PI3K抑制剂在恶性肿瘤中的应用及研究进展

任全广， 姜永生

华中科技大学同济医学院附属同济医院肿瘤中心，武汉 430030

1984年学者发现一条新的信号通路，其与病毒癌基因编码酪氨酸激酶的活性密切相关；1988年Cantley和Downes团队发现这种病毒相关的激酶就是磷脂酰肌醇-3-磷酸激酶，可以磷酸化肌醇环中的3-OH产生磷脂酰肌醇-3-磷酸[1-2]。这条由脂质激酶组成的信号通路随后被定义为PI3K信号通路。在后续的基础研究中，学者们还发现PI3K信号通路下游的基因，包括AKT、mTOR等，我们称之为PI3K/AKT/mTOR信号通路。这是胞内最重要的信号通路之一，主要负责调控细胞生长、增殖及迁移等细胞生物学功能[1-3]。

不仅在许多实体肿瘤中，在血液系统肿瘤中PI3K信号通路经常是被下调的，文献报道PI3K的突变可发生于多个瘤种，总体突变发生率约为10%～46%，且携带PI3K突变的患者生存预后更差[1，4-6]。因此，在靶向治疗方面，PI3K有望成为肿瘤疾病潜在的治疗靶点。在20世纪90年代，科学家首次发现Wortmannin和LY294002两款PI3K抑制剂。细胞和动物实验表明，PI3K抑制剂在多个瘤种中均表现出良好的抗瘤效果，部分PI3K抑制剂已经投入临床试验[1]，这为后续PI3K抑制剂在肿瘤领域的研究奠定重要基础[7-9]。

目前，多款PI3K抑制剂已先后被FDA批准用于淋巴瘤及乳腺癌的治疗[10]，且PI3K抑制剂相关的临床试验在其它多个瘤种中亦陆续开展。然而，患者出现耐药或者无法耐受的毒性而导致疗效下降亦不在少数。本篇综述将阐述不同类型的PI3K抑制剂在淋巴瘤、乳腺癌及部分常见肿瘤中应用的相关研究进展及耐药机制。

1 PI3K抑制剂在淋巴血液系统肿瘤中的应用

1.1 慢性淋巴细胞白血病中的应用

1.1.1 Idelalisib Idelalisib是一种有效的口服小分子PI3Kδ抑制剂。临床前期研究表明，与其他PI3K类同工型相比，PI3Kδ抑制剂具有很高的选择性并可成功阻碍下游AKT信号通路的激活[11-12]。2014年多中心、Ⅲ期随机临床试验对比Idelalisib或者安慰剂+美罗华在复发慢性淋巴细胞白血病(relapse chronic lymphocytic leukemia，R-CLL)中的作用，结果提示，与对照组相比，Idelalisib+美罗华方案提高了患者的客观缓解率(objective response rate，ORR；81%vs.13%)、无进展生存期(progression-free survival，PFS；未到达中位时间vs.5.5个月)和总生存期(overall survival，OS；90%vs.80%)。在毒性方面，Idelalisib并没有显著增加治疗相关不良反应的发生率，而且，似乎还减少了美罗华的输注不良反应[13]。因此，2014年7月该药被FDA批准用于治疗复发/难治CLL。随着随访时间的延长，Idelalisib+美罗华进一步提高患者的ORR(85.5%左右)、持续响应时间(约21.4个月)和OS(约40.6个月)。值得注意的是，接受Idelalisib口服治疗的TP53突变或者17p缺乏患者，OS不仅没有因为不良预后因素而被削弱，而且高风险亚组患者临床获益更大[14]。

1.1.2 Duvelisib Duvelisib是一种口服的PI3Kδ和γ抑制剂。基础研究表明PI3Kδ抑制剂可以减慢肿瘤细胞增殖，而抑制γ亚单位能够减少肿瘤微环境免疫逃逸相关的骨髓细胞(巨噬细胞、T细胞等)[12]。在Ⅰ期临床试验中，Duvelisib的毒性与Idelalisib类似，复发/难治CLL和初治CLL客观有效率分别为56%和83%左右[15]；在随后的Duvelisib对比奥伐木单抗的Ⅲ期临床试验中，Duvelisib能够显著提高患者的ORR和PFS，包括携带TP53基因突变/17p外显子缺失等高危风险亚组患者的生存[16]。因此，Duvelisib于2018年9月被FDA批准用于二线及以上复发/难治CLL/小淋巴细胞淋巴瘤(small lymphocytic lymphoma，SLL)患者，但在其带来疗效的同时因不良反应导致停药的患者高达35%左右。

