摘要
雷帕霉素（mTOR）通路是肿瘤重要通路之一，多类肿瘤均存在对应突变，其抑制剂已获批治疗肾细胞癌（RCC），其他肿瘤患者也有获益报道，然而临床实践中仍缺少疗效预测分子标志物。本研究针对105例接受mTOR 抑制剂治疗的进展期RCC检测mTOR通路的分子改变及其与治疗反应间的关系，发现TSC1、TSC2、mTOR基因突变及PTEN蛋白表达缺失的患者更获益于mTOR抑制剂治疗，为临床探索出了mTOR抑制剂的疗效预测分子标志物。
研究背景
mTOR可以调节细胞生长和代谢，是细胞周期进展、蛋白合成途径中最关键的组分。mTOR丝氨酸/苏氨酸激酶通过mTOR复合物1和2（mTORC1/2）发挥作用，mTORC1活性由结节性硬化症复合物1和2（TSC1/2）负调控， 因此mTOR基因激活突变或TSC1/2基因失活突变均可通过mTOR途径诱导癌症发生发展。雷帕霉素及其类似物依维莫司和西罗莫司是mTOR通路抑制剂，通过FKBP12抑制mTORC1复合物，已获批治疗RCC。
美国癌症基因组图谱计划（TCGA）最新数据表明，mTOR、TSC1及TSC2基因突变在RCC各亚型均很常见，透明细胞型12%，乳头型7%，嗜铬细胞型9%，一般认为携带上述突变的RCC对mTOR抑制剂会有较好的治疗反应，但同时很多对mTOR抑制剂有治疗反应者并未携带上述突变，最近有研究认为， PTEN蛋白的免疫组化（IHC）缺失可以预测治疗反应。因此本研究拟探讨mTOR通路组分以及下游效应子如pS6和pS6K1作为预测治疗反应因素的证据。
研究方法与结果
对105例接受mTOR 抑制剂治疗的进展期RCC，进行分子及免疫组化分析mTOR通路，mTOR、TSC1和TSC2突变分析采用下一代测序（NGS）， IHC检测PTEN、pAKT、pS6K1、pS6和p21（图１和２）。NGS检测患者中，mTOR通路突变11/87例（13%），其中mTOR 8例，TSC1 1例，TSC2 2例。将上述基因突变情况与治疗反应进行比对，发现携带mTOR通路突变者更易获得部分缓解（PR），高于无突变组（OR=0.08，95%CI=0.008～0.79，单变量P=0.030，多变量P=0.038）。总计有58%的肿瘤组织中PTEN IHC染色阴性，治疗有反应患者中PTEN阴性者较多（OR=0.24，95%CI=0.065～0.86，单变量P=0.029，多变量P=0.029）。突变和PTEN IHC并非相互排斥，联合检测可改善对mTOR 抑制剂治疗反应的预测能力（OR=0.16，95%CI=0.04～0.62，单变量P=0.008，多变量P=0.013）。其他蛋白的表达与治疗反应无关，与无进展生存（PFS）无关。
图1.mTOR 抑制剂治疗反应、突变和IHC染色。矩阵显示的是105例RCC的NGS或IHC数据，有治疗反应患者（Resp），即PR组患者以绿色表示，无治疗反应患者（非Resp）和疾病进展患者以蓝色表示
图2.pS6、pS6K1和PTEN的典型IHC图像。A、C、E分别为pS6、pS6K1、PTEN阳性染色，B、D、F分别为阴性染色
讨论
既往研究未能充分证实RCC的mTOR、TSC1和TSC2突变与mTOR 抑制剂治疗反应间明确相关，后续研究还发现PTEN表达与RCC的PFS相关。本研究中的mTOR、TSC1和TSC2突变频率为9%、1%和3%，TCGA中为8%、0.5%和1%，既往RCC mTOR通路突变研究中的突变频率亦与TCGA中的数据不尽相同，表明研究中存在患者选择偏倚，可能富集了对雷帕霉素治疗有治疗反应的患者。
本研究发现PR患者更多携带mTOR、TSC1、TSC2突变，明显高于早期发生疾病进展的患者（80%和24%，P=0.030），如果将疾病稳定患者也纳入分析，则这种差别消失， PFS的结果也类似于此，这表明，mTOR通路突变在肿瘤初始治疗反应中起着更重要的作用，与mTOR 抑制剂敏感病例的相关性更显着，未选择人群中mTOR通路突变的作用不显着。
本研究中治疗反应最好的一位患者为PR且PFS达89个月，该患的pS6 IHC染色阳性，携带活化的MTOR p.Y1974H突变，该突变认为是肿瘤早期事件，所有肿瘤组织内均可检测到。另一位携带MTOR p.Y1974H突变患者的pS6染色也是阳性，治疗后获PR，后因毒性而停止治疗PFS仍达9个月。另一病例为TSC1失活突变（p.P333HfsTer5），依维莫司四线治疗后达PR且PFS达21个月，pS6阳性。然而，一例mTOR通路突变（TSC2突变p.Y779X）患者对mTOR抑制剂的最佳治疗反应是疾病进展，一些mTOR抑制剂治疗临床获益患者的肿瘤为野生型。因此，本研究结果虽支持mTOR通路突变的治疗反应预测作用，但仍有未知的其他预测机制参与其中。
最近有研究认为PTEN IHC表达缺失是RCC依维莫司的疗效标志物，本研究证实了这一关联，即有治疗反应者PTEN阴性概率更高。本研究和Voss的研究中，RCC的PTEN IHC阴性率分别为58%和50%，远高于PTEN点突变和缺失所致的预期PTEN失表达，提示存在其他调控机制导致 PTEN失活，如DNA甲基化或miRNA介导的抑制，而且确有研究支持这种机制。此外，mTOR突变和PTEN IHC阴性并非相互排斥事件，提示对治疗反应的预测有叠加作用。
PTEN RPPA数据显示，PTEN低表达与S6的上游调节因子S6K1磷酸化增强相关，但在本研究中未发现相关性，pS6 IHC阳性的肿瘤47%，高于13%的MTOR、TSC1或TSC2突变肿瘤，提示其他机制（如PIK3CA改变）导致IHC检测到的S6磷酸化增强。mTOR 抑制剂治疗反应与通路的下游效应子（S6K1和S6）之间缺少关联性，可能反映了调控机制的多样性。
研究表明，肿瘤的不同阶段均可获得mTOR通路激活突变，提示可能对mTOR 抑制剂治疗产生影响。Turajic的研究表明，约一半原发肿瘤可检测到亚克隆性的mTOR、TSC1和TSC2突变，转移灶中不能检测到，因此只有含有mTOR通路突变克隆的肿瘤才可适合接受mTOR 抑制剂治疗。这一点在明显治疗反应患者中得到支持，此类患者多个肿瘤部位都可检测到mTOR通路激活突变，且为高等位基因突变频率。
点评
越来越多研究表明，NGS指导下的分子标志物会对肿瘤精准治疗起着非常重要的指导意义，本研究证实mTOR、TSC1及TSC2基因突变和PTEN IHC阴性可作为RCC mTOR 抑制剂的疗效预测标志物，对于接受mTOR通路抑制剂的其他类型肿瘤患者也将有很重要的指导意义。
参考文献：
PTEN expression and mutations in TSC1, TSC2 and MTOR are associated with response to rapalogs in patients with renal cell carcinoma[J]. Int J Cancer.
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