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靶向药物在局部进展期直肠癌新辅助放疗中的应用|AME《结直肠癌规范化诊疗》连载011

Published at: 2015年第1卷第S1期

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编者按:《结直肠癌规范化诊疗:国际进展与中国实践荟萃》一书,汇编了 40 余名欧美顶尖医疗机构、世界知名结直肠癌权威专家综述;邀请国内一线临床工作者进行编译并提供了 20 余例极富特色的中国典型病例。秉承一贯「欲穷千里目,快乐搞学术」的理念,「AME 科研时间」平台将定期推出该书的章节试读,敬请关注。

引言

放疗作为术前或术后的辅助治疗手段已常规应用于直肠癌的治疗,其目的是杀灭显微镜下残余病灶(有时也包括肉眼残留病灶)、降低局部复发风险。对于临床分期提示已侵犯直肠系膜筋膜(MRF)的直肠癌,术前放化疗使得其根治性切除的可能性大大提高。同时,放疗也能作为一种姑息治疗以缓解肿瘤相关的症状,如疼痛、直肠出血等。对于早期直肠癌,放疗甚至能够取代手术达到根治效果。历史数据显示,接受单纯手术治疗的直肠癌患者,常伴有较高的局部复发率,且有10-40%的患者需要行永久性造瘘。对于可切除患者,术前短程放疗(SCPRT)及长程放化疗(CRT)均能有效降低局部复发风险。高质量的全直肠系膜切除术(TME)甚至能使局部复发率明显降低至6%左右(甚至在未常规放疗时)(1-3),同时也能影响远处转移率。然而在过去的十年中,只有欧洲的一项研究证实术前放化疗对直肠癌患者的无病生存期(DFS)(4)及总生存期(OS)有影响。术前放化疗在使局部复发率降低的同时,使得30%-40%的远处转移率问题更加突出,如何控制远处转移已成为目前直肠癌治疗的研究重点(5)。

放化疗对局部进展晚期的潜在可切除直肠癌和MRI评估有直肠系膜受侵或环切缘阳性的不可切除直肠癌有重要作用。对于这部分经MRI筛选的进展期患者,当前的放化疗方案只是部分有效,因为一些患者仍然无法达到手术所要求的肿瘤降期。尽管经过放化疗,至少仍有一半的患者未能达到T分期的降期(4,6)。很多患者为此也就没法达到R0切除(6)。

放化疗后肿瘤退缩的意义不单单在于使不可切除直肠癌转化为可切除,放化疗后的肿瘤降期常预示着更低的局部复发风险及更好的预后。对于初始不可切除的肝转移病灶,联合化疗或者靶向药物联合化疗使得转移灶的切除成为可能(7-9)。

迄今为止,试图将两种细胞毒药物加入术前放化疗以增加治疗反应的研究常伴随着更高的毒性反应,而收效甚微。鉴于靶向药物的特异性及相对较少的毒副作用,将靶向药物与放化疗联合(联合或不联合化疗)可能对提高局控率及降低远处转移风险更有优势。然而值得注意的是,在E3200研究中,贝伐珠单抗单药的应用导致了36%的患者发生3-4度毒性反应(10),在BOND研究中,西妥昔单抗单药的应用导致了43%的患者发生3-4度毒性反应(11)。

需要注意的是,尽管细胞毒药物如伊立替康和生物靶向单克隆抗体如贝伐珠单抗、西妥昔单抗被认为对转移性结肠癌的治疗有效,但在结肠癌术后辅助化疗中始终未能显示其对DFS及OS的获益(12-15)。这也提示我们不能简单由转移性肠癌的结果推论靶向药物与放化疗联合是否有效,而必须由前瞻性研究来证实。

新型的生物靶向药物可能通过作用于一系列细胞信号通路发挥疗效,包括DNA损伤修复、细胞增殖与凋亡以及血管生成等,而这些通路在肿瘤与正常组织之间是存在差异的。通过将靶向药物与放疗或化放疗结合,靶向药物的作用特异性将发挥其优势,从而获得能更好的治疗效果,如在更好杀灭肿瘤细胞的同时不增加正常组织毒性。众所周知,剂量—疗效曲线阐释了不同放射剂量下,肿瘤控制率与正常组织毒性发生率的关系。这个简单而有趣的理论是细胞系研究的基础,但其并未考虑到肿瘤微环境、分割大小及照射野大小。然而,大量小规模I/II期临床研究结果并未被临床常规治疗所采用。当前,尚缺乏足够的临床前期资料以决定最佳用药时机、用药顺序及用药剂量。鉴于要获得一个明确的LR、DFS及OS结果需要数年的长时间随访,在I/II期研究中研究者更倾向于用病理完全缓解(pCR)作为主要研究终点来取代远期临床结局。

根据达尔文进化论进一步推论,因为肿瘤固有的异质性,单靶点治疗不大可能适用于某种肿瘤的大多数病人。考虑到不同细胞信号通路之间的交互作用,多靶点治疗将更可能有效。即使在罕见肿瘤如胃肠道间质瘤或某个常见肿瘤的特定突变亚型中,这种策略也是可行的。放射生物学家相信,由于大多数肿瘤治疗后可达到临床完全缓解(但后来复发),只需要杀灭一小部分放疗抵抗的肿瘤克隆或干细胞就能获得更好的局部控制率。但临床实践表明这种想法似乎过于简单了。

此外,早期的一些新药联合放疗的I期临床研究常在试验设计、伦理及经费上受限。药厂对治疗相关的毒性反应和负面报道是十分谨慎的,因为它将影响甚至彻底摧毁该药的未来市场,即便该药物的确有效。将新的靶向药物联合到以5-FU、伊立替康或者奥沙利铂为基础的放化疗中的同时也增加了药物间相互作用的复杂性。许多同期放化疗方案无论在早期急性反应或是晚期反应都已经接近了正常组织的可耐受限量。通过增加细胞毒药物剂量、给药频次或者加用不同毒性谱和耐药机制的其他细胞毒药物,以提高治疗强度的方法仍是存在风险的(16,17)。