1.1.3 其它类型 PI3K抑制剂Umbralisib是一种口服的PI3Kδ抑制剂，且较Duvelisib和Idelalisib具有更强的PI3Kδ抑制作用[12]。最常见的治疗相关不良反应为骨髓抑制，但仅有7%患者因治疗相关不良反应发生停药，在CLL患者中的客观有效率约85%，且克服了细胞遗传学方面的不利因素。为了获得更好的疗效，进一步开展Umbralisib联合Ibrutinib、Ibrutinib和Ublituximab(新型糖基化CD20单抗，TG-101)两项Ⅰ期临床试验，结果均发现CLL患者的客观有效率为90%～100%，且完全缓解(complete response，CR)率达到29%～36%左右，在毒性方面并没有发现剂量限制性毒性，最常见非血液性毒性为消化道不适、感染和乏力等[12，17-18]。这些临床研究结果提示Umbralisib在与TG-101、Ibrutinib联合应用方面具有可观的有效率和可耐受的治疗相关不良反应。目前，Umbralisib联合治疗方案的相关临床研究正在进行中，希望能够为CLL的治疗带来新的突破。

Copanlisib是一种I类的泛PI3K抑制剂，主要抑制p110α和δ亚单位。在小样本CLL患者中，Copanlisib有效率约13%，常见的不良反应为高血糖和高血压。与Idelalisib和Duvelisib相比，Copanlisib呈现出更少的免疫相关毒性作用[19]，免疫治疗也已在多个瘤种中表现出可观的疗效[20]。目前，在CLL患者中，Copanlisib联合Nivolumab的临床试验正在进行中(NCT03884998)。

另外，Acalisib、Parsaclisib和ME-401均为PI3Kδ抑制剂且对其表现出高选择性[12]。在临床试验早期阶段，它们均表现出良好的客观有效率，而减少其毒性反应是疗效的重要保障。在毒性方面主要表现为与PI3Kδ阻断相关的不良反应，包括：腹泻、皮疹、转氨酶升高及感染。由于晚期免疫相关不良反应(结肠炎、皮疹)，间断性给药的方案应运而生，通过减量及间断给药的方式，患者治疗相关不良反应的发生率均出现不同程度减少，且患者没有出现停药的情况。在复发/难治CLL和非霍奇金淋巴瘤患者的Ⅰb期临床试验中，ME-401与Parsaclib治疗相关不良反应类似，ME-401同样采用间断给药方案，初步报告提示3级及以上不良反应发生率明显减少，这可能与间断给药期间患者机体免疫调节，如Treg细胞等[12，21]相关。

1.2 非霍奇金淋巴瘤中的应用

1.2.1 Idelalisib Idelalisib在非霍奇金淋巴瘤中的Ⅰ期临床试验中，其客观有效率约47%；在Ⅱ期单臂临床研究中，与Ⅰ期入组淋巴瘤疾病亚型相同(以滤泡淋巴瘤、SLL为主)，研究发现药物安全性好，治疗相关不良反应可耐受，3级及以上的不良反应主要为中性粒细胞减少、转氨酶升高及腹泻。患者中位PFS约11个月，全组客观有效率约57%，且各亚型疾病客观有效率也与之类似，CR率达到7%左右[22-23]。因此，2014年FDA加速批准Idelalisib用于至少二线以上的复发滤泡淋巴瘤及SLL。

1.2.2 Copanlisib 在复发滤泡淋巴瘤的Ⅰ期临床研究中，通过改良Copanlisib给药方案(第1、8、15给药，4周为一周期)不仅表现出可耐受的治疗相关不良反应，而且拥有可观的客观有效率，6例患者有5例部分缓解(partial response，PR)和1例CR[24]。在随后的Ⅱ期临床研究中入组复发/难治的惰性非霍奇金淋巴瘤(主要为复发/难治的滤泡淋巴瘤)，客观有效率与Idelalisib相类似(ORR约59%，PFS达到11个月左右)，在复发/难治的滤泡淋巴瘤患者中CR率更高，约14%左右[19，23]。FDA已于2017年9月批准Copanlisib用于二线以上的复发滤泡淋巴瘤。另外，在非霍奇金淋巴瘤中，Copanlisib在复发/难治套细胞淋巴瘤患者表现出良好的治疗效果，且Copanlisib联合Ibrutinib相关临床试验正在进行(NCT03877055)[12]。

