个体化用药方案在结直肠癌患者化疗中的临床应用进展

陈昕涛，高倩闽，李明明综述，位 华审校

0 引 言

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是全球第三大常见癌症，也是全球癌症患者死亡的第四大原因，2019年估计新发病例超过14万［1］。我国CRC 每年估算新发和死亡病例分别为37.6 万例和19.1 万例［2］，虽然发病率和病死率均居我国癌症第5 位，但死亡与新发病例比值（50.8%）明显高于美国（36.6%）细胞毒性化疗仍是CRC 的主要治疗手段之一。目前，CRC 的化疗涉及各种活性药物，包括非靶向细胞毒性化疗药物（如5-氟尿嘧啶（5-FU）类药物与伊立替康）以及靶向细胞毒性药物（如奥沙利铂、西妥昔单抗、贝伐单抗、帕尼单抗和瑞格非尼）。其中，非靶向药物的使用最为广泛，被美国国家综合癌症网（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）CRC 指南推荐为CRC 辅助化疗的一线用药［3］。在临床实践中，由于自身基因与环境因素的差异，不同人群在接受细胞毒性化疗后，有效性、安全性存在很大差异［4］。目前临床应用的预测有效性及安全性的标志物虽然对临床有一定帮助，但由于大多为通过回顾性研究发现，缺乏前瞻性的临床试验的验证以及证据等级不足，造成了如何充分合理的应用这些标志物来制定个体化化疗方案以提高化疗的安全性与有效性难以有明确的结论，从而严重制约了个体化用药的推广。本文将在概述CRC常用化疗药物个体化治疗现状基础上，着重探讨已经应用于临床个体化治疗的标志物或指标的研究情况，以期为未来可推进的个体化化疗方案的研究提供更好的依据和方向。

1 5-FU类药物个体化治疗的应用现状

1.1 5-FU 类药物相关背景5-FU 类药物已经运用于包括乳腺癌、CRC、胰腺癌和胃癌在内的多种癌症的治疗，是临床最常用的处方抗癌药物之一［5］。2012年，美国NCCN 指南将卡培他滨联合奥沙利铂方案修改为结肠癌辅助化疗的Ⅰ类推荐方案，卡培他滨单药亦成为Ⅰ类推荐和优选方案用于早期直肠癌同步放化疗［3］。尽管有确切的疗效，但在氟嘧啶类药物5-FU 和卡培他滨当前的药物指导中无基于个体化治疗的推荐剂量。同时，相当比例患者因氟尿嘧啶类药物相关毒性而产生严重的不良反应［6］。如在Ⅲ期转移性CRC的研究中，30%～40%患者在接受5-FU 或卡培他滨单药治疗时出现严重不良反应（≥3级），主要包括腹泻，黏膜炎，骨髓抑制和手足综合征［7］，严重不良反应通常与中断甚至停止的有效抗癌治疗有关。不良反应发生后通常需要住院治疗，这也增加了医疗成本。同时，严重的5-FU相关毒性导致约0.5%～1%的患者死亡［8-9］。

卡培他滨经羧酸酯酶生成5’-DFCR，再经胞苷脱氨酶作用产生5’-DFUR，在肿瘤相关性血管因子胸苷磷酸化酶作用下转化为5-FU。5-FU 类药物主要作用于DNA合成期（S期）［10］。通过抑制胸苷酸合成酶（thymidylate systhase，TS），阻碍DNA 合成，达到抗肿瘤作用［11］。5-FU 只有小部分（1%～5%）在细胞内转化为细胞毒性代谢物氟脱氧尿苷一磷酸、氟脱氧尿苷三磷酸、氟尿苷和三磷酸。除此之外，5-FU 的主要代谢酶二氢嘧啶脱氢酶（dihydropyrimidine dehydrogenase，DPYD）可将5-FU 给药剂量的80%转化为无活性代谢物5，6-二氢-5-氟尿嘧啶，这使 得DPYD 酶成为5-FU 失活的速 率控制酶［12］。DPYD 酶主要在肝中表达，同时肝也是5-FU 代谢的主要部位。由于5-FU 类药物的有效性和毒性与其在体内暴露水平直接相关，所以目前发现的绝大多数预测其有效性或安全性的生物标志物都直接或间接反应其药物代谢过程。如直接反应血药浓度的药代动力学指标，以及间接反应药物代谢酶水平（或活性）的基因多态性等。

