结直肠癌药物敏感基因检测与治疗的研究进展

刘家云(综述)，李为苏，刘福坤(审校)

(南京中医药大学附属江苏省中医院消化肿瘤外科，南京 210029)

结直肠癌在恶性肿瘤发病率排名第三位，全世界每年有100万新发结直肠癌患者，其中约有50%的患者可能死于该病[1]。中国的结直肠癌近年来发病率呈上升趋势。早期患者虽可经手术治愈，局部病灶切除和辅助化疗后的治疗效果确切，但仍有一半的结直肠癌患者会发生局部复发，甚至远处转移。由于无法及时判断结直肠癌辅助化疗的治疗效果，可能导致患者过度治疗。随着分子生物学的发展，个体化用药已经成为基础和临床研究的共同目标。现将对药物敏感性基因检测与结直肠癌治疗的研究进展进行综述。

1 化疗相关药物敏感性基因检测

1.1氟尿嘧啶类药物 氟尿嘧啶类药物以抗代谢而起作用，在细胞内转化为有效的氟尿嘧啶脱氧核苷酸后，通过阻断脱氧核糖尿苷酸受细胞内胸苷酸合成酶(thymidylatesynthase,TS)转化为胸苷酸，而干扰DNA的合成。氟尿嘧啶同样可以干扰RNA的合成，进而抑制蛋白质合成，最终抑制肿瘤细胞的生长。目前用于结直肠癌化疗的氟尿嘧啶类药物主要包括5-氟尿嘧啶和卡培他滨。5-氟尿嘧啶联合亚叶酸钙用于结直肠癌患者的术后辅助治疗，可显著降低病死率22%，增加3年无事件存活率62%～71%和总生存率78%～83%[2]。卡培他滨是一种可以在体内转变成5-氟尿嘧啶的抗代谢氟嘧啶脱氧核苷氨基甲酸酯类药物，能够抑制细胞分裂和干扰RNA和蛋白质合成。卡培他滨的无病生存期至少相当于5-氟尿嘧啶联合亚叶酸钙的无病生存期。卡培他滨改善无复发存活率，比5-氟尿嘧啶联合亚叶酸钙药物的不良反应少。口服卡培他滨可以有效替代静脉注射5-氟尿嘧啶联合亚叶酸钙辅助治结肠癌[3]。在氟尿嘧啶类药物代谢途径中的各种关键酶的相应基因上，有一些可能与化疗敏感性、不良反应和生存相关的基因位点。

1.1.1乳清酸磷酸核糖基转移酶 乳清酸磷酸核糖基转移酶催化5-氟尿嘧啶的前体成为活性代谢物，加强抑制TS。乳清酸磷酸核糖基转移酶Gly213Ala多态性是一个有用的标志物，可用于预测5-氟尿嘧啶化疗的毒性[4]。

1.1.2TS TS是嘧啶核苷酸合成的限速酶，是氟尿嘧啶类药物杀伤肿瘤细胞的关键靶点。肿瘤细胞过表达TS与化疗耐药相关，是导致5-氟尿嘧啶耐药的机制之一[5]。研究表明，TS重复序列多态性可用来预测肿瘤降期，将TS启动子串联重复序列作为一种新型的预测位点决定是否行术前以5-氟尿嘧啶为基础的放疗用药[6]。Tan等[7]采用TS基因型指导直肠癌患者的新辅助放化疗，将处于T3/T4、N0～2及M0～1阶段的结肠腺癌患者评为生殖型TS基因型，对不同分期的患者采用不同的剂量，分析其病理降级、完全肿瘤反应、毒性、复发率及总存活率指标，研究发现在实施基于TS的个体化治疗后，两个风险组都得到了较高的病理降级率和完全肿瘤反应率。

1.1.3二氢嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶脱氢酶是5-氟尿嘧啶分解代谢的限速酶，可转化5-氟尿嘧啶为无活性的分解代谢物。二氢嘧啶脱氢酶的表达水平与5-氟尿嘧啶的有效性和不良反应的相关性已得到了验证，50%～75%二氢嘧啶脱氢酶缺乏的患者应用5-氟尿嘧啶会发生严重的不良反应，甚至致死[8-10]。