1.2.3 Duvelisib 在Ⅱ期临床试验中，入组的复发/难治惰性B细胞非霍奇金淋巴瘤患者(主要是滤泡淋巴瘤和SLL)，治疗相关不良反应与Ⅰ期临床试验结果类似，但约31%患者因不良反应而停止继续治疗。滤泡淋巴瘤和SLL患者的客观有效率约42.2%和67.9%[25]。与Idelalisib和Copanlisib相比，这一研究结果稍差，客观原因是由于这部分患者更难治(多数患者在接受最后一种化疗后短期内迅速复发/进展)。因此，FDA批准Duvelisib用于至少二线以上复发/难治SLL/CLL和滤泡淋巴瘤患者，同时需要特别注意治疗相关不良反应。

在复发/难治的B细胞淋巴瘤Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，评价Parsaclib单独应用、联合JAK1抑制剂或者化疗的方案，临床研究结果发现治疗相关不良反应与其它PI3Kδ抑制剂类似，但转氨酶异常的发生率更低。非霍奇金淋巴瘤中，滤泡淋巴瘤的ORR约71%，边缘区淋巴瘤的ORR约78%，套细胞淋巴瘤的ORR约67%，但弥漫大B细胞淋巴瘤的ORR约30%，CLL疾病中ORR约33%。调整用药方案后(减量或者间断给药)，患者表现出的治疗相关不良反应确实明显减少，然而，这些是否源于牺牲临床获益尚需要进一步临床试验证实。PI3K抑制剂在非霍奇金淋巴瘤中T细胞淋巴瘤方面的研究相对较少，入组的复发/难治惰性T细胞非霍奇金淋巴瘤Ⅰ期临床试验中(主要是外周和皮肤T细胞淋巴瘤)，在治疗相关不良反应方面，患者表现出良好的可耐受性。外周和皮肤T细胞淋巴瘤患者的客观有效率分别为50.0%和31.6%[26]。Duvelisib在复发/难治外周T细胞淋巴瘤患者的Ⅱ期临床试验正在进行中(NCT03372057)[12]。

2 PI3K抑制剂在实体瘤中的应用

2.1 PI3K抑制剂与乳腺癌

2.1.1 HER-2阴性乳腺癌 Alpelisib是第一个口服的PI3K选择性抑制p110α亚单位的抑制剂。其无论在临床前期还是在Ⅰ期临床研究中，均表现出可耐受的毒性以及良好的有效率[27]。在绝经后HR+/HER2-且携带PI3K突变的晚期乳腺癌患者Ⅲ期临床研究中，对比Alpelisib或安慰剂联合氟维司群，结果提示无论是组织还是血液循环中的肿瘤DNA PI3K突变均对Alpelisib的疗效有预测价值。携带PI3K基因突变的患者，Alpelisib联合氟维司群能够显著延长其PFS。但治疗相关不良反应(高血糖及皮疹)导致患者停药率稍高，约为25%[28]。2019年5月FDA批准Alpelisib联合氟维司群用于男性/绝经后女性HR+/HER2-且携带PI3K突变的晚期乳腺癌。另一项类似的研究为对比Alpelisib或Buparlisib或安慰剂联合来曲唑的Ⅲ期临床研究，入组绝经后HR+/HER2-且分期T1～T3c可手术的乳腺癌患者，其中Alpelisib组较安慰剂联合来曲唑组患者的ORR和病理性CR均不具有统计学差异；Buparlisib联合来曲唑方案因患者出现不可耐受的不良反应而被关闭[29-30]。

另外，其它PI3K抑制剂无论是泛PI3K抑制剂亦或选择性的PI3K亚单位抑制剂，包括Buparlisib，Pictilisib和Taselisib等，尽管它们在乳腺癌的基础研究及临床前期研究中表现出良好的抗瘤效果，但在临床研究中并不能为乳腺癌患者带来显著临床获益。在对比Buparlisib或安慰剂联合氟维司群Ⅲ期(BELLE-2)临床试验中，治疗相关不良反应导致停药发生率增加，尽管其为患者带来PFS获益[31]，包括随后的Ⅲ期(BELLE-3)临床试验也验证了这些结果，但药物治疗相关不良反应极大，该药物被限制广泛应用于临床[32]。Pictilisib在联合化疗(紫杉醇联合Pictilisib或者安慰剂)或内分泌治疗(氟维司群联合Pictilisib或安慰剂)的Ⅱ期临床研究均未能给乳腺癌患者带来临床获益，因此停止了对Pictilisib的后续临床研究。而在经芳香化酶治疗后ER+/PI3K突变的晚期乳腺癌患者中，对比Taselisib或安慰剂联合氟维司群的Ⅲ期临床研究(SANDPIPER)结果发现试验组患者不仅在生存方面没有明显获益，且治疗相关不良反应极大[33]。因此，不建议Taselisib在该类患者中开展后续临床研究。

