3K

分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,以Ⅰ型

PI3K

研究

最为广泛,而Ⅰ型又分为Ⅰ

A

和Ⅰ

B

型。Ⅰ

A

与肿瘤行为相关度最高,由

PIK3CA

PIK3CB

PIK3CD

基因编码的

p110α

P110β

p110δ

三种催

化亚基和

p85

调节亚基构成;Ⅰ

B

型仅由

PIK3CG

编码的

p110γ

催化亚基和

p101

p84/87

调节亚基组

8-9

p110α

PIK3CA

突变驱动的肿瘤生长至

关重要,

p110β

PTEN

功能缺失引起肿瘤发生直

接相关

3

,而

p110δ

p110γ

则局限表达于造血

系统和免疫系统

10

  随着高通量测序技术的发展,多项肿瘤基

因组学的研究证实,

PI3K/AKT

通路在恶性肿瘤

中存在异常的激活,其一方面调控肿瘤的恶性

转化,另一方面介导药物治疗的耐受。

PAM

路异常激活形式主要包括:①

RTK

的异常激活

(突变或扩增);②

PIK3CA

的激活性突变和

PIK3R1

的失活性突变;③

抑癌基因

PTEN

的缺

失;④

AKT

家族基因的扩增;⑤

KRAS

基因突

155

3

TCGA

项目组于

2012

年发表在

Nature

的乳腺癌多组学分析数据表明,

77

%的样本存在

PI3K/AKT

相关信号通路的激活,其中以

PIK3CA

基因突变比例最高,达

36

%,突变位点

160

种,且主要集中在

Luminal

型和

HER2

基因扩增型

乳腺癌

11

PIK3CA

基因热点突变常发生在外显

20

的激酶结构域(

H1047R

)和外显子

9

的螺旋

结构域(

E545K

E542K

),这些驱动性突变可

引起下游信号通路的持续性激活

12

  

PI3K

抑制剂主要分为

3

大类:①

PI3K

抑制剂,同时作用于

4

个亚型,如

buparlisib

BKM120

)、

pictilisib

GDC-0941

)等;②

PI3K

亚型选择性抑制剂,如

PI3Kα

选择性抑制

alpelisib

BYL-719

)、

PI3Kβ

选择性抑制剂

GDC0032

等尚处于临床试验阶段,针对

p110δ

亚基衍生出的选择性抑制剂

idelalisib

CAL-

101

)已获美国食品药品管理局(

Food and Drug

Administration

FDA

)批准,用于慢性淋巴细

胞白血病和滤泡性

B

细胞非霍奇金淋巴瘤患者

的特异性治疗;③

PI3K-mTOR

双重抑制剂,如

BEZ235

等。

1.2 AKT

  

AKT

位于

PAM

通路的核心位置,其可通过作

用于

TSC1/TSC2

复合体以及

mTORC

信号转导调

节细胞生长,可通过磷酸化

CDK

抑制剂

p21

p27

影响细胞增殖,可直接抑制促凋亡蛋白

Bad

或转

录因子

FoxO

产生促凋亡信号,可磷酸化波形蛋

白,增加核转录因子

NF-κB

转录活性影响细胞迁

移和侵袭等

13

  

AKT

3

种亚型(

AKT1

AKT2

AKT3

)具

有高度相似的结构,均由氨基末端

PH

结构域、

中部激酶结构域(

ATP

结合域)和羧基末端的调

节结构域组成。

PH

结构域与

PIP2

PIP3

特异性结

合,使

AKT

定位于细胞膜上,其次激酶域将

ATP

的磷酸基团转移到底物苏氨酸上使其磷酸化,

AKT

具有部分活性,而调节域丝氨酸位点的磷酸

化则使

AKT

的活性进一步提高,且稳定其活性结

构。

AKT1

PH

结构域存在突变位点

E17K

,可

介导

AKT1

及其下游通路的持续激活,促进肿瘤

形成

14

156

  根据与

AKT

结合位点的差异而产生不同

的作用方式,

AKT

抑制剂可主要分为

3

类:①

PIP

类似物,如哌立福新;②

变构抑制剂,如

MK2206

;③

ATP

竞争性抑制剂,如

ipatasertib

GDC0068

)、

AZD5363

等。

1.3 mTOR

  

mTOR

mTOR

复合体

1

mTORC1

)和

mTOR

复合体

2

mTORC2

)组成。

mTORC1

AKT

下游,通过增强原癌基因的转录,促进

血管形成等驱动肿瘤形成。其直接下游底物S6激

酶(

S6 kinase 1

S6K1

)通过增强糖酵解,蛋白

质、脂质、核酸生物合成实现代谢重编程,另一

个下游底物

4E-BP1

则通过调节转录起始复合体

EIF4f

促进肿瘤细胞的增殖和生存,与

CDK4/6

制剂起到协同作用

7

mTORC2

位于

AKT

激酶

的上游,通过磷酸化

AKT

S473

位点及调节细胞

骨架蛋白调控细胞的生长和迁移

15-16

  第一代

mTOR

抑制剂以

everolimus

RAD-

001

)为代表,仅靶向

mTORC1

复合体,而对

mTORC2

无抑制作用,这将会导致

mTORC2

RAS-MAPK

S6K1/IGF-1R/PI3K

等通路负

反馈激活

AKT

及其下游通路,从而影响单药疗

17-18

。而二代

ATP-

竞争性

mTOR

抑制剂,如

AZD2014

CC-223

,可同时抑制两种复合体,从

而拓宽药物适应证使患者最大程度受益。

2 PAM抑制剂临床试验

2.1 与内分泌药物联用—改善内分泌耐药

  