1.2奥沙利铂 奥沙利铂属于新的铂类衍生物，通过产生烷化结合物作用于DNA，形成链内和链间交联，抑制DNA的合成及复制，终止肿瘤细胞的复制，导致肿瘤细胞凋亡。晚期结直肠癌一线化疗中，通过长期调整使用5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙，可以添加奥沙利铂，不必减少5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙剂量强度，奥沙利铂可显著改善抗肿瘤效果[11]。奥沙利铂联合5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙一线治疗晚期结直肠癌是受益的，研究证明可延长无疾病进展时间[12]。奥沙利铂联合5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙辅助治疗可显著提高Ⅱ期或Ⅲ期结肠癌患者的5年无病生存期和6年总生存时间[13]。

1.2.1谷胱甘肽S转移酶 谷胱甘肽S转移酶(glutathione S transferase,GST)催化具有亲电取代基的外源性化合物与内源还原谷胱甘肽反应的酶，外源性化合物包括多种化疗药物，催化其与谷胱甘肽结合并排出细胞外，从而发挥解毒作用。GST家族中的谷胱苷肽S转移酶P1Ile(105)Val基因多态性与以剂量依赖方式增加接受奥沙利铂联合5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙化疗的晚期结直肠癌患者的生存率相关[14]。

1.2.2剪切修复交叉互补基1 剪切修复交叉互补基1(excision repair cross complement group 1,ERCC1)是核苷酸外切修复家族中的重要成员，参与DNA链的切割和损伤修复过程。研究证实，ERCC1表达水平可以高度预测Ⅲ期结肠癌患者化疗将受益于5-氟尿嘧啶添联合奥沙利铂的治疗，ERCC1表达水平与奥沙利铂化疗疗效和结肠癌患者生存期呈负相关[15-17]。研究发现，ERCC1 118位点为T/T基因型晚期结直肠癌患者进行以奥沙利铂为基础的化疗，其无进展生存期和生存时间均有所下降[18]。

1.2.3着色性干皮病D组基因 着色性干皮病D组基因可能具有预测结直肠癌治疗效果的价值。研究表明，在预测铂类为基础的晚期结直肠癌化疗疗效，着色性干皮病D组基因和Lys751Gln基因多态性可能是一个重要标志物[19]。

1.2.4X线修复交叉互补基因 X线修复交叉互补基因上可影响功能的单核苷酸的多态性，主要为外显子10上的一个氨基酸改变。研究发现，X线修复交叉互补基因外显子10上的基因多态性可能与晚期结直肠癌耐受奥沙利铂/5-氟尿嘧啶化疗有关[20]。

1.2.5人类乳癌易患基因1 人类乳癌易患基因1在DNA 损伤和修复中起重要作用，而且还在基因的转录调节、细胞周期调控、细胞凋亡和中心体复制等过程中扮演重要角色。人类乳癌易患基因1的表达水平与患者对铂类药物的疗效呈负相关[21]。

1.3拓扑异构酶Ⅰ抑制剂 伊立替康是喜树碱的半合成衍生物，可特异性地与拓扑异构酶Ⅰ结合，从而阻止断裂单链的再连接，引起DNA双链的断裂，造成细胞死亡。伊立替康是晚期结直肠癌化疗方案的标准用药之一。伊立替康联合5-氟尿嘧啶静脉滴注的不良反应较小，疗效较好，在晚期结直肠癌治疗中与FOLFOX方案的疗效相当[22]。

1.3.1尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1 尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(uridinediphosphate glucuronosyl transferase，UGT) 1A1编码 UGT，在治疗结直肠癌之前先基因分型UGT1A1*28基因多态性，可以优化伊立替康的治疗，并减少伊立替康相关的毒性。虽然伊立替康的毒性与UGT1A1*28纯合子变异的关系很强，研究发现伊立替康的毒性与UGT1A1*28杂合变异也相关[23]。UGT1A1基因多态性可预测严重不良反应。纯合子UGT1A1*28或6和杂合子UGT1A1*28、6与结直肠癌患者进行伊立替康化疗出现严重中性粒细胞减少有关[24]。该多态性位点已是最为肯定的与结直肠癌伊立替康化疗毒性反应相关的基因多态性位点。

