美國約翰·霍普金斯醫學院進展期胰腺癌治療經驗及研究趨勢

美國約翰·霍普金斯醫學院進展期胰腺癌

治療經驗及研究趨勢

車 旭1，2，黃小准2，陳建霖3，夏 濤4，鄭 雷5

中國實用外科雜誌2017,37(7):755-760

摘要

目前，臨床對胰腺癌的治療效果有限。精準醫學展示出在胰腺癌治療應用方面的巨大前景，包括基於基因組學和轉錄組學對胰腺癌重新分類，通過微創「液體活檢」檢測循環腫瘤細胞、游離循環DNA和外泌體，以監測胰腺癌的發展並指導其治療。美國約翰·霍普金斯醫學院進行過多項臨床試驗，在基於化療敏感性的研究中發現進行化療藥物代謝相關的基因檢測，有助於選擇更精準、更高反應率的方案；在腫瘤基因組和轉錄組研究中發現，胰腺癌基因譜具有獨特性，對突變基因的深入探討有助於選擇最佳治療方案；基於宿主免疫反應的研究中，應用全基因組的突變基因序列設計的免疫治療，將有利於進一步實現病人免疫治療的精準化，目前已將胰腺癌疫苗與化療藥物聯合應用並取得一定的研究成果。

胰腺癌（pancreatic carcinoma）是美國第四大癌症相關死亡原因，儘管治療有進展，但5年存活率仍

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臨床研究現狀

根據胰腺癌的不同分期，目前國際上針對新葯和新的放療技術開展了多個臨床試驗。CONKO-1的Ⅲ期臨床研究中，對根治性切除後病人應用6個周期的吉西他濱輔助化療的試驗結果明確了輔助化療的作用［4］。但儘管是在根治性手術後接受吉西他濱輔助治療，但高達80.0%的病人生存時間

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精準醫學基礎

2.1 基於基因組學和轉錄組學的新型胰腺癌分類 精準醫學被定義為在適當的時間給予適當劑量的準確治療。隨著生物技術、遺傳學和分子生物學領域的快速發展，臨床醫生利用精確的醫學技術來適應多種醫學條件的管理成為可能。

胰腺腫瘤的突變景觀已經開始與臨床應用相結合。約翰·霍普金斯Kimmel癌症中心Vogelstein團隊進行了胰腺癌的首次全基因組測序［10］。在研究所檢測的24個胰腺癌主要序列中，發現共有69個基因組發生改變，其中31個基因組可以進一步分為12個核心信號通路，這些信號通路的突變覆蓋測序的24個胰腺癌主要序列中的67.0%~100.0%。核心途徑包括涉及KRAS信號轉導和G1/S細胞周期轉換調控，其中主要為單基因突變；涉及轉化生長因子（TGF）-β信號的途徑以其中幾個基因組突變佔主導地位；而涉及整合蛋白信號傳導、侵襲調節、嗜血細胞黏附和鳥苷三磷酸酶依賴性信號傳導的途徑則是許多不同的基因發生突變。每例胰腺癌平均包含63個基因改變，其中大部分是點突變，而每個腫瘤中改變的路徑成分也有很大差異。

