涎腺导管癌PI3K/AKT/mTOR信号通路中高频突变基因的研究进展

柴国超 张素欣

河北医科大学第四医院口腔科 石家庄050011

唾液腺癌（salivary gland carcinoma，SGC）是1组异质性高，在头颈部癌中相对少见的恶性肿瘤[1]。涎腺导管癌（salivary duct carcinoma，SDC）约占所有唾液腺癌的2%，是1种罕见的侵袭性涎腺恶性肿瘤[2]，其主要发生部位为腮腺，其次为颌下腺。诊断SDC时常发现淋巴结转移和面神经麻痹，标准治疗为手术切除+淋巴结清扫+辅助放疗，但预后较差[3-4]。近年来，随着第2代基因测序（next generation sequencing，NGS）和免疫组织化学（immunohistochemistry，IHC）技术的高速发展，对SDC病理标本进行大规模基因筛选，深入认识其发生、发展的分子机制，可为SDC的诊断和预后评估提供特异性指标，也为今后SDC靶向治疗研究提供潜在靶点。

1 SDC的概述

SDC是涎腺癌的亚型之一，是1种罕见的涎腺恶性肿瘤，在组织形态学上与高级别乳腺导管癌高度相似[5]，1968年由Kleinsasser等[6]报道并命名。SDC主要临床表现为快速增长的肿块，可累及面神经，出现面瘫、疼痛等症状，常伴有局部复发、淋巴结转移以及部分患者出现远处转移[7-8]。在计算机断层扫描和磁共振图像上，SDC主要被视为界限不清和浸润性肿块，伴有频繁钙化和坏死以及T2WI上明显的低信号区可能是SDC诊断的有用影像学特征，尽管多相对比增强计算机断层扫描成像有助于与其他涎腺恶性肿瘤相鉴别，但确诊主要依靠病理检查[9]。镜下观察SDC癌细胞呈立方形或多边形，胞浆嗜酸，细胞异型性明显，类似于乳腺导管癌形成乳头状、筛状、实性和粉刺状特征性结构，并可见肿瘤细胞向周围浸润[10]。虽然SDC在组织学上类似乳腺导管癌，但它通常比后者显示更明显的细胞异型性和更多的有丝分裂[11]。根据美国国家综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）指南的更新内容，SDC治疗策略主要通过手术切除+淋巴结清扫+辅助放疗[12]，但是患者预后较差，相比较其他唾液腺肿瘤亚型更容易复发和远处转移，5年生存率较低，辅助放疗在治疗中的作用需要进一步探讨，因为它并没有提高总体生存率[2-3]。通过NGS技术，有学者[13-15]在SDC中发现，HRAS、TP-53、PIK3CA、PTEN和HER-2等高频突变基因，这些基因突变可作用PI3K/AKT/mTOR信号通路，导致SDC的发生、发展，有利于研究者发现有效的精准治疗靶点，通过靶向治疗来改善患者的预后。

2 PI3K/AKT/mTOR信号通路与SDC发生的关系

PI3K是磷酸化肌醇磷脂3位羟基的激酶家族，同时具有磷脂激酶及蛋白激酶的活性，由1个催化亚基（p110）和1个调节亚基（p85）组成的异源二聚体[16]。PI3K可通过生长因子、细胞因子等细胞外信号与酪氨酸受体激酶受体结合而激活，也可通过Ras蛋白与p110亚基结合直接激活。活化的PI3K可催化磷脂酰肌醇使其磷酸化而生成：3-磷酸磷脂酰肌醇、3,4-二磷酸磷脂酰肌醇和3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇，其中3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇作为重要的第二信使，将信号传递给下游信号分子[17]。由抑癌基因PTEN编码的磷脂酶和张力蛋白同源物PTEN是1种3,4,5-三磷酸肌醇磷脂酶，可诱导3磷酸肌醇去磷酸化从而可对抗PI3K活性。原癌基因c-Akt的表达产物Akt是1种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是PI3K下游最直接的信号分子。3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇可与Akt的Pleckstrin Homolgy结构域结合，导致Akt从胞浆转位到质膜，在磷酸肌醇依赖性蛋白激酶的协同作用下使Akt的Ser473和Thr308位点磷酸化，从而使AKT完全活化。活化的AKT可直接激活其下游因子mTOR，从而使核糖体p70S6激酶蛋白（SK61）和真核起始因子4E结合蛋白1磷酸化，形成elF4F复合物，增强mRNA的转录和翻译，参与细胞周期的调控、增殖和凋亡[18]。Ettl等[19]研究发现，PI3K/AKT/mTOR信号通路在SDC中是异常活跃的，并可能作为个体化治疗的目标。Gargano等[14]通过IHC和NGS技术对28例SDC患者基因组进行靶向测序，结果显示突变频率较高的基因包括PIK3CA、TP53、Her-2、RAS、PTEN，这些基因可使PI3K/AKT/mTOR信号通路异常活化，从而导致癌细胞恶性增殖并且凋亡抑制，最终导致SDC的发生与发展。