1.3.2细胞色素P4503A 细胞色素P4503A表型剂量计算可使伊立替康毒预见性提高，从而使严重的嗜中性粒细胞减少症的发生率降低。结合UGT1A1*28基因分型，细胞色素P4503A表型测定作为伊立替康个体化治疗的一项策略，值得进一步探讨[25]。

2 靶向药物靶点检测

2.1表皮生长因子受体

2.1.1西妥昔单抗 西妥昔单抗可与表达于正常细胞和多种癌细胞表面的表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)特异性结合，并竞争性阻断表皮生长因子和其他配体，是针对EGFR的免疫球蛋白G1单克隆抗体，两者特异性结合后，通过对与EGFR结合的酪氨酸激酶的抑制作用，阻断细胞内信号转导途径，从而抑制癌细胞的增殖，诱导癌细胞的凋亡，减少基质金属蛋白酶和血管内皮生长因子的产生。研究报道，在一线治疗K-ras基因野生型的晚期结直肠癌患者，EGFR单克隆抗体西妥昔单抗可提高反应率/无进展生存期和总生存期[26]。研究表明，西妥昔单抗联合FOLFIRI可提高晚期结直肠癌的无进展生存期、总生存期和客观反应率；结肠癌伴弥漫性肝转移并出现黄疸的患者用西妥昔单抗联合 mFOLFOX6治疗是有效和可行的[27-28]。只有K-ras基因野生型的结直肠癌患者对西妥昔单抗有效，可以提高无进展生存期和总生存期，而K-ras基因突变的患者被认为对西妥昔单抗是抵抗的。西妥昔单抗目前在全球范围内使用，作为K-ras野生型转移性结直肠癌患者单药治疗或与化疗相结合，作为第一、第二或第三线药物使用[29]。

2.1.2帕尼单抗 帕尼单抗为完全人源化单克隆抗体，是免疫球蛋白G2单克隆抗体，与EGFR具有高亲和性。帕尼单抗与EGFR相结合，可阻止其与表皮生长因子或转化生长因子α结合，从而阻断癌细胞生长。研究表明在转移性结直肠癌患者中，帕尼单抗/FOLFIRI方案的耐受性良好，表现出很好的活性，值得进一步研究[30]。帕尼单抗治疗转移性结直肠癌患者的疾病控制率为66.6%，帕尼单抗治疗转移性结直肠癌患者是一个安全的选择[31]。帕尼单抗联合静脉化疗和单药治疗转移性结直肠癌可提高反应率和无进展生存期，但只有K-ras为野生型的患者对帕尼单抗的治疗有效[32]。

2.2贝伐单抗 贝伐单抗是一种重组的人类单克隆免疫球蛋白G1抗体，可结合VEGF并防止其与内皮细胞表面的受体结合，进而减少肿瘤微血管生成并抑制肿瘤转移病灶进展。研究证实，贝伐单抗与5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙联合应用比5-氟尿嘧啶/亚叶酸钙单药能提高有效率、延长疾病进展时间和中位生存率[33]。另一研究证明，贝伐单抗联合5-氟尿嘧啶为基础的化疗可以延长转移性结直肠患者的生存时间，差异有统计学意义[34]。研究表明，可切除的肝转移的结直肠癌患者术前给予贝伐单抗联合FOLFIRI化疗是可行的，但还需要进一步研究，以确定其临床相关性[35]。

3 小 结

结直肠癌患者的个体化治疗是未来治疗的方向，药敏基因检测是实现个体化治疗的有效方法。肿瘤基因多态性是引起药物敏感性和疾病易患性的物质基础，在定量、取材和测量方面具有优势。在为结直肠癌患者选择个体化治疗之前，先对患者最新的肿瘤组织进行必要的药敏基因检测，然后决定适合患者的最佳治疗方案，将不良反应、无效治疗降到最低。随着临床研究及药敏基因检测不断进步，结直肠癌患者将从中受益。目前还需要开展更多大样本的前瞻性研究，并确保患者具有统一的临床特征以及采用科学的实验方法，同时结合其他一些预后预测指标，以期建立更加完善的治疗选择标准。

[1] Parkin DM,Bray F,Ferlay J,etal.Global cancer statistics,2002[J].CA Cancer J Clin,2005,55(2):74-108.