PAM

通路异常活化是介导雌激素受体

estrogen receptor

ER

)阳性乳腺癌内分泌耐药

的重要机制之一

19

S6K

可通过非配体依赖方

式直接激活

ER

,从而介导

ER

阳性乳腺癌患者对

内分泌治疗产生原发性或继发性耐药

20

,且

ER

阳性乳腺癌存在多条信号转导通路网络式沟通互

作,因此常需要多个靶向不同位点的药物联用以

对抗内分泌耐药。

  

2015

年圣

·

安东尼奥乳腺癌大会上公布的

BELLE-2

临床试验结果显示

21

,对于

1 147

例绝经后、经芳香化酶抑制剂(

aromatase

inhibitor

AI

)治疗后进展或复发的

ER

阳性乳

腺癌患者,

BKM120

联合氟维司群组无进展生

卢训西,等 PI3K/AKT/mTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中的应用现状

存期(

progression-free survival

PFS

)优于氟

维司群单药组(

6.9

个月

vs 5.0

个月,

HR=0.78

P<0.01

),尽管获益较小,但亚组分析证实,

ctDNA PIK3CA

突变患者中,

BKM120

和氟维

司群联用较氟维司群单药,

PFS

显著延长(

7.0

vs 3.2

个月,

HR=0.58

95

%

CI

0.41

~

0.82

P=0.01

),而在

PIK3CA

野生型患者中,联用

BKM120

并无获益(

6.8

个月

vs 6.8

个月,

95

%

CI

0.79~1.30

P>0.05

)。这提示,对于

ER

性晚期乳腺癌患者,

PIK3CA

突变有可能作为预

PAM

通路抑制剂疗效的生物标志物,靶向这

类患者的

PI3K

位点可能获益。得出同样结论的

BELLE-3

临床试验

22

432

mTOR

抑制剂

治疗失败的激素受体阳性

HER2

阴性局部晚期或

转移性乳腺癌患者使用

BKM120

联合氟维司群的

研究。联合治疗组较安慰剂组改善

PFS

3.9

vs 1.8

个月,

HR=0.67

95

%

CI

0.53~0.84

P<0.01

),且亚组分析提示,

PIK3CA

突变患者

使用

PI3K

抑制剂较安慰剂组PFS改善更大(

4.7

vs 1.6

个月,

HR=0.50

95

%

CI

0.33~0.76

),

PI3K

野生型为

3.7

个月

vs 2.7

个月(

HR=0.73

95

%

CI

0.52~1.01

)。但鉴于

BKM120

不良反

应较严重,

13

%的患者由于谷丙转氨酶(

alanine

transaminase

ALT

)和谷草转氨酶(

aspartate

transaminase

AST

)升高和高血糖等不良反应而

中断治疗,因此限制了联合用药的应用。

  相较于泛

PI3K

抑制剂,亚型选择性

PI3K

抑制剂具有脱靶效应少,不良反应较轻及患者

耐受性更好等优点。

2018

年欧洲肿瘤内科学

会(

European Society for Medical Oncology

ESMO

)会议公布了Ⅲ期临床试验

SOLAR-1

23

的积极结果,该临床试验纳入了

572

PIK3CA

变且

AI

治疗期间或治疗后发生病情进展的激素受

体阳性

HER2

阴性乳腺癌患者。结果显示,

PI3Kα

选择性抑制剂

BYL719

联用氟维司群将

PFS

5.7

个月延长至

11.0

个月,使疾病进展或死亡风险

显著降低

35

%(

HR=0.65

95

%

CI

0.50~0.85

P

<0.01

)。

2018

年美国临床肿瘤协会(

American

Society of Clinical Oncology

ASCO

)年会报道的

SANDPIPER

研究

24

,主要探讨了靶向

PIK3CA

中国癌症杂志

2020

年第

30

卷第

2

突变的新型

PI3K

抑制剂

taselsib

GDC0032

)在

AI

治疗进展的

ER

阳性

HER2

阴性局部晚期或转移

性乳腺癌中的应用价值。与安慰剂

+

氟维司群相

比,接受

GDC0032+

氟维司群治疗的

PIK3CA

突变

患者癌症的恶化概率降低

30

%,中位

PFS

延长两

个月(

7.4

个月

vs 5.4

个月,

HR=0.70

95

%

CI

0.56~0.89

P<0.01

),客观缓解率(

objective

response rate

ORR

)增加了

2

倍多(

28.0

%

vs

11.9

%,

P<0.01

),而在无

PIK3CA

突变肿瘤患者

中,两组的

PFS

ORR

差异无统计学意义。

  目前,一些临床试验结果已证实,

mTOR

制剂依维莫司联合依西美坦、他莫昔芬、氟维

司群等同样可逆转

AI

(来曲唑、阿那曲唑)内

分泌耐药。

Bachelot

25

入组了

111

AI

治疗进

展的绝经后

ER

阳性

HER2

阴性乳腺癌患者,经他