这篇综述审视了细胞毒药物和针对EGFR、血管生成的生物靶向药物参与新辅助化放疗的一些研究策略。目前尚无III期随机对照研究的证据,因此我们将评估为数不多的I/II期临床研究,评价伊立替康或奥沙利铂在与西妥昔单抗及放疗联合时能否增加疗效。我们将回顾这些研究各自的优缺点,评估未来将靶向药物引入放化疗所存在的挑战。每项研究的简称将采用该研究名称的首字母。推荐读者们阅读引用文献的全文以便对细节的理解。开发新的放疗增敏药物以及寻找能有效预测疗效的生物标志物将有助于目前的治疗最优化。

证据

自上个世纪80年代以来,5-FU单药以及近些年来与奥沙利铂或伊立替康的联合已经成为进展期或者转移性结直肠癌的主要化疗模式。随机临床研究已经证实5-FU与奥沙利铂联合的辅助化疗能有效控制结肠癌肿瘤的微转移(18-20)。

目前四种分子靶向药物(西妥昔单抗、帕尼单抗、贝伐珠单抗和阿柏西普)与标准化疗方案的联合对于治疗反应率、无进展生存期(PFS)及总生存期(OS)都有不同程度的提高(8,21-24)。

而化疗与放疗结合不仅能发挥其各自的功效,同时还能产生叠加效应。化疗可能加重放疗引起的早期DNA损伤,抑制DNA修复,或者在分次放疗的后期减慢细胞再增殖。在细胞毒药物的作用下,放疗和化疗可能针对细胞周期的不同阶段起效,而放疗敏感性可能部分依赖于肿瘤细胞细胞周期的同步性。

氟尿嘧啶类药物与放疗的联合相比单纯放疗使pCR率从4-5%到12-15%(25,26)增加了三倍,同时并未明显增加毒性反应(表1)。然而,在直肠癌患者中,放疗联合氟尿嘧啶对于疗效的提高也是有限的(27,28,31-34)。对于可切除直肠癌进行新辅助放化疗的III期随机研究表明,术前放疗同期加用5-FU能提高局部控制率(26,32),但并不能有效延长DFS和OS。

早期还有一些I/II期临床研究将5-FU和伊立替康与放疗联合,观察到高达38%的pCR率。其中一项样本量最大的研究中pCR率为14%。RTOG 0012研究入组了T3/T4直肠癌患者106名,随机分为接受5-FU持续输注的超分割放疗组、5-FU持续输注加周给药伊立替康(50 mg/m2)的标准分割放疗组,结果显示后者并未带来获益(33,35)。由于增加治疗剂量导致对正常组织产生的早期及晚期毒性反应限制了临床研究的进一步开展。目前英国正在进行的一项ARISTOTLE研究将伊立替康联合术前放化疗应用于经MRI评估为不可切除或潜在可切除的直肠癌患者(www. controlled-trials.com/ISRCTN09351447)。

类似地,奥沙利铂联合放化疗的II期临床试验结果似乎令人满意(36,37)。然而,在将奥沙利铂加入5-FU为基础放化疗的III期随机研究中除了德国的CAO/ARO/AIO-04研究外,其余研究(STAR-01,ACCOD12/0405-Prodige2,NSABP R-04)的初步结果均并未显示出pCR率的获益(表2)。此外,PETACC-6研究将患者随机分为术前放疗(50.4 Gy/25 Fx)加希罗达单药组和术前放疗加希罗达/奥沙利铂(50 mg/m2)组,目前研究结果尚未报道。

通过添加靶向药物以避免毒性叠加从而提高化放疗疗效是目前进一步研究的方向。在局部进展期头颈部肿瘤中开展的一项III期临床随机研究表明,西妥昔单抗联合放疗较单纯放疗能明显延长患者的OS(41)。推测有较多可能的机制参与(42),包括靶向药物在放疗后期抑制肿瘤细胞再增殖。这种生存的获益目前只在高EGFR表达的头颈部肿瘤中观察到(43)。然而,这种来自于西妥昔单抗的获益尚未外推到放化疗。在RTOG0522研究中,局部进展期头颈部肿瘤患者接受西妥昔单抗联合以顺铂为基础的放化疗,2年的无进展生存率(PFS)为63.4%,而以顺铂为基础的放化疗组则为64.3%,西妥昔组有轻微的OS提高但未达到统计学差异(44)。

因此,随着对肿瘤分子通路理解的加深,我们能否找到精确的靶点只针对直肠癌本身起到放疗增敏作用,而对小肠、括约肌等正常组织没有影响?

我们检索到的靶向药物联合化放疗的文献中,13篇关于西妥昔单抗,2篇关于帕尼单抗,15篇关于贝发珠单抗。近期报道的的一些I/II期研究显示,在局部进展期直肠癌的新辅助放化疗中,加用西妥昔单抗并未显示出在肿瘤退缩或是pCR方面的获益(表3,4)。帕尼单抗和小分子靶向药的数据则更少(表5)。贝伐珠单抗(表6)尽管有可能提高放化疗疗效,但是同时也可能增加手术风险(79)。

根据生物标志物来筛选可能从中获益的患者成为了新药开发的重要目标。尽管特定靶向药物的选择是基于其生物学作用(包括在肿瘤中的靶点)以及与化疗药物联合时的相互作用,但也可能对正常细胞生物学中多条信号通路产生影响,对此造成的毒性反应我们目前研究尚少。