1.2 5-FU 时间浓度曲线下面积5-FU 给药传统上是根据体表面积（body surface area，BSA）确定。大量证据表明，基于BSA 的剂量与广泛的个体药代动力学变异性有关，从而导致5-FU 暴露有显著差异。因此，相同剂量的5-FU 用于不同的患者常导致药物暴露不足或过多。5-FU 治疗药物监测（therapeutic drug monitoring，TDM）的疗效已在两项多中心随机试验中得到验证，与基于BSA 的剂量相比，药物动力学引导剂量可显著降低3 级或4 级毒性并提高药物有效率［13-14］。5-FU 的ROC 曲线下方的面积大小（area under curve，AUC）被认为是与5-FU 功效和毒性最相关的药代动力学参数。PK 变异性受各种因素的影响，如年龄、性别、疾病进展情况、器官功能、药物间相互作用等。有研究表明，AUC 在18～28 mg×h/L 之间为最佳范围。该研究中在先基于BSA给药，后依据PK 引导5-FU 给药调整剂量。通过评估5-FU 相关毒性与药物暴露的关系，患者的1 级和2 级毒性发生率显着降低，但对于3 级或4 级毒性差异并不显著，这可能是与高级别毒性的发生率低有关［15］。Patel 等［16］对70例CRC 患者进行前瞻性临床实验，患者第1周期接受mFOLFOX6方案（奥沙利铂85 mg/m2，甲酰四氢叶酸200-400 mg/m2，5-FU 400 mg/m2推注，5-FU 2400 mg/m2泵射），从第2周期开始，根据前一周期的AUC 的结果调整5-FU 泵注剂量，将AUC控制在20～25 mg×h/L范围内，以此持续5个周期，结果与历史文献非PK 引导的治疗效果相比，PK 引导mFOLFOX6 治疗的患者虽然3 级或4 级中性粒细胞减少的发生率相似（33%与25%～50%），然而3 级或4 级腹泻（12%下降至5.6%）和3级或4级黏膜炎（15%下降至1.9%）的发病率降低。

PK 引导剂量可改善CRC 患者中基于5-FU 化学疗法的耐受性。尽管有效实施5-FU TDM 存在一些障碍，如采样时间不易掌控、剂量不足导致疗效不佳等，但由于其他表型标志物的发现，如血浆尿嘧啶浓度最近已被证明是氟嘧啶相关毒性的良好预测因子［17］，将其与5-FU TDM 联合使用可能会进一步提高患者的安全性。

1.3 DPYD*2A 基因型据估计，有3%～8%的人群部分缺乏DPYD 酶，具有较低酶活性的人群约达50%［18］。DPYD 酶缺失或活性降低通常是由DPYD遗传多态性引起的，DPYD*2A（IVS14+1G>A；c.1905+1G>A；rs3918290）基因多态性可导致DNA 在转录时跳过外显子14，缺失165个碱基对，最终降低DPYD 酶的催化活性［19］。DPYD 的杂合携带者具有部分DPYD 酶缺陷，当这些部分DPYD 酶缺乏的患者用标准剂量的氟嘧啶治疗时，通常由于过度暴露于毒性水平的5-FU 及其代谢物，因而增加其发生严重治疗相关毒性的风险［20］。Deenen 等［21］通过前瞻性临床试验证明，基于DPYD*2A 突变引导剂量的卡培他滨化疗可在不影响有效性的情况下，提高化疗的安全性与经济性。该研究将2038例接受5-FU 类药物化疗的CRC 患者在开始治疗前进行了DPYD*2A 的前瞻性基因分型，分为野生型、杂合子突变型与纯合子突变型，并根据DPYD 酶活性和5-FU 药代动力学相关性制定用药剂量：DPYD*2A 杂合子突变型患者由一般初始剂量1250 mg/m2减少50%，纯合子突变型减少85%。结果表明，DPYD*2A 与氟嘧啶化疗引起的毒性密切相关，通过DPYD*2A 基因型指导用药可显着提高氟嘧啶治疗的安全性及有效性，同时对患者预先进行基因分型可以节省用药成本。

1.4 TYMS 3R/3R 基因型TYMS 基因编码胸苷酸合成酶（thymidylate synthase，TS）为5-FU 靶向酶。TYMS的启动子增强子区含有的28个可变数目的串联重复序列多态性碱基对，通常以双链（2R）或三联体（3R）形式存在，其中3R 等位基因与TS 表达相关，3R/3R 基因型的患者5-FU 毒性和有效性将降低［22］。亚洲人群中3R/3R 是优势基因型（67%），约为高加索人的2 倍（38%）［23］。剂量限制性毒性（dose-limiting toxicities，DLT）定义为任何与药物相关的3 级或更高毒性。Soo 等［24］进行前瞻性临床试验对23例CRC 患者进行基因分型分为2组，其中18例3R/3R 为A 组，3例2R/3R 和2例2R/2R 为B 组。2 组患者口服卡培他滨2 次/d，起始剂量1250 mg/m2，逐渐增加至1375 mg/m2，1500 mg/m2，1625 mg/m2和1750 mg/m2，持续14 d，然后停药7 d，试验持续8个周期。B 组因患者依从性不高提前结束试验。A组患者进一步分为每3例1 小组，每小组若无人出现DLT则进一步增加剂量。结果显示3R/3R患者的最大耐受和推荐剂量为1625 mg/m2和1500 mg/m2。该实验通过调整用药剂量发现了不同基因型的患者的最佳耐受剂量，结果较一般观察性临床实验有更高的应用价值。