PI3K/AKT/mTOR信号通路可以通过转录调控细胞增殖、血管生成，以及抑制抑癌基因和促进细胞运动来介导SDC的发生、发展，并且PI3K、AKT和mTOR还是小分子抑制剂的治疗靶点[20]。因此，PI3K/AKT/mTOR信号通路在SDC相关研究中受到广泛关注。

在上述过程中，相关基因突变常可影响PI3K/AKT/mTOR信号通路的异常激活。例如，Her-2、PIK3A、RAS、PTEN及TP53等高频基因突变致使PI3K/AKT/mTOR信号通路的异常持续激活，导致SDC的发生[21]。

3 PI3K/AKT/mTOR信号通路中与SDC发生相关的高频突变基因

3.1 Her-2

Her-2编码185 kD细胞膜受体HER2，即为表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）家族成员之一。HER2的高表达会导致肿瘤细胞PI3K/AKT/mTOR信号通路活性高，从而使得细胞增殖能力较强，分化成熟和凋亡机制受到抑制，细胞恶性程度高[21]。研究[22]显示，Her-2基因扩增在许多恶性肿瘤中均有不同程度的过表达，包括唾液腺癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌等。Santana等[23]研究的15例病例中，有7例通过荧光原位杂交证实了Her-2基因扩增，NGS分析揭示了可持续发展的反复突变，并且证实了HER2是SDC预后不良的潜在生物标志物。Suzuki等[21]研究了47例涎腺肿瘤后发现，不同的信号级联被激活：1）EGFR/HER2（-AKT）-mTOR信号通路，HER 2和/或EGFR的基因增益，在SDC和多形性腺瘤癌中被激活；2）在黏液表皮样癌或腺泡细胞癌中激活的EGFR（-AKT）-mTOR依赖途径，没有HER2或EGFR基因改变；3）在其他类型中没有EGFR/HER2激活的AKT依赖途径。这些发现表明，EGFR/HER2-AKT-mTOR途径中的磷酸化蛋白定位可能是选择合适靶向方案的有用指南。研究[4]显示，SDC不仅在组织学和IHC，甚至在整体基因表达上与乳腺癌高度相似。SDC中EGFR基因和7号染色体多体的激活突变与酪氨酸激酶抑制剂在不同腺癌中的治疗反应相关，可能适用于SDC患者。此外，7号染色体多倍性预示着较差的临床结果，表现为高EGFR表达。HER-2过表达和基因扩增的发现确定了SDC患者可能受益于曲妥珠单抗靶向治疗，这些变化强调了EGFR受体家族的变化谱是治疗SDC的潜在靶点[24]。曲妥珠单抗是一种针对酪氨酸激酶受体HER2胞外区的人源化单克隆抗体，可通过将自己附着在HER2上来阻止人体表皮生长因子在HER2上的附着，从而对PI3K通路负调节，促进细胞凋亡和抑制增殖[25]。HER2阳性唾液腺癌肿瘤患者的中位无病生存期和总生存期比未接受辅助曲妥珠单抗的患者长[26]。Takahashi等[27]曲妥珠单抗和多西紫杉醇治疗HER2阳性SDC的二期临床试验研究数据显示曲妥珠单抗联合多西他赛治疗HER2阳性SDC患者的疗效显著，且具有可控的毒性特征。HER2阳性和曲妥珠单抗治疗与SDC患者的长期生存和反应密切相关[28]。