因治疗相关毒性反应导致新辅助放化疗中断或者未能进行均会影响肿瘤局部复发率(80)。为了减少治疗毒性风险,临床治疗策略往往参考临床前研究和在转移患者姑息治疗中进行的早期临床试验的结果。但研究者应该认识到对局部进展期直肠癌的治疗和转移患者的姑息治疗并不能一概而论,后者对靶向药物的疗效可能弱于前者。为了让研究申办方和管理机构消除顾虑,在评价放疗与靶向药物联合之间进行临床前研究是非常必要的。

由于正常细胞和肿瘤细胞增殖是受复杂的信号网络及交互作用调控,靶向药物联合应用可抑制多条通路进而对正常的生理产生难以估计的影响。尽管目前有大量关于靶向药物联合应用的研究,但正常组织对这类药物的分子易感性目前研究尚少。

表皮生长因子受体(EGFR)通路

EGFR是一种分子量约170kD大小的跨膜糖蛋白,也被称为Erb-B1或是HER-1受体,它是Erb-B家族4个蛋白成员之一,另外3个为Erb-B2 (HER-2)、HER-3和HER-4。这些受体参与调节一些信号通路的下游,并在一部分恶性肿瘤中普遍存在。EGFR配体包括表皮生长因子(EGF)、双调蛋白、表皮素、神经调节蛋白、转化生长因子-α (TGF-α)以及肝素结合性生长因子(HB-EGF)(81)。受体间同时存在交叉活化作用。主要的下游信号通路包括了调控细胞周期和细胞增殖的ras-raf丝裂原活化激酶(MAPK)通路、抗凋亡和促进细胞生长的磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K-AKT)通路(82)。

EGFR通路被认为参与修复DNA的亚致死性损伤,通过改变细胞浆到细胞核的DNA依赖性蛋白激酶(DNA-PK)的分布(83)、修复基因(XRCC1和ATM)的转录和磷酸化进而影响DNA修复(84)。

EGFR在60-80%肿瘤中存在过表达(85),可以表现为配体或者受体的过表达,也可以表现为受体存活时间的延长或过度活化。这种过表达与侵袭性更强的肿瘤侵袭性相关,常预示着更差的生存预后(86-88)、对放化疗的抵抗和治疗反应性的降低(69,89)。

EGFR联合放化疗的理论基础

体内外的临床前研究已经证实抑制EGFR信号通路能够减慢细胞增殖,同时也观察到与放疗联用的叠加效应(90),能够提高放疗治愈率(91)。有研究推测乏氧细胞表达更多的EGFR,并且对EGFR的抑制作用更敏感(92)。一些研究者发现EGFR表达情况与病理完全缓解率(pCR)、无病生存期和无转移生存期相关(85)。然而,大部分临床研究得到相反的结果,即EGFR表达增加常伴随pCR率降低和更短的DFS(50,93-95),局部复发的风险可能也有所增加(96)。Debucquoy的研究表明,起始剂量的西妥昔单抗用于直肠癌术前放化疗能够减少肿瘤细胞的Ki67表达,即肿瘤增殖性降低(97)。其中在55%的病例中有EGFR表达上调,30%(10/33)表达下调,15%(5/33)表达无明显变化。EGFR表达上调的病人中可观察到DFS的提高(P=0.02)。

直肠癌中西妥昔单抗和放化疗的联合应用

EGFR通路可被单克隆抗体、小分子酪氨酸激酶(TKIs)、反义核苷酸、配体毒素以及EGFR通路下游的抑制剂靶向作用。目前应用于临床的单克隆抗体包括西妥昔单抗和帕尼单抗。西妥昔单抗是一种能够针对EGFR细胞外结构域的嵌合型单克隆抗体,通过竞争性抑制EGF受体与配体结合,阻断受体的二聚体形成及活化,进而阻断下游的信号通路。单抗与配体结合后还能刺激细胞降解受体。这些单抗的作用似乎涉及细胞周期的G1期阻滞,增强促凋亡作用,降低抗凋亡因子的表达,以及抑制新生血管形成。西妥昔单抗可能通过其人源性IgG1主链产生抗体介导的细胞毒作用来发挥抗肿瘤功效。相反,两种口服的酪氨酸激酶吉非替尼和厄洛替尼则通过抑制ATP结合、阻断信号通路下游蛋白的磷酸化而起效。

西妥昔单抗和帕尼单抗单药即可发挥活性,在加入标准化疗方案后也能增加治疗的反应率。结直肠癌中的临床研究已经证实,西妥昔单抗对于伊立替康治疗无效的患者能在治疗反应率和无进展生存期方面有所获益(11),将西妥昔单抗加入FOLFIRI治疗方案能显著提高治疗反应率和无进展生存期(98,99)。在KRAS野生型的患者中,西妥昔单抗联合FOLFIRI方案较单纯FOLFIRI方案能明显提高总生存期和无进展生存期(99)。然而,在COIN研究和Nordic研究中,将西妥昔单抗联合作为一线化疗联合奥沙利铂和5-FU/卡培他滨,却未能重复出上述结果(100,101)

西妥昔单抗常见的副作用包括痤疮样皮疹和腹泻,这可能会与盆腔放疗的毒性相叠加。然而,在接受西妥昔单抗联合放化疗的直肠癌患者中,3-4度消化道毒性反应(如腹泻),并没有明显增加。

目前认为KRAS突变型的转移性结直肠癌患者不能从西妥昔单抗中获益(99,102-104)。另一项西班牙的研究表明,对于KRAS野生型的转移性肠癌患者,西妥昔单抗与卡培他滨联合是有效的,加用的西妥昔单抗能使反应率提高两倍,即从24%上升至48%(105)。

在结肠癌的辅助治疗中,研究显示西妥昔单抗加入5-FU和奥沙利铂方案对于70岁以上的老年人毒性反应明显增加,对于无进展生存期也无改善,这种方案对于部分70岁以上的老人甚至是有害的。

