抗EGFR治疗与结直肠癌K-ras基因突变状态的研究进展

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状态的研究进展
任镜清 刘建伟
结直肠癌是最常见的消化道肿瘤之一， 严重威胁着人类的健康。

目前全球结直肠癌新发病例占全部癌症 的 9.4％， 发病率排位男性居第 4 位， 女性居第 3 位， 现有的结直肠癌患者数量仅次于乳腺癌 [1] 。

结直肠癌在 全球的发病率和死亡率仍呈上升趋势， 2007 年全球结直肠癌新病例接近 120 万， 死亡 63 万， 分别比 2000 年 增加 27％和 28％， 平均年增长 3.9％和 4.0％ [2] 。

2009 年美国结直肠癌的新发病例数为 14.7 万， 死亡病例数 为 5.0 万 [3] ， 我国结直肠癌年发病数和死亡数分别达 17.2 万和 9.9 万 [4] ， 已超过美国。

手术目前仍是结直肠癌 的最主要治疗方法， 但首诊的患者当中约 20%为晚期而无法接受手术， 50%的患者术后出现复发转移， 对于 晚期转移性病例， 手术只能使部分患者获益， 化疗是更为重要的方法， 奥沙利铂和伊立替康的应用提高了晚 期结直肠癌的生存率， 但 5 年生存率仍低于 10%， 其主要原因是肿瘤细胞对传统化疗产生了获得性耐药 [5-6] 。

因此， 在原有化疗药物的基础上使用靶向药物治疗以进一步提高疗效是晚期结直肠癌治疗上的发展方向 [7] 。

西 妥昔单抗为鼠-人嵌合的抗表皮生长因子受体 （epidermal growth factor receptor,EGFR） 单克隆抗体， 帕尼单抗 为纯人源化的抗 EGFR 单克隆抗体， 能使转移性结直肠癌的治疗有效率增加 10% [8-9] ， 它们分别于 2004 年及 2006 年被 FDA 正式批准用于治疗晚期结直肠癌 [10-11] 。

目前研究证实， 晚期结直肠癌抗 EGFR 的疗效与 K-ras 基因的突变状态有关， 本文就抗 EGFR 治疗与结直肠癌 K-ras基因突变状态的研究进展作一综述。

一、 EGFR 及其信号转导通路
EGFR 是一个 170kD 的跨膜蛋白， 由一个胞内酪氨酸激酶 （TK） 结构域和一个跨膜亲脂部分以及一个胞 外配体结合结构域组成， 是一个典型的具有的酪氨酸激酶活性的 ErbB 家族成员， 其表达或上调可见于 60%~ 80%的结直肠癌 [12] ， 并且与肿瘤的分期有关 [13] ， 其配体 （EGF 或 TGF-α） 与 EGFR 胞外段结合使之二聚化， 由 此导致胞内段 TK 活化以及 RAS/RAF/MAPK、 PTEN/PI3K/AKT、 STAT/AKT 等一系列信号转导通路的级联反 应，从而抑制凋亡、促进侵袭、阻止 DNA 修复、促进肿瘤的发生。

EGFR 下游信号传导通路主要有 3 个： RAS/RAF/MAPK、 PTEN/PI3K/AKT。

这些途径的激活促进不同的转录过程， 介导不同的细胞效应， 如细胞分 化、 生存或死亡、 运动、 侵袭、 黏附和细胞修复。

针对 EGFR 信号通路抗肿瘤治疗策略的方法主要涉及受体的 细胞外区域和 EGFR 结构的功能区域。

针对 EFGR 的治疗能进一步提高晚期结直肠癌的疗效， 抗 EGFR 单克 隆抗体与 EGFR 细胞外区域结合， 可抑制 EGFR 的活性及其介导的信号传导途径， 进而减少肿瘤细胞增殖扩 散， 而且还可抑制肿瘤细胞对化疗和放疗损害的自我修复能力， 抑制肿瘤新生血管的生成， 从而产生对肿瘤 生长的整体抑制效应 [14] 。

二、 K-ras 基因的突变及其功能变化
ras 基因首先在 Harvery 鼠肉瘤病毒和 Kirsten 鼠肉瘤病毒的子代基因中被发现， 哺乳动物 ras 基因家族 包括有： H-ras、 K-ras、 N-ras，人类 K-ras基因位于 12 号染色体短臂上，大小约 35kb，其编码 KRAS 蛋白， K-ras 基因突变可发生于多种恶性肿瘤， 尤其是结直肠癌、 胰腺癌、 膀胱癌、 胆管癌、 甲状腺癌、 非小细胞肺癌 [15] ， 结直肠癌 K-ras基因的突变率为 30%~40%， 其突变为结直肠癌进展的早期事件 [16] ， 常见于第 2 外显子的第 12 和 13 密码子， 80%见于第12密码子 [17] ， 突变位点常见有G12A、 G12V、 G12D、 G12C、 G12S、 G13D以及 G12R。