Waddell等［3］在100例胰腺癌中進行了全基因組序列和拷貝數變異分析，包括分析染色體重排的廣泛複雜模式。染色體重排導致基因中斷廣泛存在，其可影響已知對胰腺癌具有重要意義的基因表達（TP53、SMAD4、CDKN2A、ARID1A和ROBO2）和胰腺腫瘤新候選的驅動基因表達（KDM6A、PREX2）。局部擴增的基因占重要的比例，包括許多成藥致癌基因（ERBB2、MET、FGFR1、CDK6、PIK3R3和PIK3CA），但在個別病人中發生率低。基因不穩定性與DNA修復基因失活以及DNA損傷修復缺陷的突變基因（BRCA1、BRCA2或PALB2）存在共分離。根據結構變異的特徵，以不同臨床結局的優勢基因突變為依據，可將胰腺癌分為4種亞型：穩定型、局部基因重排型、基因斷裂型及不穩定型。穩定型包含≤50個結構變異事件，並常表現為廣泛的非整倍性，這提示在細胞周期調控中存在缺陷。局部重排型包含1個拷貝數增益，包含已知的致癌基因，已知的致癌基因包括常見局部擴增的KRAS、SOX9和GATA6以及潛在治療的靶基因，如ERBB2、MET、CDK6、PIK3CA和PIK3R3。局部重排型中其他的基因突變包括複雜基因組事件，如基因斷裂-融合-橋接或染色體碎裂，這與成神經管細胞瘤和急性髓系白血病的TP53突變有關。基因斷裂型表現為中等水平的非隨機性染色體損傷和50～200個結構突變事件。不穩定型在維持DNA完整性中有缺陷，並對DNA損傷試劑敏感。聯合鉑類藥物化療將成為進展期胰腺癌治療的新選擇，明確鉑類藥物反應性生物標記物將顯著改變目前胰腺癌的治療方案，並可改善總體的療效。研究者根據基因結構改變、基因突變和突變特徵的聯合評估來明確這些標記物，並具有使這個治療方法有效的特點。在一系列接受鉑類藥物基礎化療的8例病人中，根據實體瘤療效評價標準（RECIST 1.1），有5例病人表現為不穩定型基因組和（或）高BRCA突變標籤負荷，其中2例病人表現為異常性反應（定義為疾病的完全放射解析度和CA19-9水平正常化），2例病人表現為強烈的部分反應；沒有不穩定型基因組的3例病人均表現為沒有反應性。這些結果證明腫瘤個體化治療具有療效。

Bailey等［11］對456例胰腺癌病人進行了整合基因組和RNA序列分析，並將胰腺癌分為4種亞型：鱗狀細胞型、胰腺起源型、異常內分泌分化的外分泌型以及免疫原型。鱗狀細胞型的特徵是具有4個核心基因標籤，包括炎性反應、缺氧反應、代謝反應重編程和TGF-β信號途徑。這些基因標籤是獨立的不良預後因子，在乳腺、膀胱、肺以及頭頸部的腫瘤組織中也高度表達，提示用於治療這些癌症的方案也可以應用於胰腺癌。胰腺起源型主要通過包含轉錄因子PDX1、MNX1、HNF4G、HNF4A、HNF1B、HNF1A、FOXA2、FOXA3和HES1的轉錄網路表達來明確，這些轉錄因子在決定內胚層細胞向胰腺細胞系分化中具有關鍵作用。異常內分泌分化的外分泌型（ADEX）的特徵是轉錄因子如NR5A2、MIST1和RBPJL的上調，這些轉錄因子的下游靶點在胰腺炎發生後的腺泡細胞分化和再生過程中，以及在內分泌分化相關的基因和MODY基因（包括INS、NEUROD1、NKX2-2和MAFA）表達中起關鍵作用。尤其是一些起源於胰腺癌細胞系的病人富有ADEX亞型相關的基因編程。此外，這些細胞系還表達與最終分化為胰腺組織相關的多種基因，包括AMY2B、PRSS1、PRSS3、CEL和INS。此外，ADEX亞型腫瘤的甲基化模式還與正常胰腺組織甲基化模式有所不同，並與其他胰腺癌的甲基化模式聚集。免疫原型具有許多跟胰腺起源型相似的特徵，不同點在於存在大量免疫浸潤相關。免疫原型也與包括B淋巴細胞信號途徑、抗原提呈細胞和CD4+ T淋巴細胞、CD8+ T淋巴細胞以及Toll樣受體信號途徑的免疫基因標籤相關，富集分析確定了與9個不同免疫細胞型和（或）表型相關的基因表達上調。須注意，免疫原型可能對免疫治療更敏感。這4種不同亞型的胰腺癌病人具有不同的預後：鱗狀細胞型病人的中位生存時間為13.3個月，胰腺起源型為23.7個月，異常內分泌分化的外分泌型為25.6個月，免疫原型為30.0個月［11］。