在头颈肿瘤中,西妥昔单抗已经成功的和根治性单纯放疗联合,但将西妥昔单抗、化疗和根治性放疗三者联合则未显示出优势(44)。

然而在直肠癌患者中,KRAS突变型状态与西妥昔单抗联合放化疗反应率的关系并不明确。目前并没有研究在设计之初就根据KRAS状态入组病人,所有结果都是基于回顾性分析得出的。

此外,与结肠癌不同,直肠癌患者KRAS突变率只有12%(106)至30%(107)。

一些小型研究认为,在接受新辅助放化疗的直肠癌患者中,KRAS突变和肿瘤退缩的关联并不明确(108-112),或认为KRAS突变与肿瘤退缩和/或生存时间呈负相关(113)。在近期一项将西妥昔单抗应用于术前放化疗的研究中,9/39(23%)例患者为KRAS突变型。其中只有1例显示出较好的病理退缩(TRG3/4),相比之下KRAS野生型患者中则有11/30(37%)患者病理退缩较好(P=0.12)(114)。相反,比利时的研究则显示,将西妥昔单抗之前或同期应用于卡培他滨放化疗, K-ras状态对反应率并未显示出显著的影响(97)。在对两项II期临床研究结果的综合分析之后发现82名患者中有20名KRAS突变(24.4%)。西妥昔单抗联合放化疗组的3年无进展生存率是86.6%,单纯放化疗组是75%,并没有显著提高。KRAS野生型或突变型之间有无生存结局的差异仍缺乏证据(115)。

一些学者指出通过调整化疗、靶向药和放疗之间的顺序可能避免其拮抗作用(58)。主要基于以下几点:加入其它的靶向药物并未增加疗效可能是因为药物均作用于同一靶点(如肿瘤中的内皮细胞?);这些新药可能导致细胞周期阻滞使细胞免于5-FU的作用;较低且无效的周给药剂量导致药物浓度欠佳;在放疗期间药物间的拮抗作用可能更加突出【PACCE和CAIRO研究表明将西妥昔单抗、贝伐珠单抗和5-FU、奥沙利铂联合会产生拮抗作用(23,116)】;生物制剂和凋亡反应以及由此引起的继发性免疫反应发生改变——毕竟贝伐珠单抗和西妥昔单抗单药在辅助化疗中均未显示出获益;最后,增强的免疫反应可能轻而易举地招揽更多的干细胞从而促进修复。这些显而易见的因素对我们将靶向药与化疗、放疗联合提出了极大的挑战。然而,一些学者主张根据分子标志物指导靶向药物的个体化应用可能能取得成功(117)。

一项多国参与的II期临床随机试验EXPERT-C(NCT00383695)比较了164名局部进展期直肠癌患者的新辅助治疗情况,患者被随机分为2组:一组接受奥沙利铂与卡培他滨诱导化疗后行卡培他滨为基础的放化疗;而另一组则在诱导化疗和同期化放疗阶段均增加西妥昔单抗(56)。在该研究中,回顾显示149例患者既往有KRAS/BRAF分子分型,其中90例(60%)患者为野生型。将西妥昔单抗加入新辅助化疗以及放化疗并未明显提高pCR率(分别是18%和15%),对于KRAS野生型患者而言同样没有影响,尽管这个比例的准确性可能由于某些患者获得pCR便未行KRAS检测而有所降低。但有趣的是在KRAS野生型患者中接受西妥昔单抗治疗的患者DFS有所增加(56)。

直肠癌术前放化疗策略与头颈部肿瘤根治性化放疗在诸多方面存在差异。首先是放疗剂量,相比头颈部鳞癌中的60-70 Gy,在直肠癌中45-50 Gy虽不认为是根治性剂量,但考虑到直肠癌中术前控制微小癌灶肿瘤细胞再增殖的重要程度低于头颈部鳞癌,该剂量已是足够的。当然,腺癌中肿瘤细胞再增殖相比某些鳞癌并不是最主要的问题。就单独放疗而言,总的治疗时长以及有无治疗中断能够影响局部控制率(118)。在持续的5-FU或者卡培他滨作用下肿瘤再增殖也显得相对次要。

细胞周期的作用似乎对于获得这些叠加效应非常重要(99,119)。5-FU是S期特异性药物,通过抑制DNA复制所需要的胸苷酸合成酶以及胸腺嘧啶核苷酸来阻断细胞分裂。通过一定浓度的5-FU与放疗结合,即使其自身无细胞毒作用或是在对5-FU耐药的肿瘤细胞中,也可明显观察到叠加效应。5-FU和放疗的叠加效应可能只发生于细胞中,5-FU使得S期进展异常(120),当细胞周期在进入S期前即被阻断,则会导致G1期停滞或S期进展被抑制,那么5-FU和放疗就不能发生叠加效应,细胞周期停留在G1期或者G1/S过渡期可能正是导致5-FU耐药的原因(121)。

减慢细胞周期时间可能使DNA修复时间延长,S期前的G1期和有丝分裂时间增加,从而对5-FU和放疗都产生抵抗。只要有一小部分细胞停留在G0/G1或G2/M期,放疗前或者放疗同期应用西妥昔单抗就可能使氟尿嘧啶的放射敏感性失效。EGFR的高表达与Ki-67和PCNA的高表达相关,意味着较高的细胞增殖速度(122)。该研究显示加入5-FU能显著减慢细胞增殖,但单纯放疗并未观察到同样的现象。同时还提示5-FU并未使休眠细胞进入增殖状态。

西妥昔单抗只要使一小部分肿瘤细胞的细胞周期阻滞在G1或G2/M期,减慢增殖速度,就可能对是否获得pCR产生影响。这个假设已经被文中所引用的一个研究证实,该研究表明西妥昔单抗上调了若干个涉及增殖的基因(PIK31,CGREF1和PLAGL1)使得Ki67减少。这个过程可能同样受作用于S期的奥沙利铂影响,但是伊立替康对之影响较小。