莫昔芬和依维莫司联合治疗组,

6

个月临床获益

率(

clinical benefit rate

CBR

)较他莫昔芬单药

组更为明显(

61

%

vs 42

%,

P<0.01

),中位

PFS

也相对延长(

8.6

个月

vs 4.5

个月,

HR=0.54

95

%

CI

0.36~0.81

P<0.01

),且

PFS

和总生

存期(

overall survival

OS

)都有显著改善。

BOLERO-2

研究

26

促使

2012

年美国

FDA

批准依

维莫司与依西美坦联合使用于绝经后激素受体

阳性

HER2

阴性,

AI

治疗期间进展的转移或复发

乳腺癌患者。

724

例患者随机接受依西美坦联合

依维莫司组或依西美坦单药治疗,结果显示,

联用组

PFS

有明显改善(

7.8

个月

vs 3.2

个月,

HR=0.45

95

%

CI

0.38~0.54

P<0.01

),降

低了

57

%死亡或疾病进展风险。后续对这些患

者进行二代测序发现,

76

%患者存在

PIK3CA/

PTEN/CCND1/FGFR

突变,而只携带其中某一

通路单一突变患者联合依维莫司治疗显著获益

(中位

PFS

214 d vs 77 d

HR=0.26

95

%

CI

0.18~0.41

27

PrECOG 0102

研究

28

纳入

130

AI

治疗复发或进展的绝经后激素受体阳

HER2

阴性转移性乳腺癌患者,依维莫司联合

氟维司群

PFS

是安慰组的2倍(

10.4

个月

vs 5.1

月,

HR=0.61

95

%

CI

0.40~0.92

P<0.05

)。

2.2 与靶向药物联用—改善HER2靶向耐药

  

HER2

阳性乳腺癌常因

PTEN

缺失、

PI3K

突变

157

而激活

PAM

通路,对曲妥珠单抗发生原发或继

发性耐药

29

PIK3CA

突变在

HER2

阳性乳腺癌

中,可作为预测

HER2

靶向耐药和对

PAM

抑制剂

更为敏感的有力生物标志物。

  

BOLERO-3

Ⅲ期临床试验

30

结果显示,在

569

例曲妥珠单抗耐药且曾接受紫杉类药物治疗的

HER2

阳性晚期乳腺癌患者中,曲妥珠单抗和长春

瑞滨联合依维莫司较安慰剂组,中位生存期小幅

度延长(

PFS

7.00

个月

vs 5.78

个月,

HR=0.78

95

%

CI

0.65~0.95

P<0.01

)。亚组分析提示,

PTEN

表达(

PFS

9.60

个月

vs 5.30

个月,

HR=0.4

95

%

CI

0.20~0.82

P=0.01

)、

pS6

高表达(

PFS

6.80

个月

vs 3.90

个月,

HR=0.48

95

%

CI

0.24~0.96

P<0.05

)型乳腺癌对

mTOR

抑制剂有着更好的疗

效。

BOLERO-1

31

Ⅲ期临床试验在纳入的

719

例局

部晚期或转移性

HER2

阳性乳腺癌患者中,曲妥珠

单抗与紫杉醇联合依维莫司较安慰剂组并无生存

获益。在

HER2

阳性激素受体阴性亚组中,依维莫

司组较安慰剂组虽然未达到预定的有统计学意义

的阈值(

P=0.004 4

),但

PFS

延长了

7.2

个月(

20.27

个月

vs 13.08

个月,

HR=0.66

95

%

CI

0.48~0.91

P<0.01

),仍提示

mTOR

抑制剂的积极作用。后续

对上述两项临床试验中部分乳腺癌患者样本进行

测序,以期发现对依维莫司疗效具有预测作用的生

物标志物。结果发现,

PIK3CA

突变、

PTEN

缺失、

AKT1

突变等导致

PI3K

通路过度活化时,出现疾病

进展的风险分别为

0.67

0.54

0.67

,其中激素受体

阴性患者

HR

分别为

0.43

0.50

0.49

32

。即当出现

PI3K

通路异常活跃时,依维莫司延长

PFS

的效果更

为显著,因此可通过检测患者

PIK3CA/PTEN/AKT1

分子突变状态预测依维莫司靶向作用的疗效

33

3 PAM通路为三阴性乳腺癌(triple-negative

breast cancer,TNBC)提供新靶点

  很长时间内,化疗是

TNBC

唯一的治疗手

段,

PARP

抑制剂

olaparib

已于

2018

1

月被

FDA

批准用于胚系

BRCA1/2

突变

HER2

阴性乳腺癌的

二线及以上治疗,打破了

TNBC

无靶可用的魔

34

。随着测序技术的深入,我们了解到

TNBC

不同亚型存在较大的异质性,本课题组最

近发表在

Cancer Cell

的数据绘制出的

TNBC

队列

158

多组学图谱提出了

TNBC

分子分型基础上精准

靶向治疗的可能

35

。在

TNBC

PIK3CA

突变

频率较低,约为

25

%,通路主要改变为

PTEN

INPP4B

的缺失

36

,且基础实验证实

TNBC

AKT

磷酸化水平较上述两型乳腺癌高,因此

AKT

可望成为

TNBC

的潜在靶点

37

  