2.1.2 HER-2阳性乳腺癌 在HER-2阳性乳腺癌中，HER-2信号通路几乎完全通过PI3K的p110α亚基调节。PI3K信号通路在某种程度上可能与HER-2抑制剂存在协同作用，遗憾的是，相关的临床研究表明其未能给患者带来获益。Buparlisib联合拉帕替尼的Ⅰb期临床试验以及Buparlisib联合曲妥珠单抗的Ⅰb/Ⅱ期临床试验，均未能给患者带来明显生存获益[34]。类似的研究结果也出现在NeoPHOEBE Ⅱ期临床试验中，且患者严重不良反应发生率高达36%左右[35]；而Alpelisib作为α选择性的PI3K抑制剂，在其与TDM-1联合的Ⅰ期临床研究中，患者ORR约43%，且曲妥珠单抗耐药的患者亦出现治疗响应，因此PI3K被认为是曲妥珠单抗耐药后的有效靶点，并建议在对HER2抑制剂产生耐药的乳腺癌患者中开展PI3K抑制剂后续的验证研究[36]。另外，在晚期绝经后HR+/HER2+乳腺癌患者中，Alpelisib联合瑞博西尼加来曲唑Ⅰ/Ⅱ期临床研究发现患者ORR仅16%[33，37]，而且，临床研究发现CDK4/6抑制剂给患者带来的临床获益似乎与PI3K突变没有明显相关性。我们推测三药联合的治疗方案并没有比单药序贯带来更多的临床获益。同时，GDC-0077和MEN1611均为新型的α选择性PI3K抑制剂，在临床前期研究中，它们皆表现出良好的有效性。目前正在开展Ⅰ/Ⅰb期临床研究(NCT03006172；NCT03767335)。

2.1.3 三阴乳腺癌 三阴乳腺癌发病率约占乳腺癌的20%，其中携带PI3K突变的比例为9%左右，PI3K抑制剂在三阴乳腺癌中仍处于早期研发阶段[38]。由于常存在PTEN基因缺失和INPP4B磷酸化，且与AKT磷酸化密切相关，AKT抑制剂(Ipatasertib)与紫杉醇联合作为转移性三阴乳腺癌一线治疗药物的早期临床试验已显示出令人鼓舞的疗效。Ipatasertib与紫杉醇在携带PIK3CA/AKT1/PTEN突变的局部晚期转移三阴乳腺癌或HR+/HER2-乳腺癌患者中正在进行Ⅱ/Ⅲ期临床试验。另外，MK-2206作为一种口服的AKT抑制剂在早期临床试验中表现出高的病理性CR率[39]，目前正在进行MK-2206的Ⅲ期临床试验，结果值得期待。

2.2 PI3K抑制剂与其它实体瘤

多款PI3K抑制剂被FDA批准主要用于CLL/SLL、滤泡淋巴瘤及乳腺癌中[10]，而在其它实体肿瘤中，PI3K抑制剂相关研究主要集中在临床前期或者晚期实体肿瘤的Ⅰ/Ⅱ期临床试验方面。在卵巢癌临床前期研究中[40]，PI3K抑制剂可明显杀伤卵巢癌细胞，尤其是存在PI3K突变或者PTEN缺失时；而且，PI3K抑制剂可以诱导BRCA野生型向BRCA缺失型转化。临床前期研究结果提示，PARP抑制剂联合PI3K抑制剂在卵巢癌细胞中表现出更强的抗肿瘤作用[41-42]。然而，PI3K突变无法预测与PARP抑制剂联合时的治疗疗效。这可能归因于PARP和PI3K信号通路所涉及的复杂信号网络，导致其它相关信号通路部分代偿或激活[40]。因此学者们希望通过纳入化疗、靶向治疗甚至内分泌治疗等联合方案减少耐药并提高治疗疗效，遗憾的是，早期的临床试验结果均不理想。