帕尼单抗

帕尼单抗是一种完全人源化的抗EGFR的IgG2单克隆抗体。

近期的研究表明帕尼单抗对EGFR低表达、中度表达以及高表达的转移性结直肠癌患者中位无进展生存期均是相似的(123)。一项重要的开放性III期临床研究表明,对于KRAS野生型标准化疗治疗无效的转移性结直肠癌患者,帕尼单抗单药治疗相对于最佳支持治疗能显著延长无进展生存期(中位PFS 12.3月vs. 7.3月,P<0.0001)(124,125)。疾病控制(PR,SD)从支持治疗的12%提高到51%。两组的总生存期并没有差异,可能是因为支持治疗组出现疾病进展后转为帕尼单抗治疗,从而产生混杂影响。探索性分析去除了上述交互作用因素后证实了这种假设。

PRIME随机研究评价了帕尼单抗与FOLFOX联合作为转移性结直肠癌一线化疗的有效性和安全性,该研究将1,183名患者随机分为FOLFOX4/帕尼单抗2周方案组和单纯FOLFOX4组。帕尼单抗组中KRAS野生型患者中位PFS为9.6个月,有效率(Response Rate, RR)为55%,而单纯FOLFOX4组中KRAS野生型患者的PFS则为8个月,RR为48%(126)。

多中心II期临床试验PACCE评价了将帕尼单抗加入到转移性结直肠癌一线化疗联合贝伐珠单抗方案中的有效性和安全性(116)。中期分析提示帕尼单抗/贝发珠单抗/化疗这一组的PFS和OS均要低于贝伐珠单抗/化疗组。

在二线治疗中,KRAS野生型的患者FOLFIRI/帕尼单抗较单纯FOLFIRI能显著提高OS,分别为14.5个月和12.5个月(127)。两组在KRAS突变的患者中PFS或OS未发现明显差异。两项II期临床研究已经验证了帕尼单抗联合放化疗的疗效(61,63),见5。在StarPan (STAR-02)研究中(61),pCR率为12/60(20%),SAKK41/07研究中为4/40(10%)(63),该比例似乎要高于西妥昔单抗-氟尿嘧啶加或不加奥沙利铂II期临床研究中的pCR率。有趣的是SAKK研究中43%的患者肿瘤接近完全退缩(Dworak标准,TRG3分),残留肿瘤细胞的大部分都未凋亡(63)。意大利研究组正筹划进一步的STAR研究(Rap Study/STAR-03),即在低风险局部进展期直肠癌中将帕尼单抗与单纯放疗联合。

吉非替尼单抗和厄洛替尼单抗

对于EGFR下游酪氨酸激酶抑制剂,如吉非替尼和厄洛替尼,单药(128,129)或与标准化疗方案联合(130-132)应用于转移性结直肠癌的临床研究结果仍较少。现有的数据显示其治疗相关毒性增加,并未提高疗效。目前除了多靶点药物rogarafenib外(133),尚无研究表明单用这些药物或者与化疗联用能使临床获益。

吉非替尼临床前期的研究表明当它与放疗和化疗联合时能产生叠加效应(134)。在吉非替尼联合卡培他滨和放疗治疗直肠癌的I期临床研究中,因明显的毒副反应使得其II期临床研究无法开展(59)。意大利一项小型的临床研究入组了超声内镜诊断为T3/T4或N+的直肠癌患者41人,将吉非替尼联合5-FU微泵化疗和盆腔放疗(60)。该研究报道的pCR率为30%。然而,出现了显著的3度毒性反应,21%的患者为消化道毒性,26%的患者为肝损伤, 这使得61%的患者需要减量。目前无论是已发表的或是进行中的,均尚无将厄洛替尼应用于直肠癌新辅助放化疗的研究。

预测指标

在其他肿瘤中发现即使是来源于同一部位的肿瘤,其活检标本也存在肿瘤内的异质性。并非在单次的肿瘤活检标本中就能发现所有的基因变异(包括基因突变、等位基因失衡和多倍体)。这也为个体化治疗以及未来生物标志物的开发带来了挑战(135)。

尽管一些检测创伤较小的临床标志物已被提出用于贝伐珠单抗疗效的预测,例如循环内皮细胞数(CECS)、循环中VEGF水平和严重高血压的形成,但这些指标未被证实并且只是在个别试验中所观察到。对于西妥昔单抗而言,痤疮样皮疹的出现和疗效相关,而低镁血症与疗效的关系尚存在争议。

EGFR

肿瘤中EGFR的表达具有明显异质性,目前认为对于EGFR表达水平的检测并不可靠,不能用来预测治疗反应性(136,137),也没有临床研究的结果推荐EGFR表达阳性的患者应用西妥昔单抗。很难解释的一个现象是,有的肿瘤中只有不到1%的肿瘤细胞低表达EGFR,但其治疗的反应性与那些90%细胞高表达EGFR的肿瘤相似。我们也注意到KRAS的基因表达,因为KRAS突变会激活信号通路并刺激细胞增殖(138)。

KRAS、BRAF和PIK3CA突变在结直肠肿瘤中较为常见。

在I-III期结肠癌中PIK3A突变预示着更差的预后(139),但KRAS和BRAF突变对于临床结局的影响并不那么明了。

BRAF、表皮调节素和双调蛋白配体的表达量及其他的RAS基因(NRAS和HRAS)同样被认为是潜在的预测因子,但尚未证实。值得注意的是确定某个基因是否存在突变比确立一种方法学来检测基因过表达或扩增要简单很多。

KRAS野生型是一项不那么好的生物标志物,因为只有30%-50%这样的患者对西妥昔敏感,或是在PFS或OS上有获益,但是部分放化疗研究(97,140)表明KRAS野生型与肿瘤pCR并无关联。