2018

ASCO

会议关于

PAKT

临床试验

38

AZD5363

联合化疗药物紫杉醇在复发转移性

TNBC

中的一线治疗研究结果显示,联合组可

有效延长患者中位

PFS

5.9

个月

vs 4.2

个月,

HR=0.75

95

%

CI

0.52~1.08

),同时显著延

长了

OS

19.1

个月

vs 12.6

个月,

HR=0.61

),

且亚组分析提示,

PIK3CA/AKT1/PTEN

突变的乳

腺癌患者获益较野生型更为明显。相似的结论

TNBC

Ⅱ期临床研究

LOTUS

中得到证实

39

与对照组紫杉醇单药相比,

GDC0068

联合紫杉

醇组中位

OS

延长了

4.7

个月(

23.1

个月

vs 18.4

个月,

HR=0.62

95

%

CI

0.37~1.05

),虽然

差异无统计学意义,但显著的

PFS

获益以及轻

微不良事件,

GDC0068

的综合获益是值得推荐

的。另外,

PIK3CA/AKT1/PTEN

基因突变亚组

GDC0068

疗效更为显著,中位

PFS

9.0

4.9

个月(

HR=0.44

P<0.05

),提示

GDC0068

TNBC

中靶向治疗的目标人群。在一项Ⅰ期临床

试验中,

AKT1

突变可作为生物标志物也得到了

证实

40

20

例携带有

AKT1 E17K

突变的雌激素

受体阳性乳腺癌患者,

PFS

5.5

个月(

95

%

CI

2.9~6.9

),虽然

PFS

相较于常用靶点低,但是

AKT1 E17K

联合

PIK3CA

突变患者对

AKT

抑制剂

AZD5363

较野生型更为敏感(

PFS

:未达到

vs

4.3

个月,

HR=0.21

P<0.05

)。这一临床获益提

示,

AKT1

突变或许可作为预测

AKT

抑制剂疗效

的生物标志物,且可为缺乏靶点的

TNBC

靶向治

疗提供新思路。

4 总结与展望

  

PAM

通路在肿瘤细胞存活、增殖、分化、凋

亡过程中发挥至关重要的作用,是肿瘤治疗的重

要靶点,因此,该通路有大量抑制剂处于研发阶

段,为肿瘤的治疗带来新的希望。

  

PAM

通路中蛋白亚型较多、结构相似,抑制

卢训西,等 PI3K/AKT/mTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中的应用现状

剂的亚型选择性较差,是导致抑制剂毒性的重要

因素。因此,设计更高亚型选择性的抑制剂是该

通路抑制剂研发的一个重要方向。

  

PAM

通路抑制剂联合现有抑制剂在不同亚

型乳腺癌中的治疗效果使进一步扩大该抑制剂的

适应证成为可能,提示与其他靶点药物联用可能

PAM

通路抑制剂重要的用药策略。令人欣喜的

是,本课题组的研究结果提示,

PAM

通路可能成

TNBC

的治疗靶点,可望填补

TNBC

无靶向药

的空白。

  总之,

PAM

通路抑制剂可能成为乳腺癌治疗

的重磅靶向药物。

[参 考 文 献]

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(收稿日期:2019-10-11 修回日期:2019-12-18)

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2024年6月1日发(作者:帛章)

154

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中国癌症杂志

2020年第30卷第2期

CHINA ONCOLOGY

2020 Vol.30 No.2

·综 述·

PI3K/AKT/mTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中

的应用现状

卢训西,国琳玮,李小光,胡 欣

复旦大学附属肿瘤医院乳腺外科,复旦大学上海医学院肿瘤学系,上海 200030

[摘要]磷脂酰肌醇

3-

激酶(

phosphoinositide 3-kinase

PI3K

/

蛋白激酶

B

protein kinase B

AKT

/

哺乳动物

雷帕霉素靶

蛋白(

mammalian target of rapamycin

mTOR

)信号转导通路在多种肿瘤中异常激活,参与肿瘤细胞增殖、分化和凋亡等生

命过程的调控,是抗肿瘤药物研发的重要靶点。对目前已应用于乳腺癌临床或处于临床试验阶段的

PI3K/AKT/mTOR

信号通

路抑制剂进行归纳,并综述该通路抑制剂的联合用药策略,以期为不同亚型乳腺癌提供个体化靶向治疗方案。

[关键词]磷脂酰肌醇

3-

激酶

/

蛋白激酶

B/

哺乳动物

雷帕霉素靶蛋白信号通路;抑制剂;乳腺癌;联合用药

DOI: 10.19401/.1007-3639.2020.02.011

中图分类号:

R737.9

 文献标志码:

A

  文章编号:

1007-3639(2020)02-0154-07

Current status of PI3K/AKT/mTOR pathway and its inhibitors in breast cancer LU Xunxi

,

GUO Linwei, LI

Xiaoguang, HU Xin (Department of Breast Surgery, Fudan University Shanghai Cancer Center, Shanghai 200030,

China; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

Correspondence to: HU Xin E-mail: xinhu@

Abstract

The abnormal activation of phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT)/mammalian target of rapamycin

(mTOR) pathway takes place in a variety of tumors. This pathway, which is an important target for the development of anti-tumor

drugs, mediates the regulation of tumor cell proliferation, differentiation and apoptosis. This article summarized the PI3K/AKT/

mTOR pathway inhibitors used in clinical practice and undergoing clinical trials, and also reviewed the combination strategy of

several pathway inhibitors with other targeted drugs, which may offer personalized approach for the treatment of different breast

cancer subtypes.

