肝细胞癌靶向治疗效果相关生物标志物的研究进展

陈华蕾，李威

(首都医科大学附属北京地坛医院肿瘤诊治中心，北京 100000)

肝癌是第四大癌症相关致死原因，其发病率居全球恶性肿瘤发病率第6位[1]。世界卫生组织预计，到2030年将有超过100万例患者死于肝癌，且肝癌患者的5年生存率约为18%[2]，严重危害人类生命健康。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是原发性肝癌最常见的类型，约占患者总数的90%[3]。HCC细胞起源于正常肝细胞基因突变以及表观遗传学改变的选择性积累，这些遗传学改变与HCC的危险因素、病理特征和临床预后密切相关。HCC可分为若干亚型，不同的分子亚型对靶向治疗的敏感性存在一定差异[4]。分子靶向药物是晚期HCC患者有效的治疗方法[5]。经美国食品药品管理局批准用于HCC靶向治疗的药物主要包括酪氨酸激酶抑制剂(仑伐替尼、卡博替尼、瑞戈非尼)以及抗血管生成药物(雷莫芦单抗)等[6]。由于患者对靶向治疗的疗效反应存在一定差异，因此选择可预测靶向治疗效果的生物标志物以及对治疗反应最佳的患者人群显得尤为重要。现就HCC靶向治疗效果相关生物标志物的研究进展予以综述。

1 HCC形成的机制及分子亚型

1.1HCC形成的机制 HCC的发生发展是复杂、多步骤的过程，HCC细胞大多来源于成熟肝细胞的去分化，少数则直接来源于祖细胞[4,7]。体细胞的基因组蛋白质编码区平均50～70个基因发生突变，其中大多为过客突变，不参与肿瘤的发生，仅有2～6个蛋白质的基因发生驱动突变(即改变主要的信号转导通路)，从而实现恶性转变[8]。在突变基因中，以端粒酶逆转录酶启动子、肿瘤蛋白53、编码β联蛋白的CTNNB1基因、体轴抑制因子1、富含AT的结构域1A和富含AT的结构域2等基因较常见，其中端粒酶逆转录酶启动子、肿瘤蛋白53和CTNNB1是理想的治疗靶点[9]。这些基因突变通过影响与端粒维持相关的信号通路、Wnt/β联蛋白信号通路、p53/细胞周期调节相关通路、氧化应激/细胞凋亡通路、表观遗传学修饰、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路以及促分裂原活化的蛋白激酶信号通路参与HCC的发生发展；此外，表观遗传学失调在HCC发生中起重要作用，其通过DNA甲基化修饰、组蛋白和染色质重构以及微RNA(microRNA，miRNA)和长链非编码RNA水平的改变促进HCC的发生，且这种表观遗传修饰异常占HCC患者的20%～50%[4]。表观遗传学改变为HCC的诊断和治疗提供了新的靶点。基因突变与表观遗传学改变在肿瘤的发生过程中相互作用并决定了肿瘤的异质性，因此，充分了解肿瘤内和肿瘤间的异质性有利于发现具有代表性的生物标志物，从而更好地选择对靶向治疗相对敏感的患者群体，提高治疗效益。

1.2HCC的分子亚型 基于基因表达水平，HCC可分为增殖型和非增殖型，且两种亚型分别占50%；增殖型HCC多见于乙型肝炎病毒感染者，主要通过激活蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白、间充质上皮转化因子(mesenchymal to epithelial transition factor，MET)、转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、胰岛素样生长因子以及Ras/促分裂原活化的蛋白激酶通路促进肝细胞的异常增殖；增殖型HCC细胞的染色体不稳定、分化程度较低、侵袭性较强，且增殖型HCC患者的血清甲胎蛋白(alpha-fetoprotein，AFP)水平较高，临床预后较差[10]。非增殖型HCC多见于丙型肝炎病毒感染或酒精相关的HCC患者，以CTNNB1突变为主要表现，其基因表达模式与正常肝细胞相似，且分化程度较好、不易发生血管侵犯，同时AFP水平较低，临床预后优于增殖型HCC[10-11]。增殖型HCC又可分为Wnt/TGF-β型(以TGF-β和Wnt通路激活为主)和先祖型(表达上皮细胞黏附分子、细胞角蛋白等祖细胞标志物)，非增殖型HCC则以Wnt/β联蛋白过度激活的CTNNB1型为主[5]。进一步探索HCC分子及生物学亚型对发现新的作用靶点以及开发疗效预测性的生物标志物均具有重要意义[12]。有研究认为，抑制TGF-β和Wnt/β联蛋白信号通路可治疗特定亚型HCC，但由于缺乏临床研究证据支持，某特征性基因型暂不能作为预测疗效的生物标志物[5]。