BRAF

BRAF突变和KRAS突变是相互排斥的,在结肠肿瘤中的发生率较低(约为10%),在直肠癌中比例可能更低(140),但是少有研究将BRAF在直肠癌和结肠癌中区分开。大部分的BRAF突变位于第600位密码子,其缬氨酸被谷氨酸替代(V600E)。

目前尚无有效的药物能特异地抑制KRAS。几个抑制BRAF激酶活性的药物已在黑色素瘤中被尝试,但在结直肠癌中未能较好发挥疗效。有学者建议BRAF野生型对于预测转移性结直肠癌应用帕尼单抗和西妥昔单抗的反应性也是有价值的。对于BRAF突变型的肿瘤应用西妥昔单抗/帕尼单抗联合BRAF抑制剂是可行的,也是合理的,但尚无人如此应用过。

PI3K

荷兰TME研究(141)对未行放疗的240名I-III期直肠癌标本进行了PIK3CA、KRAS和BRAF基因突变的检测。19例(7.9%)存在PIK3CA基因在9号和20号外显子的突变,其中12例在9号外显子(5%),7例在20号外显子(2.9%);81例(33.8%)存在PIK3CA基因1号外显子突变;5例存在BRAF V600E突变(2.1%)。PIK3CA突变是局部复发率的独立预测因素【HR3.4,95% CI (1.2-9.2);P=0.017】,仅次于TNM分期。

PIK3CA突变可能是术前短程放疗(SCPRT)获益的预测因素(142)。荷兰TME研究中接受放疗的一组患者有32名出现局部复发,其中30例肿瘤标本进行了PIK3CA基因在9号外显子及20号外显子突变的检测。未放疗患者中PIK3CA的突变率为20.8%(5/24),与之相反的是在放疗后复发的患者中突变率仅为6.7%(2/30)(141)。尽管样本量较少导致OR值并不显著(为0.3),但也显示出PIK3CA突变患者较未突变者更能从SCPRT中获益。然而,其他研究表明直肠癌PIK3CA的突变率可能仅4%(143)。

此外,在EGFR信号通路更上游,EGFR配体双调蛋白和表皮调节素的过表达或高表达与西妥昔单抗的反应率相关(144,145)。EGFR配体表达的增加可能促进肿瘤的生长。

近期的综述(146)与荟萃分析(147)显示,不论是单因素还是多因素分析,西妥昔单抗加入5-FU/卡培他滨与奥沙利铂联合的放化疗中,能显著降低TRG评分,但对pCR率无明显影响(9% vs. 16%)。近期的研究利用同样的数据评估了肿瘤细胞上皮生长因子(EGF)和胸苷酸合成酶(TS)的功能性多态性(148),同时结合TS、VEGFR1、VEGFR2d的表达水平(能预测病理学的缓解),评估了Kras基因型等生物标志物(149)。其他可能的预测指标还包括TP53突变(150)。

意大利的一项研究表明EGFR基因拷贝数与西妥昔单抗联合直肠癌放化疗的肿瘤退缩情况及反应性明显相关(108),但在标准化放疗中并不是预测因子(114)。

直肠癌原发灶与转移灶的基因表达存在差异,直肠和结肠肿瘤也存在不同的基因表达谱、细胞角蛋白构架、MSI-H水平以及KRAS、BRAF表达水平(151-154)。因此将结肠癌研究结果外推至直肠癌未必准确。

临床前研究的证据表明化疗、EGFR抑制剂和放疗之间的顺序是非常重要的,奥沙利铂在西妥昔单抗之前使用的效果可能会优于在其之后使用【Morelli 2005(155)】。在放疗后期或放化疗之后应用西妥昔单抗的疗效可能会更佳。这种策略之前已经有人提出,例如在将抗代谢药物如吉西他滨与EGFR抑制剂和放疗联合时【Shewach 2007(156)】。为此,未来通过分子标志物来更好地选择有效的EGFR抑制剂将更为恰当(140)。近期一项将VEGF和EGFR检测应用于直肠癌的研究发现,EGFR表达阴性但VEGF阳性的亚组对放疗较为抵抗,其中只有2/34(6%)获得pCR(95)。

临床早期的研究终点常评价原发肿瘤治疗的有效性(如是否pCR),但并不一定和长期的研究终点如DFS、OS一致。III期随机研究才是评价这些新治疗手段的最佳方法。需要注意的是50%左右的结直肠癌患者都在70岁以上,超过70%的患者都大于65岁。这些患者中的大部分都伴有其他方面的合并症,包括心脏疾病。

Her-2

Her-2 (ErbB2)是EGFR家族的又一成员,在大约30%的乳腺癌中过表达。Her-2过表达常预示着更差的预后以及更短的生存时间。近期的研究表明在直肠癌活检标本中Her-2阳性率为12.4%,在手术切除标本中为26.7%(157)。因此Her-2扩增在相当比例(26.7%)的直肠癌患者中可检测到。Her-2代表着一个可能的靶点,值得在前瞻性临床研究中进一步探讨。