3.2 PIK3CA

PIK3CA编码Ⅰ类磷脂酰肌醇-3-激酶的p110催化亚单位，即PI3Kp110α已被证实，在体内和体外的一些人类癌症中起致癌作用[29]。PIK3CA基因的2位点突变，即E545K和H1047R，这2个位点突变先前已被证实可促进脂质激酶活性并增强其下游Akt信号通路，表明它们与人类肿瘤发生密切相关，其不仅可以减少细胞的凋亡还可以促进肿瘤的浸润、PI3Ks的活性[30]。在正常条件下，与受体结合的生长因子通过募集PI3K的p85亚单位导致PI3K活化。PIK3CA的突变和PTEN的缺失常常同时发生，PTEN通过3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇的去磷酸化作为PI3K途径的抑制剂。PIK3CA突变或PTEN缺失导致PI3K途径的异常激活，这为SDC患者靶向治疗PI3K途径提供了分子基础[31]。研究[32]显示，PIK3CA在人类SDC中表达上调和频繁突变，增加了PIK3CA致癌途径在SDC肿瘤发生中至关重要的证据，并且可能是这种罕见疾病的合理药物靶点。LY294002作为较早的PI3K抑制剂，可作用于PI3K催化亚基，抑制PI3K活性及其下游信号分子磷酸化，但是由于其药理活性低和明显的细胞毒性，限制了LY294002在临床上的应用，LY294002不仅与Ⅰ类PI3K和其他PI3K相关激酶结合，而且似乎与PI3K家族无关的新靶标结合，所以它并不能成为理想的PIK3CA靶向治疗药物[30]。Alpelisib是1种有效且高度特异性的p110a抑制剂。人体临床研究[33]表明，其在PIK3CA突变的肿瘤患者中具有良好的安全性和疗效。研究[34]证实，PI3K改变在SDC常见发生，并为SDC对PI3Kα和PI3Kβ联合靶向治疗或泛PI3K靶向治疗的潜在反应提供了证据。总之，PIK3CA是SDC最常见的高频突变基因之一，与SDC的发病密切相关，PI3K抑制剂有望成为SDC的有效治疗药物。

3.3 RAS

RAS基因编码低相对分子质量鸟嘌呤核苷酸结合蛋白，在控制细胞分裂、细胞成熟以执行特定功能（细胞分化）的过程以及细胞自我破坏中起着重要作用。RAS基因家族包括：HRAS、KRAS及NRAS。突变RAS除了驱动的2种主要信号通路，即RAF/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR通路，还包括RAC/PAK、RAGDS/Ral和PKC/PLC信号通路，以及微小核糖核酸调节的RAS相关信号通路，以强调RAS调节在癌症中的重要性[35]。Dalin等[4]发现31名患者中有7名携带HRAS突变基因。3名HRASG13R突变患者中有3名也有共同出现的PIK3CA H1047R突变。在4名HRAS Q61R患者中未检测到PIK3CA突变。这些数据表明，HRAS Q61R可能是1种更有效的激活突变，而HRAS G13R与PIK3CA H1047R合作促进SDC的肿瘤发生。在其他癌症类型中也观察到了类似的发现，其中PIK3CA已被证明与特定的RAS突变协同作用，其方式可产生对PI3K信号的依赖性和对ERBB2抑制的抗性。KRAS及NRAS突变基因亦在SDC中较常见[36-37]。Wang等[15]对149例SDC、多形性腺瘤癌和腺癌分析可行的基因组改变，PI3K/AKT/mTOR途径中的基因组改变在SDC比其他组织学更常见。每个RAS突变都伴随着PI3K/mTOR通路的激活，26.8%的SDC中可观察到RAS基因突变。说明RAS是SDC的潜在靶标。随着结构生物学和生物信息学的不断发展，越来越多证据表明，Ras蛋白可以成为药物分子作用的靶点蛋白。1种关于RAS-效应蛋白结构域的小分子抑制剂rigosertib可以与RAF激酶的RAS-效应蛋白结构域作用，从而抑制RAS-RAF-MEK途径，也可与Ral-GDS和PI3Ks的RAS-效应蛋白结构域相结合，证明了rigosertib可以破坏RAS介导的信号通路，从而表明其对RAS突变引起的恶性肿瘤有重要意义[38]。通过拟抗体技术构建的NS1是1种类似抗体的合成结合蛋白，与HRAS和KRAS的GTP和GDP由较高的亲和力，可以作用于蛋白上α4-β6-α5构成的变构位点，从而阻断下游的RAF-信号通路，为抑制RAS蛋白活性及下游信号通路提供新的靶点，进一步推动了RAS抑制剂的研究，为SDC患者的治疗提供了助力[39]。