KRAS 蛋白是膜结合型 GTP/GDP 结合蛋白， 位于细胞膜内侧， 是 EGFR 信号通路下游区小分子 G 蛋白， 是该信号 通路的基本组成部分之一，在传递细胞生长分化信号方面起重要作用。

KRAS 蛋白可分为活化的 GTP 结合 相和非活化的 GDP 结合相， 由 GTP 酶活化蛋白 （GTPase-activating proteins,GAPs） 进行调节， K-ras 基因突变 后， 由于 GTP 酶受抑制或对 GAPs不敏感， KRAS 蛋白处于持续的 GTP 结合相活化状态， 从而使下游通路处
DOI： 10.3877/cma.j.issn.1674-0793.2011.03.022
作者单位： 510220广州， 暨南大学第四附属医院广州市红十字会医院普外科
于异常活化， 不受 EGFR 上游信号指令的影响。

此时， 虽然 EGFR 单克隆抗体与细胞膜表面 EGER 结合， 但 KRAS 蛋白处于持续的活化状态， 抗拒 EGFR 单克隆抗体的作用， 从而对抗 EGFR 治疗无效。

三、 K-ras 基因突变的检测方法
目前 K-ras 基因突变的检测方法主要有直接测序法、 限制性片段长度多态性分析、 单链构象多态性、 寡 核甘酸探针选择性杂交法、 高分辨率熔解技术。

直接测序法是突变检测金标准， 但测序的成本较高。

高分辨 率熔解技术是最新兴起的一种低成本、 高通量、 快速和操作简单的高通量突变扫描和基因分型技术， 有望成 为 K-ras基因突变检测的常规方法。

四、 抗 EGFR 治疗与结直肠癌 K-ras基因突变状态的关系
目前多项研究证实抗 EGFR 的疗效与 K-ras基因的突变状态有关，西妥昔单抗或帕尼单抗无论单药还 是联合化疗仅对 K-ras 基因野生型的转移性结直肠癌患者有效 [18-22] 。

NCIC CO.17Ⅲ期临床研究 [18] 对化疗失败 的转移性结直肠癌患者进行了西妥昔单抗与最佳支持治疗的比较，结果表明，对于 K-ras 基因野生型的患 者， 西妥昔单抗组在总生存率及无进展生存率方面均优于最佳支持治疗组， 但对于 K-ras 基因变异型患者， 在总生存率方面两组间并无差异。

EVEREST研究 [23] 表明， 对于 K-ras基因变异型结直肠癌患者， 无论西妥昔 单抗采用多大的剂量均无效，而对于 K-raa 基因野生型患者，其有效率可随着西妥昔单抗的剂量增加而增 加， 最高可达 39%。

在另一项随机对照的大型Ⅲ期临床试验中 [22] 进行了帕尼单抗与最佳支持治疗的比较， 463 例转移性结直肠癌患者纳入研究， 其中 427 例 （92%） 进行了 K-ras 基因的检测， 其中 208 使用帕尼单抗治 疗， 219 例进行最佳支持治疗， 在 427 例患者当中， 284 例 （43%） 伴有 K-ras 基因突变， K-ras 基因野生型患者 帕尼单抗组无进展生存时间为 12.3 周， 部分缓解率为 17%， 最佳支持治疗组无进展生存时间为 7.3 周， 部分 缓解率为 0%， K-ras基因变异型患者中， 帕尼单抗组无进展生存期为 7.4 周， 最佳支持治疗组为 7.3 周， 两组 比较并无差异， 通过最佳支持治疗后出现疾病进展的 168 例患者， 使用帕尼单抗后 K-ras 基因野生型患者的 无进展生存期仍优于变异型患者 （16.4 周 vs7.9 周）。

西妥昔单抗联合化疗治疗晚期结直肠癌亦显示出较好 的疗效， EPIC 试验 [24] 所进行的是一个多中心、 随机的Ⅲ期临床研究， 其研究对象为应用奥沙利铂后疾病进展 且 EGFR （+） 的转移性结直肠癌患者， 所采用的方案为伊立替康或加用西妥昔单抗， 结果表明， 西妥昔单抗能 使有效率、 无进展生存率、 无进展生存期及生活质量都得到了提高。