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精準醫學腫瘤評估

為了指導精準醫學的實踐，必須獲得腫瘤標本，而腫瘤活檢通常需要通過侵入性操作或手術來獲得。近期研究發現，通過微創「液體活檢」獲得的血液中可檢測到循環腫瘤細胞（CTCs）、游離循環DNA（cfDNA）和外泌體，其已被證明可能代表病人整體腫瘤負擔的分子景觀，並允許在治療和疾病進展期間監測個體胰腺癌的克隆進化。

3.1 CTCs CTCs可以出現在大多數胰腺癌病人的任何分期［12］。CTCs的研究或許有助於了解腫瘤轉移的生物學變化、腫瘤的遺傳變異特徵和評估預後。Yu等［13］研究發現，Wnt基因作為一個候選基因，通過胰腺導管腺癌老鼠模型的單分子RNA排序來富集CTCs。非經典Wnt信號通路在人胰腺導管腺癌轉移潛能中的作用已經被闡明。Tak1抑制劑抑制該途徑的有效性已經成為新的、潛在的轉移抑製藥物靶標。Kulemann等［14］指出，在均已行外科治療的情況下，存在KRAS基因突變CTCs的病人生存期長於存在野生型KRAS基因CTCs的病人（19.4個月 vs. 7.4個月）。Poruk等［15］研究發現，CTCs有上皮細胞和間充質細胞兩種表型，且可表達波形蛋白，而波形蛋白是間充質細胞的一種標記物，與胰腺導管腺癌外科治療後的高複發率有關。

3.2 cfDNA cfDNA作為一種腫瘤衍生物，大量地存在於腫瘤中，很有可能來源於CTCs。cfDNA有望應用於腫瘤分子特徵的監測，其與腫瘤遠處轉移有關。一項回顧性隊列研究收集的cfDNA樣品中，有29.2%檢測出治療相關的靶基因存在突變［16］。

3.3 外泌體 外泌體是細胞外一種磷脂雙分子層的膜性小囊泡，其攜帶著腫瘤細胞所需物質，可介導血管再生腫瘤細胞增殖及免疫逃逸。Kahlert等［17］發現，胰腺癌病人體內的外泌體攜帶基因組DNA、RNA和蛋白質，而且基因組DNA裡面的KRAS和p53存在基因變異。據報道，GPC1+外泌體水平與胰腺癌術前和術後的腫瘤負荷及存活率相關［18］。

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約翰·霍普金斯醫學院精準醫學策略

精準醫學顯示出極好的治療胰腺癌的潛力，約翰·霍普金斯Kimmel癌症中心正在進行多項臨床試驗，以測試各種治療方案的效果（圖1）。

4.1 基於化療敏感性的治療選擇 選擇化療方案時，首先進行化療藥物代謝相關的基因檢測。人類核苷酸平衡轉運體-1（hENT1）是負責將吉西他濱吸收轉運到細胞內的主要轉運蛋白。一項對已進行腫瘤切除和吉西他濱單葯輔助化療的27例胰腺癌病人的回顧性研究發現，hENT1高水平表達並進行吉西他濱輔助化療的胰腺癌病人可獲得更長生存期［19］。其他的試驗研究也報道過類似的結果［20-21］。脫氧胞苷激酶（DCK）在吉西他濱活化過程中起重要作用，是吉西他濱代謝過程中的限速酶［22］。DCK在基因和蛋白水平的表達與胰腺癌病人對吉西他濱的敏感性關係密切，高水平表達和存活率增加有關［23-25］。核糖核苷酸還原酶M1和M2也是吉西他濱的代謝酶，其活性的降低與吉西他濱的耐葯有關，這類病人預後更差［26-28］。一項研究顯示，胸腺嘧啶磷酸化酶、胸苷酸合成酶、二氫嘧啶脫氫酶mRNA的表達水平均影響氟尿嘧啶的敏感性［29］。