Key words

PI3K/AKT/mTOR pathway; Inhibitor; Breast cancer; Combination therapy

  磷脂酰肌醇

3-

激酶(

phosphoinositide

3-kinase

PI3K

/

蛋白激酶

B

(protein kinase,

AKT

/

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(

mammalian

target of rapamycin

mTOR

)信号转导通路(简

PAM

通路)调节肿瘤细胞存活、增殖、分化、

凋亡等多种过程,从而对肿瘤的发生、发展发挥

关键性作用

1

PAM

通路的过度活化广泛存在

于各类癌种,包括乳腺癌、肺癌、头颈部肿瘤、

子宫内膜癌、前列腺癌、结直肠癌等

2

。这与

该通路中的关键蛋白或上游调控因子的遗传学和

表观遗传学突变有关

3

,现已研发出多种作用

PAM

通路位点各蛋白的靶向药物,使各亚型乳

腺癌患者的个体化治疗成为可能。本文主要对乳

腺癌中

PAM

通路抑制剂在临床试验中的应用进行

总结与讨论。

1 PAM通路概述

  

PAM

通路主要由生长因子、激素、细胞因

子等配体结合上游受体酪氨酸激酶(

receptor

tyrosine kinase

RTK

),如表皮生长因子受体

epidermal growth factor receptor

EGFR

)、

人表皮生长因子受体

2

human epidermal growth

factor receptor 2

HER2

)、胰岛素样生长因

基金项目:国家自然科学基金(81672601)。

通信作者:胡 欣 E-mail:xinhu@

中国癌症杂志

2020

年第

30

卷第

2

子受体

1

insulin-like growth factor 1 receptor

IGF1R

)及

G

蛋白偶联受体(

G protein-coupled

receptor

GPCR

)等介导受体同源或异源二聚

化并使

PAM

通路磷酸化激活

4

PI3K

招募至

膜内结合位点,其

p110

催化亚基作用于

3

4-

磷酸磷脂酰肌醇(

PI-4,5-P2

PIP2

)至活性状

3

4

5-

三磷酸磷脂酰肌醇(

PI-3,4,5-P3

PIP3

5

。活化的

PIP3

作为重要的第二信使调

节细胞内的多种生命活动,其与细胞内含有

PH

结构域的信号蛋白

AKT

和磷脂酰肌醇依赖性蛋

白激酶

1

phosphoinositide-dependent kinase-1

PDK1

)结合,促使

PDK1

磷酸化

AKT

蛋白的

Thr308

位点,

AKT

还需经

mTORC2

Ser473

位点

磷酸化导致其完全活化

6

,而抑癌基因

PTEN

INPP4B

则可通过去磷酸化

PIP3

PIP2

抑制

AKT

活性。

mTOR

AKT

下游的一个重要作用靶

点,能够被磷酸化而激活,通过调控核糖体激酶

p70S6k

和真核起始因子

4E

结合蛋白

1

4E-binding

protein 1

4E-BP1

)两条不同的下游通路,分别

调控特定亚组

mRNA

的翻译,进而调节蛋白质的

合成,影响细胞的增殖

7

1.1 PI3K

  

PI3K

分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,以Ⅰ型

PI3K

研究

最为广泛,而Ⅰ型又分为Ⅰ

A

和Ⅰ

B

型。Ⅰ

A

与肿瘤行为相关度最高,由

PIK3CA

PIK3CB

PIK3CD

基因编码的

p110α

P110β

p110δ

三种催

化亚基和

p85

调节亚基构成;Ⅰ

B

型仅由

PIK3CG

编码的

p110γ

催化亚基和

p101

p84/87

调节亚基组

8-9

p110α

PIK3CA

突变驱动的肿瘤生长至

关重要,

p110β

PTEN

功能缺失引起肿瘤发生直

接相关

3

,而

p110δ

p110γ

则局限表达于造血

系统和免疫系统

10

  随着高通量测序技术的发展,多项肿瘤基

因组学的研究证实,

PI3K/AKT

通路在恶性肿瘤

中存在异常的激活,其一方面调控肿瘤的恶性

转化,另一方面介导药物治疗的耐受。

PAM

路异常激活形式主要包括:①

RTK

的异常激活

(突变或扩增);②

PIK3CA

的激活性突变和

PIK3R1

的失活性突变;③

抑癌基因

PTEN

的缺

失;④

AKT

家族基因的扩增;⑤

KRAS

基因突

155

3

TCGA

项目组于

2012

年发表在

Nature

的乳腺癌多组学分析数据表明,

77

%的样本存在

PI3K/AKT

相关信号通路的激活,其中以

PIK3CA

基因突变比例最高,达

36

%,突变位点

160

种,且主要集中在

Luminal

型和

HER2

基因扩增型

乳腺癌

11

PIK3CA

基因热点突变常发生在外显

20

的激酶结构域(

H1047R

)和外显子

9

的螺旋

结构域(

E545K

E542K

),这些驱动性突变可

引起下游信号通路的持续性激活

12

  

PI3K

抑制剂主要分为

3

大类:①

PI3K

抑制剂,同时作用于

4

个亚型,如

buparlisib

BKM120

)、

pictilisib

GDC-0941

)等;②

PI3K

亚型选择性抑制剂,如

PI3Kα

选择性抑制

alpelisib

BYL-719

)、

PI3Kβ

选择性抑制剂

GDC0032

等尚处于临床试验阶段,针对

p110δ

亚基衍生出的选择性抑制剂

idelalisib

CAL-

101

)已获美国食品药品管理局(

Food and Drug

Administration

FDA

)批准,用于慢性淋巴细

胞白血病和滤泡性

B

细胞非霍奇金淋巴瘤患者

的特异性治疗;③

PI3K-mTOR

双重抑制剂,如

BEZ235

等。

1.2 AKT

  