[2] Efficacy of adjuvant fluorouracil and folinic acid in colon cancer.International Multicentre Pooled Analysis of Colon Cancer Trials(IMPACT) investigators[J].Lancet,1995,345(8955):939-944.

[3] Twelves C,Wong A,Nowacki MP,etal.Capecitabine as adjuvant treatment for stage Ⅲcolon cancer[J].N Engl J Med,2005,352(26):2696-2704.

[4] Ichikawa W,Takahashi T,Suto K,etal.Orotate phosphoribosyltransferase gene polymorphism predicts toxicity in patients treated with bolus 5-fluorouracil regimen[J].Clin Cancer Res,2006,12(13):3928-3934.

[5] Marsh S,Mckay JA,Cassidy J,etal.Polymorphism in the thymidylate synthase promoter enhancer region in colorectal cancer[J].Int J Oncol,2001,19(2):383-386.

[6] Villafranca E,Okruzhnov Y,Dominguez MA,etal.Polymorphisms of the repeated sequences in the enhancer region of the thymidylate synthase gene promoter may predict downstaging after preoperative chemoradiation in rectal cancer[J].J Clin Oncol,2001,19(6):1779-1786.

[7] Tan BR,Thomas F,Myerson RJ,etal.Thymidylate synthase genotype-directed neoadjuvant chemoradiation for patients with rectal adenocarcinoma[J].J Clin Oncol,2011,29(7):875-883.

[8] Koopman M,Venderbosch S,van Tinteren H,etal.Predictive and prognostic markers for the outcome of chemotherapy in advanced colorectal cancer,a retrospective analysis of the phase Ⅲ randomized CAIRO study[J].Eur J Cancer,2009,45(11):1999-2006.

[9] Milano G,Etienne MC.Potential importance of dihydropyrimidine dehydrogenase(DPD) in cancer chemotherapy[J].Pharmacogenetics,1994,4(6):301-306.

[10] Salonga D,Danenberg KD,Johnson M,etal.Colorectal tumors responding to 5-fluorouracil have low gene expression levels of dihydropyrimidine dehydrogenase,thymidylate synthase and thymidine phosphorylase[J].Clin Cancer Res,2000,6(4):1322-1327.

[11] Ciccolini J,Gross E,Dahan L,etal.Routine dihydropyrimidine dehydrogenase testing for anticipating 5-fluorouracil-related severe toxicities:hype or hope?[J].Clin Colorectal Cancer,2010,9(4):224-228.

[12] Giacchetti S,Perpoint B,Zidani R,etal.Phase Ⅲ multicenter randomized trial of oxaliplatin added to chronomodulated fluorouracil-leucovorin as first-line treatment of metastatic colorectal cancer[J].J Clin Oncol,2000,18(1):136-147.

[13] de Gramont A,Figer A,Seymour M,etal.Leucovorin and fluorouracil with or without oxaliplatin as first-line treatment in advanced colorectal cancer[J].J Clin Oncol,2000,18(16):2938-2947.

[14] André T,Boni C,Navarro M,etal.Improved overall survival with oxaliplatin,fluorouracil and leucovorin as adjuvant treatment in stage Ⅱ orⅢ colon cancer in the MOSAIC trial[J].J Clin Oncol,2009,27(19):3109-3116.

[15] Stoehlmacher J,Park DJ,Zhang W,etal.Association between glutathione S-transferase P1,T1,and M1 genetic polymorphismand survival of patients with metastatic colorectal cancer[J].J Natl Cancer Inst,2002,94(12):936-942.

[16] Edwards J.Src kinase inhibitors:an emerging therapeutic treat-ment option for prostate cancer[J].Expert Opin Investig Drugs,2010,19(5):605-614.

[17] Li P,Fang YJ,Li F,etal.ERCC1,defective mismatch repair status as predictive biomarkers of survival for stage Ⅲ colon cancer patients receiving oxaliplatin-based adjuvant chemotherapy[J].Br J Cancer,2013,108(6):1238-1244.

[18] Ruzzo A,Graziano F,Loupakis F,etal.Pharmacogenetic profiling in patients with advanced colorectal cancer treated with first-line FOLFOX-4 chemotherapy[J].J Clin Oncol,2007,25(10):1247-1254.