腫瘤間質和細胞外基質（ECM）與胰腺癌的侵襲性和化療耐葯相關。賴氨醯氧化酶蛋白家族成員介導膠原交聯和促進ECM變硬，已被認為是提高化療敏感性的新靶點［30］。PEGPH20是一種聚乙二醇化重組的透明質酸酶，可降解ECM的主要成分透明質酸（HA），其已經逐步進入臨床試驗中。高HA表達的ECM已被證明具有高的流體靜水壓力，能壓縮腫瘤內血管。PEGPH20可通過降解HA，使血管再擴張，從而促進化療藥物的吸收［31］。一項吉西他濱和紫杉醇（有或無PEGPH20）的隨機Ⅱ期研究表明，高HA表達的病人對吉西他濱和紫杉醇（有PEGPH20）比吉西他濱和紫杉醇（無PEGPH20）有更高的反應率［32］。而關於吉西他濱和紫杉醇（有或無PEGPH20）治療高HA表達病人的Ⅲ期臨床研究近期已啟動［33］。

4.2 基於腫瘤基因組和轉錄組的治療選擇 約10%的常見胰腺癌中BRCA1、BRCA2和PALB2基因失活，這些基因的蛋白質產物有助於修復DNA交聯損傷和雙鏈斷裂。研究表明，BRCA1、BRCA2或PALB2基因失活的胰腺癌對絲裂黴素和順鉑等DNA交聯劑的敏感性更高。然而，由於BRCA1、BRCA2或PALB2突變引起的DNA修復缺陷的腫瘤細胞可以與損傷的DNA一起存活。多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶（PARP）的抑制將通過替代的DNA修復機制來抑制損傷的DNA的修復，從而阻止腫瘤細胞的存活。因此，在臨床試驗中，為了給予PARP抑制劑治療，BRCA1、BRCA2和PALB2的基因突變已經被用於篩選胰腺癌病人［34-35］。腫瘤基因組和基於轉錄組的胰腺癌亞型可能是選擇病人DNA交聯化療藥物和PARP抑制劑治療的希望。胰腺癌基因譜具有其獨特性，含有4個常見的突變基因（TP53、KRAS、p16/CDKN2A和Smad4）。理想情況下，這4種基因中的驅動突變研究將有助於為病人選擇最佳治療方案。然而，目前有效的靶向藥物不能用於這4種突變基因中的任何一種。因此，精準醫學治療胰腺癌的成功關鍵可能在於研發出針對這4種突變基因或其相關途徑的治療藥物。

4.3 基於宿主免疫反應的治療選擇 免疫位點抑制劑在癌症治療的發展中越來越受到重視，許多癌症病人對免疫位點抑制劑的治療沒有反應，部分是因為缺乏腫瘤浸潤的效應T細胞［36］。Ipilimumab作為一種單克隆抗體，能有效阻滯細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（CTLA-4）免疫位點，是第一個被 FDA 批准用於治療癌症的免疫位點抑制劑。PD-1及其配體PD-L1可抑制活化的T細胞，其可被治療性抗體阻斷，例如美國食品藥品監督管理局批准的Nivolumab和Pembrolizumab。Nivolumab（BMS-936558）是人類抗PD-1單克隆抗體，在臨床前研究中其可使T細胞保持功能並誘導腫瘤細胞的細胞毒性［37］。儘管T細胞位點抑制劑，包括抗CTLA4、抗PD-1和抗PD-L1抗體，已用於治療其他癌症（如黑色素瘤、非小細胞肺癌和腎癌）並取得良好療效，但其在胰腺癌中作為單一藥物應用的療效有限［38］。