贝伐珠单抗

将贝伐珠单抗与放化疗联合同样具有临床前的理论可行性。乏氧和血管内皮生长因子(VEGF)能导致放疗抵抗,促进新生血管形成。

肿瘤生长、浸润和远处转移都依赖于肿瘤新生血管形成。人类肿瘤异体种植模型的研究结果表明VEGF阻滞剂是一种有效且无毒的放疗增敏剂。

目前靶向作用于血管生成的药物主要有两类:血管阻断药物(可使肿瘤血管快速失去功能)和抗血管生成药物。抗血管生成药物通过纠正异常的肿瘤血管和阻断新生血管形成来发挥作用。临床前研究和临床研究均表明VEGF是促进血管生成的重要因子。VEGF能直接作用于内皮细胞,激活肿瘤增殖和迁移,同时可能通过抑制树突状细胞成熟、增强自然杀伤细胞在肿瘤微血管的黏附而促进肿瘤进展。贝伐珠单抗是一种重组的人源化单克隆抗体,能够结合VEGFR配体VEGF-A,阻断VEGF-A与目标受体结合。阿柏西普则是完全人源化的融合蛋白性VEGF抑制剂,可与VEGF-A、VEGF-B、胎盘生长因子(PGF)-1和PGF-2高度结合,阻断它们与VEGF受体结合。近期的III期临床试验VELOUR表明阿柏西妥联合FOLFIRI作为转移性结直肠癌的二线用药能发挥较好疗效(OS 危害比(HR)为0.82,P=0.0032)(24)。

实体肿瘤较正常组织常表现出组织间隙液压(IFP)升高、局部缺氧,导致细胞毒药物跨毛细血管壁运输减少、药效降低。一项在局部进展期直肠癌开展的研究显示,应用抗VEGF的贝伐珠单抗能降低肿瘤的组织间隙液压(158)。人类肿瘤异体种植模型的实验表明阻断VEGF能够通过纠正乏氧逆转放疗抵抗、提高放疗疗效。进一步的临床研究表明在转移性结直肠癌患者中抑制VEGF可逆延长OS(10,21),但随机研究尚未证实在辅助治疗中抗VEGF治疗的生存获益(14,15)。

重组人源化抗VEGF贝伐珠单抗在直肠癌放化疗中的作用已被广泛研究。在一项I/II期临床研究中(158),直肠癌患者接受贝伐珠单抗和放化疗治疗,通过功能性、细胞和分子的检测发现抗VEGF治疗能产生直接的抗血管生成作用。简单来讲,贝伐珠单抗减少了肿瘤血管的分布、肿瘤灌注、肿瘤间质液压、循环中存活内皮细胞和原始肿瘤细胞数,最终显著增加了肿瘤细胞的凋亡(158)。据若干个I/II期临床试验报道,贝伐珠单抗联合5-FU为基础的放化疗治疗局部进展期直肠癌具有可行性,能取得令人满意的pCR率和程度中等的治疗毒性(66,159)。这些研究报道的术后伤口并发症达到36%,与其他联用贝伐珠单抗和放化疗的研究类似(72)。

更为近期的AVACROSS研究通过MRI评估入组了47名局部进展期直肠癌患者,先给予4个周期卡培他滨、奥沙利铂加贝伐珠单抗的诱导化疗,然后给予卡培他滨和贝伐珠单抗同期增敏的放化疗(70)。研究结果令人出乎意料,98%的患者进行了R0切除,34%的患者获得了pCR,另外有17例患者(36%)术后病理DworkTGR评分为3分。除了pCR外,23%的患者降期至ypT1/T2N0。有1例患者在诱导化疗时突然死亡。手术并发症是最主要的问题,因为26/45(58%)的患者出现了至少一种术后并发症,11/45(24%)的患者需行二次手术(尽管贝伐珠单抗末剂至手术的中位时间为2个月)。

一项针对57例局部进展期直肠癌患者的II期临床研究(77)术前行卡培他滨/奥沙利铂和贝伐珠单抗增敏的术前放化疗,术后行FOLFOX化疗联合贝伐珠单抗。17%的患者达到了pCR,但有47%的患者出现术后并发症。另一项设计相似的加拿大研究中pCR率为18%,但有4例(11%)患者因并发症需行二次手术。

一篇系统综述报道了过去10年内15项贝伐珠单抗与新辅助放化疗联合的研究(160)。累计的pCR率为21%,并未优于单纯5-FU增敏的放化疗。

考虑到目前尚缺乏将贝伐珠单抗应用于局部进展期直肠癌的III期临床研究证据,并且其治疗的反应性与基于5-FU的放化疗相似,而治疗相关毒性反应也较为明显,贝伐珠单抗作为放疗增敏剂联合5-FU为基础的放化疗似乎并不能带来获益。

仅有个别II期临床研究进行了全面的报道,贝伐珠单抗与放化疗联合时的毒性是可接受的(158,159,161)。在另一些研究中,毒性反应发生率则较为显著(74),例如在一项研究中25名患者有19名出现3/4度的毒性反应,这也导致了研究的终止(72)。

一项II期临床研究(159)中pCR率低于20%,但实际的5年局部控制率和总生存率却均达到了100%。近期的一些研究强调了术后伤口感染的高发生率(66,68,69,72)。

目前并无肯定的证据显示贝伐珠单抗联合放化疗能增加获益。但是,在比较了2项相同入组标准的研究后发现,GEMCAD GCR3研究(70)中给予Xelox方案诱导化疗和卡培他滨/奥沙利铂增敏放化疗,其pCR率仅为14%;而AVACROSS研究(162)则在新辅助放疗中加用了贝伐珠单抗,其pCR率达到了36%。由此推断,贝伐珠单抗有可能提高疗效。然而,一系列研究指出贝伐珠单抗加入放化疗可能增加术后并发症的发生。未来的研究要么是延长贝伐珠单抗末剂至手术的间隔期,要么是干脆从放化疗中撤除贝伐珠单抗。

新型生物靶向治疗

拓扑异构酶I表达和EGFR基因拷贝数增加是否能作为基于伊立替康和西妥昔单抗放化疗疗效的预测因子还有待进一步研究。

随着对肿瘤细胞生物学理解的加深,关于EGFR我们已经了解了新的靶点,并开发新的生物修饰基因(EGFR, HER2, HER3, IGFR1, c-MET, VEGFR, BRAF和下游的PI3K, AKT和MTOR)。在结直肠癌中,BRAF抑制剂并不能发挥较好的疗效。由于8%-10%的直肠癌表达HER2,赫赛汀和拉帕替尼TDM1、帕妥珠单抗可能起到靶向作用。