2 伊立替康个体化治疗的应用现状

2.1 伊利替康药物相关背景伊立替康主要用于晚期CRC 治疗，转移性CRC 患者常用的FOLFIRI 方案包含伊立替康、5-FU、亚叶酸钙；当伊利替康与贝伐单抗联合使用时，是转移性CRC 患者的标准一线治疗方案之一。伊立替康是半合成水溶性喜树碱的衍生物，在体内转化为活性代谢物7-乙基-10-羟基喜树碱（SN-38），SN-38为DNA拓扑异构酶Ⅰ的抑制剂，其与DNA 结合形成复合物，从而中断肿瘤细胞DNA 复制及抑制RNA 形成。通过肝中的尿苷二磷酸葡糖醛酸糖基转移酶（UDP-glucuronosyltransferase，UGT）的葡萄糖醛酸化，SN-38 进一步被解毒成无活性代谢物SN-38G。SN-38 与SN-38G 的葡萄糖醛酸化是伊立替康代谢和解毒的决定性步骤［25］。

2.2 UGT1A1 * 6TA/6TA 基因型UGT1A1 启 动子TATA 盒中的重复数的不同可影响UGT1A1 的表达。6个TA 重复代表UGT1A1基因最常见的等位基因（UGT1A1*1，野生型），7个TA 重复代表变异等位基因（UGT1A1*28，突变型）。对于使用FOLFIRI 加贝伐单抗作为一线用药的CRC 患者，UGT1A1 启动子多态性分型可以用于指导伊立替康的剂量。Yeh等［26］进行前瞻性研究将400例mCRC 患者随机分为实验组和对照组，对照组患者接受常规FOLFIRI 方案，按标准伊立替康的剂量治疗，即第1 天贝伐单抗：5 mg/kg 2 h 静脉注射，伊立替康：180 mg/m22 h静脉注射，亚叶酸钙：200 mg/m22 h 以上静脉注射，5-FU：2800 mg/m246 h 静脉注射，每2周重复1 次。UGT1A1*6TA/6TA 基因型在标准方案基础上，在两个治疗周期后，依据NCI-CTCAE 4.0 观察血液学或非血液学的不良反应评估不良反应（adverse event，AE）。若AE 低于2 级，则剂量每次增加30 mg/m2。此基因型伊立替康的最大估计剂量为260 mg/m2。依据同样的方法UGT1A1*6TA/7TA 基因型为240 mg/m2，UGT1A1*7TA/7TA 基因型估计最大耐受剂量为180 mg/m2。

2.3 UGT1A1 * 28 基因型伊立替康的主要不良反应为中性粒细胞减少，其与UGT1A1（尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1）基因变异相关［27］。SN-38与UGT1A1 结合生成SN-38G。UGT1A1 启动子区域的TATA 序列中的二核苷酸重复多态性7TAA（命名为UGT1A1*28）与较低的SN-38 葡萄糖醛酸化率有关［28］。Hoskins 等［27］证实UGT1A1*28 等位基因减少使UGT1A1 介导的SN-38 失活，SN-38 是伊立替康的活性代谢产物，与严重的中性粒细胞减少有关。Toffoli 等［29］进行前瞻 性研究合 理地假设UGT1A1*1/*1 和UGT1A1*1/*28 基因型患者能够耐受超过标准剂量伊立替康进行治疗。该Ⅰ期临床试验根据患者是否出现DLT（本实验中定义为≥4 级血液学毒性或≥3 级非血液学毒性）以确定伊立替康的安全剂量，该研究的48例患者中，25例患者基因型为UGT1A1*1/*1，23例患者基因型为UGT1A1*1/*28，伊立替康的剂量依260、310、370 mg/m2逐渐递增。实验采取“3＋3”设计，两个基因型中每个剂量水平分配3例患者，若患者未出现DLT，则剂量逐渐增加，同时增加3例患者在下一剂量中进行治疗。若3例患者中的1例观察到DLT，则另外3例患者以相同剂量水平治疗，并且在6例患者中仅有1例发生DLT时才继续增加至下一剂量水平，若在任何剂量水平治疗的3例患者中存在1例以上出现DLT，则停止递增剂量。结果表明，与标准剂量180 mg/m2相比，基因型为UGT1A1*1/*28 的患者伊立替康的最大耐受剂量为260 mg/m2和基因型为UGT1A1*1/*1的患者伊立替康的最大耐受剂量为310 mg/m2。在剂量增加的情况下中性粒细胞减少、腹泻、心律失常、黏膜炎症等不良反应并未增加。