OPUS 试验 [25] 比较了 FOLFOX4 方案及联 合 cetuximab 作为转移性结直肠癌的一线治疗方案的可行性， 发现 FOLFOX4 方案的有效率为 36%， 加用西 妥昔单抗后其有效率为 46%， 并且化疗后 R0 的切除率增加至 2 倍， 但对于非选择性病例， 增加西妥昔单抗 后无进展生存时间并不能延长， 233 例患者进行了 K-ras基因的检测， K-ras 基因野生型患者 FOLFOX4 方案 的有效率为 37%， 加用 cetuximab 后有效率为 61%， 并且疾病进展的风险降低 43%， 且加用 cetuximab 化疗后 R0 切除率增加至 2.4 倍， 而对于 K-ras 基因突变型患者， cetuximab 对有效率、 疾病进展的风险及 R0 切除率 并无影响。

在随后进行的 CRYSTAL研究 [26] 中， 1202 例转移性结直肠癌患者随机分为 FOLFIRI 组及FOLFIRI+ 西妥昔单抗组， 与 OPUS 研究相似， 两组间的总生存率并无差异， FORFIRI 方案对于晚期结直肠的有效率为 38.7%， 增加了 cetuximab 后其有效率为 46.9%， cetuximab 使疾病进展的风险降低 15%， 且无进展生存率得到 提高， 而 R0 切除率也得到提高， 540 例患者进行了 K-ras基因的检测， 根据 K-ras基因的突变状态进行分层 分析，研究进一步确认了 cetuximab 疗效与 K-ras 的突变状态有关，表明 cetuximab 可作为一线方案治疗 EGFR （+） 野生型 K-ras 基因晚期结直肠癌。

鉴于上述研究结果， 西妥昔单抗或帕尼单抗无论单药或联合化疗 仅对 K-ras 野生型的转移性结直肠癌患者有效， 因此 2009 年 NCCN 结肠癌临床实践指南 [27] 中也明确指出， 在患者使用西妥昔单抗或帕尼单抗前应先进行 K-ras 基因第 2 外显子 12、 13 密码子的突变检测， 对于 K-ras 基因变异型的晚期结直肠癌患者， 不主张使用西妥昔单抗或帕尼单抗进行治疗。

综上所述， K-ras 基因突变状态是转移性结直肠癌选择治疗方案和预测抗 EGFR 治疗疗效的重要指标， 同时也说明肿瘤分子标记物的检测在选择治疗方案中具有非常重要的意义和作用。