Lutz等［39］製作了13例人類胰腺癌標本，通過臨床前研究發現，MLL1和PD-L1在胰腺癌腫瘤細胞中高表達，在胰腺癌腫瘤細胞的胞漿和胞膜均能檢測到 PD-L1，表達程度高達60.0%～90.0%。根據臨床前胰腺癌模型研究，Lutz

等［39］提出了新PD-L1活化機制，關於胰腺癌中PD-L1的表達和抗PD-1抗體的作用也提出了與以往研究不同的觀點。該研究還認為，輪枝孢菌素作為 MLL1的抑制劑，可以協同提高抗 PD-1抗體的作用，通過免疫介導降低腫瘤細胞中PD-L1的表達，發揮治療胰腺癌的效果，據此以PD-L1的表觀遺傳調控為靶點可能會增強抗PD-1和PDL-1抗體治療胰腺癌的效果。文獻［40-41］證實，臨床前模型中免疫治療可以增強抗PD-1或PD-L1抗體的抗腫瘤活性，所以將PD-1和PD-L1阻斷治療與同時誘導有效T細胞浸潤或炎性細胞因子反應的治療方法相結合可能效果極佳。基於此理論基礎，多項臨床試驗已開始聯合應用胰腺癌免疫治療和抗PD-1抗體治療。然而，Lutz等［39］強調腫瘤免疫治療在不同的胰腺癌病人存在明顯的異質性，因而評估腫瘤免疫治療的反應有助於揭示免疫調節信號，應針對不同病人應用相應的免疫調節劑。Jhaveri等［42］發現應用基於血清抗體的免疫沉澱技術（serum antibodies-based SILAC immunoprecipitation，SASI）可以鑒定不同病人之間或同一病人治療前後的血清抗體反應的蛋白質差異，這種定量蛋白組學方法可以鑒定和分類胰腺癌潛在治療靶點以及與改善生存有關的蛋白質靶標。特異性染色的細胞質和膜質的肌球蛋白磷酸酶抗體（MYPT1）和核甲狀腺受體相互作用蛋白（PSMC5）檢測可以應用於當前的胰腺癌診斷方案，以提高胰腺癌診斷的特異度和敏感度。這些研究使通過標記物篩選胰腺癌病人即將成為現實［37］。可見，基於全基因組的突變基因序列設計的免疫治療將有利於進一步實現病人免疫治療的精準化［38］。

免疫治療正在被開發用於治療胰腺癌。然而，腫瘤的發展有許多方式，可通過抑制免疫系統的功能，阻止其識別和殺死腫瘤細胞［43］。目前，約翰·霍普金斯醫學院的鄭雷團隊正在測試一種免疫療法，將GVAX與低劑量化療藥物環磷醯胺聯合應用，作為胰腺癌術前和術後治療，在試驗中已經發現三級淋巴集合體，其在手術前兩周從接受疫苗的病人切除的腫瘤中形成獨特的淋巴結樣結構。這一發現表明，免疫細胞可以進入腫瘤，而且提供了更好地了解這些免疫細胞如何進入腫瘤並發揮作用的機會。在進一步研究中，將測試阻斷PD-1與疫苗聯合治療胰腺癌的效果，特異性分離這些免疫細胞，並檢測遺傳和蛋白質水平以及聚集體表達的信號類型，通過這種方式來評估新型治療方法的安全性，以提高胰腺癌的免疫治療效果。

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結語

在過去十年中，精準醫學已經顯示出相當大的臨床應用潛力，主要是由於癌症基因組研究的進步以及對腫瘤微環境和宿主免疫應答的深入了解。然而，在能夠將精準藥物應用於進展期胰腺癌臨床實踐之前，需要進行更大規模的前瞻性臨床研究，為精準醫學方法提供支持，並制定精準治療的藥物應用指南。

（參考文獻略）

（2017-05-18收稿）

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