2 预测靶向药物疗效的相关生物标志物

由于耐药性等原因，传统的全身化疗药物(5-氟尿嘧啶、卡培他滨、阿霉素、吉西他滨等)并不能有效改善晚期HCC患者的生存效益，且不良反应严重[13]。而分子靶向药物可延长中晚期HCC患者的生存期，改善患者生活质量。靶向治疗药物主要包括酪氨酸激酶抑制剂、抗血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)抗体以及肝细胞生长因子受体抑制剂等；此外，还包括目前正在探索的新型靶向治疗药物如哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂、端粒酶抑制剂和miRNA抑制剂等[14-15]。国家市场监督管理总局(原国家食品药品监督管理局)已批准索拉非尼用于不可切除的HCC的治疗[16]。此外，一些多靶点酪氨酸激酶抑制剂(如瑞戈非尼、仑伐替尼和卡博替尼)在晚期HCC患者的治疗中也显现出较好的应用前景[17]。其中，索拉菲尼和仑伐替尼为晚期HCC患者的一线治疗药物，瑞戈非尼和卡博替尼作为二线治疗药物可改善患者的临床预后。雷莫芦单抗和阿帕替尼均是抗VEGFR单克隆抗体，其中雷莫芦单抗已被批准用于晚期HCC患者的二线治疗[18]。虽然目前分子靶向药物的研究已取得一定进展，但药物的客观缓解率仍较低且仅能延长患者总生存期数月，同时耐药性与不良反应导致其临床持续应用受限[19]。因此，未来应加强对肿瘤异质性的理解，进一步探索预测药物疗效的生物标志物并寻找新的治疗靶点。

2.1预测酪氨酸激酶抑制剂疗效的相关生物标志物

2.1.1预测索拉菲尼疗效的相关生物标志物 索拉菲尼是常见的酪氨酸激酶抑制剂，其主要作用靶点为酪氨酸激酶受体FMS样酪氨酸激酶-3、RET原癌基因、血小板源性生长因子受体α、血小板源性生长因子受体β、VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3和c-Kit等；此外，索拉菲尼还可通过抑制原癌基因Raf-1的表达破坏Raf/促分裂原活化的蛋白激酶激酶/胞外信号调节激酶信号通路，进而抑制血管生成与肿瘤细胞增殖[20]。有研究表明，血清中的某些细胞因子水平升高可间接反映肿瘤相关信号通路的激活，因此可通过其预测索拉菲尼的疗效[21]。索拉菲尼适用于肝功能储备较好(A级)且巴塞罗那肝癌分期为B或C期的HCC患者[22]。HCC患者基线血清转氨酶、AFP以及胆红素水平等均可作为预测患者临床预后的生物标志物，但作为预测索拉非尼疗效的指标则无显著临床意义[23-24]。一项关于索拉菲尼疗效和安全性的荟萃分析显示，索拉菲尼对无肝外扩散、丙型肝炎病毒阳性或中性粒细胞/淋巴细胞比值较低的HCC患者疗效较好，索拉菲尼可显著提高无肝外扩散HCC患者的总生存期；索拉非尼还可通过促进T细胞活化、抑制调节性T细胞的功能起到抗肿瘤作用，因此存在较高适应性免疫浸润(淋巴细胞)及较低先天性免疫浸润(中性粒细胞或中性粒细胞/淋巴细胞比值均较低)的HCC患者对索拉非尼的反应更好[25]。

在HCC患者接受索拉菲尼治疗后的早期阶段，其血清两性调节蛋白或血管内皮生长因子(vascular endothlial growth factor，VEGF)水平均可预测索拉菲尼的远期疗效[26]。此外，血清血管生成素-2(angiopoietin-2，Ang-2)、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子、缺氧诱导因子-1α和TGF-β1水平均具有预测索拉非尼疗效的作用[27-28]。有数据表明，VEGF、VEGFR-2、缺氧诱导因子-1α和内皮型一氧化氮合酶等基因多态性分析可鉴定出应用索拉非尼受益的HCC患者[29]。