AKT

位于

PAM

通路的核心位置,其可通过作

用于

TSC1/TSC2

复合体以及

mTORC

信号转导调

节细胞生长,可通过磷酸化

CDK

抑制剂

p21

p27

影响细胞增殖,可直接抑制促凋亡蛋白

Bad

或转

录因子

FoxO

产生促凋亡信号,可磷酸化波形蛋

白,增加核转录因子

NF-κB

转录活性影响细胞迁

移和侵袭等

13

  

AKT

3

种亚型(

AKT1

AKT2

AKT3

)具

有高度相似的结构,均由氨基末端

PH

结构域、

中部激酶结构域(

ATP

结合域)和羧基末端的调

节结构域组成。

PH

结构域与

PIP2

PIP3

特异性结

合,使

AKT

定位于细胞膜上,其次激酶域将

ATP

的磷酸基团转移到底物苏氨酸上使其磷酸化,

AKT

具有部分活性,而调节域丝氨酸位点的磷酸

化则使

AKT

的活性进一步提高,且稳定其活性结

构。

AKT1

PH

结构域存在突变位点

E17K

,可

介导

AKT1

及其下游通路的持续激活,促进肿瘤

形成

14

156

  根据与

AKT

结合位点的差异而产生不同

的作用方式,

AKT

抑制剂可主要分为

3

类:①

PIP

类似物,如哌立福新;②

变构抑制剂,如

MK2206

;③

ATP

竞争性抑制剂,如

ipatasertib

GDC0068

)、

AZD5363

等。

1.3 mTOR

  

mTOR

mTOR

复合体

1

mTORC1

)和

mTOR

复合体

2

mTORC2

)组成。

mTORC1

AKT

下游,通过增强原癌基因的转录,促进

血管形成等驱动肿瘤形成。其直接下游底物S6激

酶(

S6 kinase 1

S6K1

)通过增强糖酵解,蛋白

质、脂质、核酸生物合成实现代谢重编程,另一

个下游底物

4E-BP1

则通过调节转录起始复合体

EIF4f

促进肿瘤细胞的增殖和生存,与

CDK4/6

制剂起到协同作用

7

mTORC2

位于

AKT

激酶

的上游,通过磷酸化

AKT

S473

位点及调节细胞

骨架蛋白调控细胞的生长和迁移

15-16

  第一代

mTOR

抑制剂以

everolimus

RAD-

001

)为代表,仅靶向

mTORC1

复合体,而对

mTORC2

无抑制作用,这将会导致

mTORC2

RAS-MAPK

S6K1/IGF-1R/PI3K

等通路负

反馈激活

AKT

及其下游通路,从而影响单药疗

17-18

。而二代

ATP-

竞争性

mTOR

抑制剂,如

AZD2014

CC-223

,可同时抑制两种复合体,从

而拓宽药物适应证使患者最大程度受益。

2 PAM抑制剂临床试验

2.1 与内分泌药物联用—改善内分泌耐药

  

PAM

通路异常活化是介导雌激素受体

estrogen receptor

ER

)阳性乳腺癌内分泌耐药

的重要机制之一

19

S6K

可通过非配体依赖方

式直接激活

ER

,从而介导

ER

阳性乳腺癌患者对

内分泌治疗产生原发性或继发性耐药

20

,且

ER

阳性乳腺癌存在多条信号转导通路网络式沟通互

作,因此常需要多个靶向不同位点的药物联用以

对抗内分泌耐药。

  