3 基于胶原凝胶药物敏感性药物实验的个体化治疗应用现状

胶原凝胶液滴嵌入培养药物敏感性试验（CDDST）可对CRC 一线治疗方案（FOLFOX/ FOLFIRI）进行个体化指导，改善无法手术切除的CRC 患者预后。Ochiai［30］等从120例未接受术前化疗的CRC 患者中获取肿瘤标本，通过处理将肿瘤细胞包埋在凝胶中，将凝胶分别培养在FOLFOX 方案（5-FU，6 μg/mL；1-0HP，0.2 μg/mL）和FOLFIRI 方案（5-FU，6.0 μg/mL；SN-38，0.2 μg/mL）的培养基中，在37℃下培养24 h。除去含有抗癌药物的培养基后，在无血清培养基（PCM-2 TM，Kurabo Japan）中另外培养7 d，以防止成纤维细胞的生长，并用成像比色定量方法（Primage TM，Kurabo Japan）对活细胞进行计数。计算药物处理组和未接受药物处理的对照组之间的存活细胞比数，以增长率<0.8为药物有效标准，记为应答组。该前瞻性实验中，根据CD-DST 结果将120例患者分为四组：FOLFOX 和FOLFIRI 双应答组（53例）、FOLFOX 应答组（8例）、FOLFIRI 应答组（8例）和不应答组（51例），结果显示双应答组和双不应答组的中位生存期分别为1128 d 和810 d；39例无法手术切除的CRC 患者最终接受化疗，其中双应答组21例、FOLFOX 应答组3例、FOLFIRI 应答组2例、双不应答组13例。28例患者适用一线方案治疗，11例不适用于的一线方案治疗，不适用于一线治疗方案的患者均接受FOLFOX 方案，具体为22例患者接受FOLFOX 化疗方案，15例患者接受FOLFIRI 化疗方案，2例患者同时接受两种方案。适用于一线方案治疗的患者和不适用于一线方案治疗的患者的中位生存期分别为960 d 和506 d（P=0.218）。在双应答组中，17例适用于一线方案治疗的患者和4例不适用于一线方案的患者的中位生存期分别为1044 d 和1073 d（P=0.793），以上均无统计学意义。在双不应答组中，8例适用于一线方案治疗的患者和5例不适用于一线方案治疗的患者的中位生存期分别为810 d和337 d（P=0.036），有统计学意义。因此，对于无法切除的CRC 患者，通过CD-DST 确定患者特别是双不应答患的一线方案，以及改善预后具有重要作用。

4 结 语

目前，随着CRC个体化治疗的生物标志物相继发现，个性化治疗的方法也得到了扩充与发展。多个种类、数量巨大的化疗标志物、指标的发现提高结直肠癌患者化疗的有效性与安全性，但临床实践中，只有很少的一部分被实际运用于CRC 的个体化化疗中［31-32］。随着精准医学的迅速发展，以每位患者为核心的精准治疗必然是未来医学的发展趋势，即通过结合单独个体的具体情况进行个体化治疗，提高疗效和减少不良反应的发生率。个体化治疗有许多方面值得进一步关注和深入，首先，目前发现的标志物大部分与不良反应有关，而有关疗效的标志物发现较少，这可能与疗效标志物观测时间较长有关。其次，虽然已经发现了较多的生物标志物，但用于临床却少之又少，一方面由于患者个体差异，除DPYD 外，有其他的代谢酶也参与了5-FU的代谢，基于DPYD 变异等位基因患者研究数据而制定的推荐剂量可能不适合所有患者。另一方面，目前基因标志物的相关研究大多基于欧美人群，是否适合国内人群还需进一步验证，因此需要对其他基因变异体的频率与临床相关性进行更多的研究。因此，CRC 患者个体化治疗的应用现状及生物标志物在其中发挥的作用和存在的不足对于我们更好地认识生物标志物的作用，更好地进行相关研究，促进个体化精准治疗的发展有着重要的作用［13，33］。如上所述，生物标志物引导剂量的临床效用的前瞻性研究的数量仍然有限，距离真正大规模推广于临床还有一段距离。随着各类组学技术的发展，预测的准确度进一步提高，关于CRC 患者个体化治疗将会体现出越来越明显的优势。