K-ras 基因突变的检测 有助于实现肿瘤治疗的个体化， 不仅可以提高药物疗效， 减轻患者痛苦， 而且能够减少患者经济负担， 减轻国 家医疗支出。

参 考 文 献
1Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et al.Global cancer statistics,2002.CA Cancer J Clin,2005,55(2):74-108.
2American Cancer Society.Global Cancer Facts＆Figures2007.Atlanta,GA:American Cancer Society,2007:12-13.
3Jemal A,Siegel R,Ward E,et al.Cancer statistics,2009.CA Cancer J Clin,2009,59(4):225-249.
4 杨玲,李连弟, 陈育德,等. 中国2000年及 200
5 年恶性肿瘤发病死亡的估计与预测.中国卫生统计,2005,22(4):218-231.
5De GA,Figer A,Seymour M,et al.Leucovorin and fluorouracil with or without oxaliplatin as first-line treatment in advanced colorectal cancer.J Clin Oncol,2000,18(16):2938-2947.
6O'Connell JB,Maggard MA,Ko CY.Colon cancer survival rates with the new American Joint Committee on Cancer sixth edition staging.J Natl Cancer Inst,2004,96(19):1420-1425.
7Ochenduszko SL,Krzemieniecki K.Targeted therapy in advanced colorectal cancer:more data,more questions.Anticancer Drugs,2010,21(8):737-748. 8Jonker DJ,O’ Callaghan CJ,Karapetis CS,et al.Cetuximab for the treatment of colorectal cancer.N Engl J Med,2007,357(20):2040-2048.
9Van Cutsem E,Peeters M,Siena S,et al.Open-label phase III trial of panitumumab plus best supportive care compared with best supportive care alone in patients with chemotherapy-refractory metastatic colorectal cancer.J Clin Oncol,2007,25(13):1658-1664.
10Saltz LB,Meropol NJ,Loehrer PJ Sr,et al.Phase II trial of cetuximab in patients with refractory colorectal cancer that expresses the epidermal growth factor receptor.J Clin Oncol,2004,22(7):1201-1208.
11Giusti RM,Shastri KA,Cohen MH,et al.FDA drug approval summary:Panitumumab(VectibixTM).Oncologist,2007,12:577-583.
12Cunningham D,Humblet Y,Siena S,et al.Cetuximab monotherapy and cetuximab plus irinotecan in irinotecan-refractory metastatic colorectal cancer.N Engl J Med,2004,351(4):337-345.
13Lockhart AC,Berlin JD.The epidermal growth factor receptor as a target for colorectal cancer therapy.Semin Oncol,2005,32(1):52-60.
14Patil DT,Fraser CR,Plesec TP.KRAS testing and its importance in colorectal cancer.Curr Oncol Rep,2010,12(3):160-167.
15Tam IY,Chung LP,Suen WS,et al.Distinct epidermal growth factor receptor and KRAS mutation patterns in non-small cell lung cancer patients with different tobacco exposure and clinicopathologic features.Clin Cancer Res,2006,12(5):1647-1653.
16Barry EL,Baron JA,Grau MV,et al.Kras mutations in incident sporadic colorectal adenomas.Cancer,2006,106(5):1036-1040.
17Samowitz WS,Curtin K,Schaffer D,et al.Relationship of Ki-ras mutations in colon cancers to tumor location,stage,and survival:a population-based study.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2000,9(11):1193-1197.
18Karapetis CS,Khambata-Ford S,Jonker DJ et al.K-ras mutations and benefit from cetuximab in advanced colorectal cancer.N Engl J Med,2008,359
(17):1757-1765.
19Benvenuti S,Sartore-Bianchi A,Di Nicolantonio F,et al.Oncogenic activation of the RAS/RAF signaling pathway impairs the response of metastatic col- orectal cancers to anti-epidermal growth factor receptor antibody therapies.Cancer Res,2007,67(6):2643-2648.
20Di Fiore F,Blanchard F,Charbonnier F,et al.Clinical relevance of KRAS mutation detection in metastatic colorectal cancer treated by cetuximab plus chemotherapy.Br J Cancer,2007,96(8):1166-1169.
21Lievre A,Bachet JB,Boige V,et al.KRAS mutations as an independent prognostic factor in patients with advanced colorectal cancer treated with cetux- imab.J Clin Oncol,2008,26(3):374-379.
22Amado RG,Wolf M,Peeters M,et al.Wild-type KRAS is required for panitumumab efficacy in patients with metastatic colorectal cancer.J Clin Oncol, 2008,26(10):1626-1634.
23Tejpar S,Peeters M,Humblet Y,et al.Relationship of efficacy with KRAS status(wild type versus mutant)in patients with irinotecan-refractory metastatic colorectal cancer(mCRC),treated with irinotecan(q2w)and escalating doses of cetuximab(q1w):The EVEREST experience(preliminary data) (abstract).J Clin Oncol,2008,26(Suppl):4001a.
24Sobrero AF,Maurel J,Fehrenbacher L,et al.EPIC:Phase III trial of cetuximab plus irinotecan after fluoropyrimidine and oxaliplatin failure in patients with metastatic colorectal cancer.J Clin Oncol,2008,26(14):2311-2319.
25Bokemeyer C,Bondarenko I,Makhson A,et al.Fluorouracil,leucovorin,and oxaliplatin with and without cetuximab in the first-line treatment of metastatic colorectal cancer.J Clin Oncol,2009,27(5):663-671.
26Van Cutsem E,Kohne CH,Hitre E,et al.Cetuximab and chemotherapy as initial treatmentfor metastatic colorectal cancer.N Engl J Med,2009,360(14): 1408-1417.
27Allegra CJ,Jessup JM,Somerfield MR,et al.American Society of Clinical Oncology provisional clinical opinion:testing for KRAS gene mutations in pa- tients with metastatic colorectal carcinoma to predict response to antiepidermal growth factor receptor monoclonal antibody therapy.J Clin Oncol,2009, 27(12):2091-2096.
（收稿日期： 2010-12-17）
（本文编辑： 姚亚楠）
任镜清,刘建伟.抗EGFR治疗与结直肠癌 K-ras基因突变状态的研究进展[J/CD].中华普通外科学文献:电子版,2011,5(3):256-258.。