2015

年圣

·

安东尼奥乳腺癌大会上公布的

BELLE-2

临床试验结果显示

21

,对于

1 147

例绝经后、经芳香化酶抑制剂(

aromatase

inhibitor

AI

)治疗后进展或复发的

ER

阳性乳

腺癌患者,

BKM120

联合氟维司群组无进展生

卢训西,等 PI3K/AKT/mTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中的应用现状

存期(

progression-free survival

PFS

)优于氟

维司群单药组(

6.9

个月

vs 5.0

个月,

HR=0.78

P<0.01

),尽管获益较小,但亚组分析证实,

ctDNA PIK3CA

突变患者中,

BKM120

和氟维

司群联用较氟维司群单药,

PFS

显著延长(

7.0

vs 3.2

个月,

HR=0.58

95

%

CI

0.41

~

0.82

P=0.01

),而在

PIK3CA

野生型患者中,联用

BKM120

并无获益(

6.8

个月

vs 6.8

个月,

95

%

CI

0.79~1.30

P>0.05

)。这提示,对于

ER

性晚期乳腺癌患者,

PIK3CA

突变有可能作为预

PAM

通路抑制剂疗效的生物标志物,靶向这

类患者的

PI3K

位点可能获益。得出同样结论的

BELLE-3

临床试验

22

432

mTOR

抑制剂

治疗失败的激素受体阳性

HER2

阴性局部晚期或

转移性乳腺癌患者使用

BKM120

联合氟维司群的

研究。联合治疗组较安慰剂组改善

PFS

3.9

vs 1.8

个月,

HR=0.67

95

%

CI

0.53~0.84

P<0.01

),且亚组分析提示,

PIK3CA

突变患者

使用

PI3K

抑制剂较安慰剂组PFS改善更大(

4.7

vs 1.6

个月,

HR=0.50

95

%

CI

0.33~0.76

),

PI3K

野生型为

3.7

个月

vs 2.7

个月(

HR=0.73

95

%

CI

0.52~1.01

)。但鉴于

BKM120

不良反

应较严重,

13

%的患者由于谷丙转氨酶(

alanine

transaminase

ALT

)和谷草转氨酶(

aspartate

transaminase

AST

)升高和高血糖等不良反应而

中断治疗,因此限制了联合用药的应用。

  相较于泛

PI3K

抑制剂,亚型选择性

PI3K

抑制剂具有脱靶效应少,不良反应较轻及患者

耐受性更好等优点。

2018

年欧洲肿瘤内科学

会(

European Society for Medical Oncology

ESMO

)会议公布了Ⅲ期临床试验

SOLAR-1

23

的积极结果,该临床试验纳入了

572

PIK3CA

变且

AI

治疗期间或治疗后发生病情进展的激素受

体阳性

HER2

阴性乳腺癌患者。结果显示,

PI3Kα

选择性抑制剂

BYL719

联用氟维司群将

PFS

5.7

个月延长至

11.0

个月,使疾病进展或死亡风险

显著降低

35

%(

HR=0.65

95

%

CI

0.50~0.85

P

<0.01

)。

2018

年美国临床肿瘤协会(

American

Society of Clinical Oncology

ASCO

)年会报道的

SANDPIPER

研究

24

,主要探讨了靶向

PIK3CA

中国癌症杂志

2020

年第

30

卷第

2

突变的新型

PI3K

抑制剂

taselsib

GDC0032

)在

AI

治疗进展的

ER

阳性

HER2

阴性局部晚期或转移

性乳腺癌中的应用价值。与安慰剂

+

氟维司群相

比,接受

GDC0032+

氟维司群治疗的

PIK3CA

突变

患者癌症的恶化概率降低

30

%,中位

PFS

延长两

个月(

7.4

个月

vs 5.4

个月,

HR=0.70

95

%

CI

0.56~0.89

P<0.01

),客观缓解率(

objective

response rate

ORR

)增加了

2

倍多(

28.0

%

vs

11.9

%,

P<0.01

),而在无

PIK3CA

突变肿瘤患者

中,两组的

PFS

ORR

差异无统计学意义。

  目前,一些临床试验结果已证实,

mTOR

制剂依维莫司联合依西美坦、他莫昔芬、氟维

司群等同样可逆转

AI

(来曲唑、阿那曲唑)内

分泌耐药。

Bachelot

25

入组了

111

AI

治疗进

展的绝经后

ER

阳性

HER2

阴性乳腺癌患者,经他

莫昔芬和依维莫司联合治疗组,

6

个月临床获益

率(

clinical benefit rate

CBR

)较他莫昔芬单药

组更为明显(

61

%

vs 42

%,

P<0.01

),中位

PFS

也相对延长(

8.6

个月

vs 4.5

个月,

HR=0.54

95

%

CI

0.36~0.81

P<0.01

),且

PFS

和总生

存期(

overall survival

OS

)都有显著改善。

BOLERO-2

研究

26

促使

2012

年美国

FDA

批准依

维莫司与依西美坦联合使用于绝经后激素受体

阳性

HER2

阴性,

AI

治疗期间进展的转移或复发

乳腺癌患者。

724

例患者随机接受依西美坦联合

依维莫司组或依西美坦单药治疗,结果显示,

联用组

PFS

有明显改善(

7.8

个月

vs 3.2

个月,

HR=0.45

95

%

CI

0.38~0.54

P<0.01

),降

低了

57

%死亡或疾病进展风险。后续对这些患

者进行二代测序发现,

76

%患者存在

PIK3CA/

PTEN/CCND1/FGFR

突变,而只携带其中某一

通路单一突变患者联合依维莫司治疗显著获益

(中位

PFS

214 d vs 77 d

HR=0.26

95

%

CI

0.18~0.41

27

PrECOG 0102

研究

28

纳入

130

AI

治疗复发或进展的绝经后激素受体阳

HER2

阴性转移性乳腺癌患者,依维莫司联合

氟维司群

PFS

是安慰组的2倍(

10.4

个月

vs 5.1

月,

HR=0.61

95

%

CI

0.40~0.92

P<0.05

)。

2.2 与靶向药物联用—改善HER2靶向耐药

  

HER2

阳性乳腺癌常因

PTEN

缺失、

PI3K

突变

157

而激活

PAM

通路,对曲妥珠单抗发生原发或继

发性耐药

29

PIK3CA

突变在

HER2

阳性乳腺癌

中,可作为预测

HER2

靶向耐药和对

PAM

抑制剂

更为敏感的有力生物标志物。

  