3.4 TP53

TP53基因是1种肿瘤抑制基因，在所有恶性肿瘤中，如卵巢癌、食道癌、乳腺癌、头颈癌等，50%以上会出现该基因突变。由这种基因编码的蛋白质p53是1种转录因子，调控细胞周期。TP53基因突变后，失去了对细胞生长、凋亡和DNA修复的调控作用[40]。PI3K/Akt途径通过不同的机制与p53肿瘤抑制因子相互作用，Akt对MDM2的激活和野生型p53水平的降低与促进携带PI3K/Akt上游信号蛋白突变的癌症的肿瘤进展有关，PI3K/Akt途径对p53的调节也通过另一个下游靶点，即mTOR1发生，野生型p53通过激活PTEN肿瘤抑制因子对PI3K/Akt途径具有直接活性[41]。SDC患者中TP53基因突变最普遍，在SDC的发生发展中起重要作用，并与SDC患者的预后息息相关[5]。针对TP53突变，美国食品药物管理局没有批准任何针对性的靶向药物，即便是临床药物，也是针对TP53不同位点，但效果和毒性反应有待争议。研究[42]发现，淋巴细胞活化基因3（lymphocyte activation gene 3，LAG3）表达与晚期淋巴结转移、细胞毒性T细胞浸润和TP53突变显著相关。LAG3作为靶标可能适用于SDC。

3.5 PTEN

PTEN是人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因，它被定性为人类癌症中最常见的突变和缺失的肿瘤抑制因子之一。该基因编码的蛋白包含1个酪蛋白磷酸酶的功能区和175个氨基酸左右的与骨架蛋白tenasin、auxilin同源区域，可以通过对3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇的去磷酸化来表达其对PI3K信号通路负调节作用。除了PIK3CA的改变，PI3K途径的激活也可能是由于PTEN的缺失引起[43]。Griffith等[31]在SDC PI3K信号通路中发现，16例SDC患者中有8例（50%）有PTEN缺失。Ettl等[44]在24例SDC患者中的16例中检测到PTEN缺失。PTEN的缺失在SDC患者中较常发生，但是否会是影响其预后的独立危险因素仍有待于多中心、大样本临床试验进一步证实。

随着个体化治疗，NGS和IHC技术的不断发展，SDC的靶向药物研究也取得了重大突破。最新的NCCN指南推荐对SDC的HER2状态进行评估，对HER2过度表达可选择抗HER2治疗[12]。HER2靶向药物，如曲妥珠单抗等已在临床试验取得显著疗效[28]。SDC中，PIK3CA、RAS等高频突变基因靶向药物仍有待进一步研究。

4 展望

SDC是世界卫生组织最新分类中21种原发性唾液腺癌亚型中最具侵袭性的肿瘤[1]，局部复发和远处转移率高。SDC的罕见性使其不能进行大规模的确定性随机试验来建立标准的治疗方法。NCCN指南中，SDC治疗策略主要是手术切除+选择性淋巴结清扫+辅助放疗，但是患者预后较差。通过NGS和IHC技术，筛选出SDC中高频突变基因及高表达受体，并以此为突破点进行深度研究，可为SDC的精准治疗提供靶点，提高治愈率。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。