大量研究报道证实，在头颈癌患者中PI3K信号通路相关成分基因或者位点存在高频突变，PI3K抑制剂Alpelisib在基础研究中表现出良好的抗瘤特性，且在临床Ⅰ/Ⅱ期试验中治疗相关不良反应小，耐受性良好[43]。单中心入组Ⅲ/Ⅳb期头颈癌患者的研究中，采用Alpelisib联合西妥昔单抗加放疗的方案，11例患者获得CR，且携带PI3K突变的患者治疗响应最迅速，这可能源于Alpelisib能够增加放疗的敏感性[44]。Buparlisib在多个瘤种的基础研究中均表现出不同程度的抗瘤效应：在脑胶质瘤细胞系中，其不仅表现出抗增殖效应而且具有抗血管生成的能力[45]，Buparlisib联合细胞周期抑制剂AZD1775亦可明显增效细胞毒抗瘤作用；在头颈癌细胞系中，学者发现其可提高肿瘤细胞对放疗的敏感性[46]，遗憾的是，在Ⅰ/Ⅱ期头颈肿瘤临床试验中，Buparlisib无法为患者带来显著的临床获益[47-49]。其它PI3K抑制剂，包括Dactolisib和Gedatolisib等联合mTOR的双靶向抑制剂，在头颈肿瘤临床试验中疗效均一般[50-51]。

Copanlisib同样在不同肿瘤细胞系表现出抗瘤特性，包括不同疾病亚型的血液肿瘤、子宫内膜癌等[52]。在细胞实验中，其主要表现为阻碍癌细胞的细胞周期进程及诱导癌细胞发生凋亡；在动物实验中，其主要表现为抑制肿瘤细胞的增殖效应[53]。目前，在携带PI3K突变或者PTEN基因缺失且复发/转移的头颈肿瘤患者中，Copanlisib联合西妥昔单抗的临床试验正在进行中(NCT02822482)[51]。

3 PI3K抑制剂在临床应用中的耐药机制

部分耐药机制可能涉及PI3K信号通路负性反馈回路中断导致的相关通路激活，进而引起肿瘤耐药的发生。AKT可以磷酸化FOXO1蛋白，一旦被磷酸化，这些蛋白质将无法通过上调PI3K激活RTK(包括EGFR、IR和HER3)，因此，耐药的发生可以依靠这种负反馈的方式抑制PI3K信号通路的活化[54-55]。另外，AKT也可以抑制mTORC1和S6K，进而抑制IRS1的表达作为另一种耐药发生的机制[56]。而PI3K抑制剂参与这些相关信号通路可以拮抗FOXO1，mTORC1和S6K的负反馈，导致RTK的持续性激活和IRS1的失控性表达[51]。

另外，PI3K抑制剂耐药机制可能存在瘤种特异性，头颈和食管肿瘤中，受体酪氨酸激酶AXL可通过激活PLCγ和PKC促进肿瘤耐药，最终导致PI3K不依赖mTOR的方式激活[57]。抑制AXL可以恢复肿瘤对PI3K抑制剂的敏感性[58]。与PI3K通路紧密相关的互补途径代偿性激活也有助于耐药的发生。另有学者报道HRAS突变的头颈肿瘤细胞系由于对阿博利布耐药而表现AKT磷酸化减少，而其下游S6蛋白的磷酸化不受影响；ERK-TSC2信号通路通过MAPK途径激活mTOR且不依赖PI3K途径[59]；在HPV阳性头颈肿瘤细胞系，PI3K抑制剂可诱导HER3受体上调，进而增加E6和E7蛋白的表达，并促进PI3K通路过度激活，降低HER3的表达能够降低E6和E7蛋白的表达水平并恢复PI3K抑制剂的敏感性[60]。

PTEN基因是通过PIP3的去磷酸化作用而拮抗PI3K的活化，它的缺失可导致PI3K抑制剂获得性耐药[61]。由于不同信号通路存在共同的衔接蛋白，与PI3K平行的信号通路亦可调节PI3K抑制剂的耐药，联合其它药物治疗的方案应运而生，希望通过抑制PI3K信号通路近端或者远端的靶点克服耐药。然而，不同的PI3K抑制剂运用于不同的癌种，产生的耐药机制可能不同，仍需大量的基础研究进行深入探索。

4 展望

伴随着对PI3K抑制剂的不断深入探索，PI3K相关研究所涉及的瘤种越来越多。目前，多款PI3K抑制剂已经获批用于CLL/SLL、滤泡淋巴瘤及乳腺癌治疗。根据不同肿瘤的自身特性，PI3K抑制剂可联合靶向、内分泌、化疗甚至免疫治疗等治疗方式。无论基础研究还是早期临床研究，这些联合治疗方式均表现出不同程度的抗癌效应。两药联合、三药联合的联合方案和联合方式(靶向、内分泌、化疗等)、高选择性PI3K抑制药物、肿瘤耐药性及治疗相关不良反应等问题尚未得到很好的解决。PI3K高选择性抑制剂及其相关耐药性的探索可能成为基础研究领域中的难点；同时，治疗方案中联合用药数量及联合方式仍需要设计优良的前瞻性临床试验进行验证。