BOLERO-3

Ⅲ期临床试验

30

结果显示,在

569

例曲妥珠单抗耐药且曾接受紫杉类药物治疗的

HER2

阳性晚期乳腺癌患者中,曲妥珠单抗和长春

瑞滨联合依维莫司较安慰剂组,中位生存期小幅

度延长(

PFS

7.00

个月

vs 5.78

个月,

HR=0.78

95

%

CI

0.65~0.95

P<0.01

)。亚组分析提示,

PTEN

表达(

PFS

9.60

个月

vs 5.30

个月,

HR=0.4

95

%

CI

0.20~0.82

P=0.01

)、

pS6

高表达(

PFS

6.80

个月

vs 3.90

个月,

HR=0.48

95

%

CI

0.24~0.96

P<0.05

)型乳腺癌对

mTOR

抑制剂有着更好的疗

效。

BOLERO-1

31

Ⅲ期临床试验在纳入的

719

例局

部晚期或转移性

HER2

阳性乳腺癌患者中,曲妥珠

单抗与紫杉醇联合依维莫司较安慰剂组并无生存

获益。在

HER2

阳性激素受体阴性亚组中,依维莫

司组较安慰剂组虽然未达到预定的有统计学意义

的阈值(

P=0.004 4

),但

PFS

延长了

7.2

个月(

20.27

个月

vs 13.08

个月,

HR=0.66

95

%

CI

0.48~0.91

P<0.01

),仍提示

mTOR

抑制剂的积极作用。后续

对上述两项临床试验中部分乳腺癌患者样本进行

测序,以期发现对依维莫司疗效具有预测作用的生

物标志物。结果发现,

PIK3CA

突变、

PTEN

缺失、

AKT1

突变等导致

PI3K

通路过度活化时,出现疾病

进展的风险分别为

0.67

0.54

0.67

,其中激素受体

阴性患者

HR

分别为

0.43

0.50

0.49

32

。即当出现

PI3K

通路异常活跃时,依维莫司延长

PFS

的效果更

为显著,因此可通过检测患者

PIK3CA/PTEN/AKT1

分子突变状态预测依维莫司靶向作用的疗效

33

3 PAM通路为三阴性乳腺癌(triple-negative

breast cancer,TNBC)提供新靶点

  很长时间内,化疗是

TNBC

唯一的治疗手

段,

PARP

抑制剂

olaparib

已于

2018

1

月被

FDA

批准用于胚系

BRCA1/2

突变

HER2

阴性乳腺癌的

二线及以上治疗,打破了

TNBC

无靶可用的魔

34

。随着测序技术的深入,我们了解到

TNBC

不同亚型存在较大的异质性,本课题组最

近发表在

Cancer Cell

的数据绘制出的

TNBC

队列

158

多组学图谱提出了

TNBC

分子分型基础上精准

靶向治疗的可能

35

。在

TNBC

PIK3CA

突变

频率较低,约为

25

%,通路主要改变为

PTEN

INPP4B

的缺失

36

,且基础实验证实

TNBC

AKT

磷酸化水平较上述两型乳腺癌高,因此

AKT

可望成为

TNBC

的潜在靶点

37

  

2018

ASCO

会议关于

PAKT

临床试验

38

AZD5363

联合化疗药物紫杉醇在复发转移性

TNBC

中的一线治疗研究结果显示,联合组可

有效延长患者中位

PFS

5.9

个月

vs 4.2

个月,

HR=0.75

95

%

CI

0.52~1.08

),同时显著延

长了

OS

19.1

个月

vs 12.6

个月,

HR=0.61

),

且亚组分析提示,

PIK3CA/AKT1/PTEN

突变的乳

腺癌患者获益较野生型更为明显。相似的结论

TNBC

Ⅱ期临床研究

LOTUS

中得到证实

39

与对照组紫杉醇单药相比,

GDC0068

联合紫杉

醇组中位

OS

延长了

4.7

个月(

23.1

个月

vs 18.4

个月,

HR=0.62

95

%

CI

0.37~1.05

),虽然

差异无统计学意义,但显著的

PFS

获益以及轻

微不良事件,

GDC0068

的综合获益是值得推荐

的。另外,

PIK3CA/AKT1/PTEN

基因突变亚组

GDC0068

疗效更为显著,中位

PFS

9.0

4.9

个月(

HR=0.44

P<0.05

),提示

GDC0068

TNBC

中靶向治疗的目标人群。在一项Ⅰ期临床

试验中,

AKT1

突变可作为生物标志物也得到了

证实

40

20

例携带有

AKT1 E17K

突变的雌激素

受体阳性乳腺癌患者,

PFS

5.5

个月(

95

%

CI

2.9~6.9

),虽然

PFS

相较于常用靶点低,但是

AKT1 E17K

联合

PIK3CA

突变患者对

AKT

抑制剂

AZD5363

较野生型更为敏感(

PFS

:未达到

vs

4.3

个月,

HR=0.21

P<0.05

)。这一临床获益提

示,

AKT1

突变或许可作为预测

AKT

抑制剂疗效

的生物标志物,且可为缺乏靶点的

TNBC

靶向治

疗提供新思路。

4 总结与展望

  

PAM

通路在肿瘤细胞存活、增殖、分化、凋

亡过程中发挥至关重要的作用,是肿瘤治疗的重

要靶点,因此,该通路有大量抑制剂处于研发阶

段,为肿瘤的治疗带来新的希望。

  

PAM

通路中蛋白亚型较多、结构相似,抑制

卢训西,等 PI3K/AKT/mTOR通路及其抑制剂在乳腺癌中的应用现状

剂的亚型选择性较差,是导致抑制剂毒性的重要

因素。因此,设计更高亚型选择性的抑制剂是该

通路抑制剂研发的一个重要方向。

  

PAM

通路抑制剂联合现有抑制剂在不同亚

型乳腺癌中的治疗效果使进一步扩大该抑制剂的

适应证成为可能,提示与其他靶点药物联用可能

PAM

通路抑制剂重要的用药策略。令人欣喜的

是,本课题组的研究结果提示,

PAM

通路可能成

TNBC

的治疗靶点,可望填补

TNBC

无靶向药

的空白。

  总之,

PAM

通路抑制剂可能成为乳腺癌治疗

的重磅靶向药物。

[参 考 文 献]

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(收稿日期:2019-10-11 修回日期:2019-12-18)

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述、学术讨论、临床病理讨论、病例报道、讲座和简讯等。《中国癌症杂志》已入选中文

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