[19] Park DJ,Stoehlmacher J,Zhang W,etal.A Xeroderma pigmentosum group D genepolymorphism predicts clinicaloutcome to platinum-based chemotherapy in patientswith advanced colorectal cancer[J].Cancer Res,2001,61(24):8654-8658.

[20] Stoehlmacher J,Ghaderi V,Iobal S,etal.A polymorphism of the XRCC1 gene predicts for response to platinum based treatment in advanced colorectal cancer[J].Anticancer Res,2001,21(4B):3075-3079.

[21] Quinn JE,James CR,Stewart GE,etal.BRCA1 mRNA expression levels predict for overall survival in ovarian cancer after chemotherapy[J].Clin Cancer Res,2007,13(24):7413-7420.

[22] Tournigand C,André T,Achille E,etal.FOLFIRI followed by FOLFOX6 or the reverse sequence in advanced colorectal cancer:a randomized GERCOR study[J].J Clin Oncol,2004,22(2):229-237.

[23] Liu X,Cheng D,Kuang Q,etal.Association of UGT1A1*28 polymorphisms with irinotecan-induced toxicities in colorectal cancer:a meta-analysis in Caucasians[J].Pharmacogenomics J,2013.

[24] Okuyama Y,Hazama S,Nozawa H,etal.Prospective phase II study of FOLFIRI for mCRC in Japan,including the analysis of UGT1A1 28/6 polymorphisms[J].Jpn J Clin Oncol,2011,41(4):477-482.

[25] van der Bol JM,Mathijssen RH,Creemers GJ,etal.A CYP3A4 phenotype-based dosing algorithm for individualized treatment of irinotecan[J].Clin Cancer Res,2010,16(2):736-742.

[26] Ku GY,Haaland BA,de Lima Lopes G Jr.Cetuximab in the first-line treatment of K-ras wild-type metastatic colorectal cancer:the choice and schedule of fluoropyrimidine matters[J].Cancer Chemother Pharmacol,2012,70(2):231-238.

[27] Lyseng-Williamson KA.Cetuximab:a guide to its use in combination with FOLFIRI in the first-line treatment of metastatic colorectal cancer in the USA[J].Mol Diagn Ther,2012,16(5):317-322.

[28] Mizota A,Shitara K,Kondo C,etal.FOLFOX plus cetuximab for a patient with metastatic colorectal cancer with icterus due to multiple liver metastases[J].Gan To Kagaku Ryoho,2011,38(7):1205-1208.

[29] Broadbridge VT,Karapetis CS,Price TJ.Cetuximab in metastatic colorectal cancer[J].Expert Rev Anticancer Ther,2012,12(5):555-565.

[30] Berlin J,Posey J,Tchekmedyian S,etal.Panitumumab with irinotecan/leucovorin/5-fluorouracil for first-line treatment of metastatic colorectal cancer[J].Clin Colorectal Cancer,2007,6(6):427-432.

[31] Ishii K,Kanou S,Takei R,etal.Our experience with panitumumab used for patients with metastatic colorectal cancer[J].Gan To Kagaku Ryoho,2013,40(1):67-69.

[32] Hocking CM,Townsend AR,Price TJ.Panitumumab in metastatic colorectal cancer[J].Expert Rev Anticancer Ther,2013,13(7):781-793.

[33] Kabbinavar F,Hurwitz HI,Fehrenbacher L,etal.Phase Ⅱ,randomized trial comparing bevacizumab plus fluorouracil(FU)/leucovorin(LV) with FU/LV alone in patients with metastatic colorectal cancer[J].J Clin Oncol,2003,21(1):60-65.

[34] Hurwitz H,Fehrenbacher L,Novotny W,etal.Bevacizumab plus irinotecan,fluorouracil,and leucovorin for metastatic colorectal cancer[J].N Engl J Med,2004,350(23):2335-2342.

[35] Nasti G,Piccirillo MC,Izzo F,etal.Neoadjuvant FOLFIRI+bevacizumab in patients with resectable liver metastases from colorectal cancer:a phase 2 trial[J].Br J Cancer,2013,108(8):1566-1570.