近期的人类肿瘤细胞系研究提示胰岛素样生长因子(IGF-1)和胰岛素样生长因子受体(IGF1-R)信号通路可能是放疗抵抗的决定因素(163,164)。IGF1-R在结直肠肿瘤中过表达,并预示着更差的预后,但是针对它的药物并未显示出任何抗肿瘤疗效。有趣的是,正常直肠组织较结肠组织表达更高水平的IGF-1和IGF1-R,IGF-1在大肠的远端表达较近端增加。IGF1-R下游的主要信号通路是Ras-Raf丝裂原活化蛋白激酶和PI3K/Akt信号通路。IGF-1/IGF1-R介导了肿瘤对细胞毒药物的抵抗,同时也可能导致对EGFR抑制作用的逃逸或抵抗(165)。

MET是一种编码肝细胞生长因子(HGF)酪氨酸激酶受体的原癌基因,调节侵袭性生长,通过促使细胞侵入细胞外基质、抑制凋亡而控制细胞增殖。MET在大多数肿瘤中存在过表达和/或普遍突变,导致肿瘤的侵袭生长,成为了转移的先决条件。MET和蛋白酶网络交互作用可能为抑制肿瘤生长提供潜在的作用机制。联系MET活化和侵袭性生长的信号通路很可能与其他生长因子受体如MAP激酶、PI3K激酶-AKT STAT3、p38和NF-kB的通路存在交叉。c-MET在胃癌中高度扩增,但事实上在结直肠癌中并无扩增。

从荷兰的研究中可以看到PI3K突变是局部复发的预测因素,但c-MET可能对远处转移的影响更大。

此外,在结直肠癌研究中对环氧化酶2(COX2)的靶向作用也值得关注。

结论

目前看来,影响抗血管生成和生长因子的靶向药物(贝伐珠单抗、阿柏西普、西妥昔单抗和帕尼单抗)与常规细胞毒药物联合时作用于各自受体,能一定程度增加对远处转移的控制率,提高肝转移切除率,并延长DFS。这些药物即使单药使用也会带来一定的3-4度毒性反应,其远期的安全性并不明确。然而,当前对其临床疗效的产生机制、固有的和继发的耐药机制、对肿瘤和正常组织的中靶和脱靶效应等认识并不充分,这也限制了靶向药物与放疗或放化疗的联合。至今为止,我们仍缺乏实时监测这类靶向药物疗效的简单方法,使其可以在放射学、临床甚至分子影像评估前发现并纠正耐药的发生。

在直肠癌中将细胞毒药物、靶向药物和放疗结合是可行的。然而,以正确的顺序、最佳的时机和最合理的组合来理性地联合放化疗仍是十分困难的。尽管有部分临床前的证据,许多早期临床研究并未肯定这种叠加效应。尚无一项病例数较大的临床研究有观察到pCR率的提高。更何况基于5-FU的放化疗已经表明pCR的提高并不一定能延长DFS或OS(25,26,166)。III期临床的研究结果也是令人失望的(44)。原因可能在于放疗的敏感性。西妥昔单抗和细胞毒药物如顺铂可能有相似的作用机制,主要是通过抑制增殖和DNA修复。也可能是全身治疗的强度过低。或许在最初制定这些新药治疗可切除肿瘤的临床研究方案时,我们应该将靶向药与单纯放疗联合而不是与放化疗联合,因为放化疗并未能影响生存期。但是,在我们了解每一种靶向药的最佳剂量和用药顺序前,使用多靶点药物,其结果可能是适得其反的。

上述讨论为我们提出的问题是将靶向药物联合至放化疗的目的到底是什么。在随机研究中,添加靶向药物在转移性直肠癌能够增加反应率,表现为PFS和OS轻微的提高,但在常规的辅助化疗中并未显示出疗效。所以,如果目标是提高反应率,将靶向药与放化疗联合治疗经MRI评估为环切缘阳性或直肠系膜受侵的直肠癌是合适的;但对于局部可切除直肠癌(cT3N0-N1)就不大可能获益,除非同时也希望对放射野外病灶加以控制(远端/免疫效应)。

对于VEGF、EGFR、mTOR和HER2通路抑制剂的有效可耐受剂量,由于毒性叠加或是未知毒性,目前也是较难明确的。然而,随着当今放疗技术的提高诸如IMRT/VMAT的开展,靶区剂量(瘤床和/或淋巴结引流区)也越为精确,同时对重要的正常组织也起到剂量限制。

只有通过生物预测标志物或者对肿瘤原发性及继发性治疗抵抗机制的明确,我们才能选择出最可能从靶向治疗中获益的患者。

未来我们需要预测性更好的生物标志物来预测分子靶向药联合放化疗时的有效性和毒性,同时需要临床前的药代动力学和药效动力学模型指导联合方案及剂量调整。我们也需要开展影像标志物的研究以间接评价体内临床及病理反应的有效性/抵抗性。

综上所述,未来应该更合理地设计临床前以及转化性研究(尤其在认识到阴性预测因子如KRAS、BRAF基因突变,EGFR、VEGF表达和EGFR基因拷贝数增加后),以排除不宜应用靶向药的患者,确立化疗、靶向药和放疗三者之间最佳联合方式。只有那时才能开展大型的III期临床随机对照研究。

致谢

披露:本文作者声明无任何利益冲突。

作者|Rob Glynne-Jones 1 , Maher Hadaki 2 , Mark Harrison 2

1 Mount Vernon Centre for Cancer Treatment, Northwood, Middlesex, HA6 2RN, United Kingdom

2 Mount Vernon Cancer Centre, Northwood, Middlesex, UK

翻译|申丽君,朱骥

审校|丁超

doi:

10.3978/kysj.2014.1.1412

 

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