应用索拉非尼治疗的HCC患者体内高水平的VEGF与不良预后相关，因此VEGF可作为评估HCC患者临床疗效的指标[30]。Peng等[31]研究表明，索拉非尼可抑制VEGFR-1或VEGFR-2高表达的HepG2细胞增殖，而在VEGFR-1或VEGFR-2低表达的Hep3B细胞中则未出现该现象，由此推测，索拉非尼对VEGFR-1或VEGFR-2高表达的HCC细胞的生长抑制作用更敏感；同时，自分泌VEGF可通过上调VEGFR-1或VEGFR-2水平促进HCC细胞增殖，故HCC肿瘤组织中自分泌VEGF水平可作为评估索拉菲尼疗效的重要指标；此外，VEGFA是肿瘤血管生成过程中重要的调节因子，在肝脏组织中可诱导肝细胞增殖，VEFGA扩增可增强Mdr2-/-HCC小鼠模型和HCC患者对索拉菲尼的敏感性[31]。另一项小规模回顾性队列研究表明，索拉菲尼可显著提高VEGFA扩增的HCC患者的生存率，因此VEGFA可作为预测索拉菲尼疗效的潜在生物标志物[32]。目前通过检测血清VEGFA水平预测索拉非尼的疗效仍存在争议，未来还需前瞻性的临床试验进行验证。Arao等[33]研究发现，体外成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)3、FGF4或FGF受体扩增的肿瘤细胞系对索拉非尼高度敏感，而低剂量索拉非尼治疗对FGF4过表达的肿瘤患者部分有效，对表达FGF3的肿瘤患者则无效，虽然FGF3或FGF4扩增在HCC患者中所占比例较小，但该变异在索拉菲尼应答的HCC患者中较常见，因此FGF3或FGF4扩增为预测索拉非尼的反应性提供了新思路，有必要开展前瞻性研究进行验证。此外，血管包绕肿瘤细胞巢(vessels that encapsulated tumor clusters，VETC)可将肿瘤细胞簇释放入血，从而促进HCC的复发和转移。研究证明，索拉非尼可有效延长VETC阳性患者的总生存期，但不能延长VETC阴性患者的总生存期[34]，表明VETC模式有望成为应用索拉菲尼治疗获益的HCC患者的预测指标。

2.1.2预测仑伐替尼疗效的相关生物标志物 作为一种常用的酪氨酸激酶抑制剂，仑伐替尼的主要作用靶点为VEGFR、FGF受体1～4、RET、Kit以及血小板源性生长因子受体α。一项Ⅲ期临床试验显示，经仑伐替尼治疗HCC患者的总生存期不低于索拉菲尼治疗患者[35]。目前，临床试验中可预测仑伐替尼疗效的生物标志物仍非常有限。有研究通过评估超声造影时间-强度曲线的早期变化预测HCC患者对仑伐替尼治疗的反应，结果发现，仑伐替尼应答与非应答HCC患者的时间-强度曲线变化率比较差异有统计学意义，因此时间-强度曲线可预测仑伐替尼早期临床治疗的效果[36]。另有研究表明，患者基线白蛋白-胆红素评分以及接受治疗1个月后的基线白蛋白-胆红素评分、AFP变化均会对应用仑伐替尼治疗的HCC患者的客观反应率产生影响，因此基线基线白蛋白-胆红素评分、AFP以及治疗后基线基线白蛋白-胆红素评分的早期变化可能成为早期预测应用仑伐替尼治疗的HCC患者客观反应率的指标[37]。

Chuma等[38]应用仑伐替尼治疗74例Child-Pugh分级为A级的HCC患者，并收集患者血液样本检测VEGF、FGF19、FGF23和Ang-2水平，结果发现，仑伐替尼应答者的FGF19水平显著升高，而Ang-2水平则降低，且两者表达变化与患者的无进展生存期显著相关，因此早期循环中的FGF19和Ang-2水平变化，可预测应用仑伐替尼治疗的HCC患者的临床疗效。Myojin等[39]研究发现，β-半乳糖苷α-2，6唾液酸转移酶1(beta-galactoside alpha-2，6-sialyltransferase 1，ST6GAL1)是FGF19阳性的HCC细胞产生的分泌蛋白，血清ST6GAL1水平与FGF19的表达呈正相关，FGF19可反映仑伐替尼治疗的敏感性，因此血清ST6GAL1水平亦可作为评估HCC患者对仑伐替尼治疗敏感性的生物标志物。REFLECT研究显示，VEGF、Ang-2和FGF21基线水平较高的HCC患者接受仑伐替尼及索拉菲尼治疗后病情恶化，导致HCC患者的总生存期缩短，但与索拉菲尼相比，仑伐替尼可相对延长FGF21基线水平较高的HCC患者的总生存期[40]。还有研究表明，仑伐替尼对FGF受体4具有显著的抑制作用，因此FGF受体4可作为预测仑伐替尼反应性的潜在生物标志物[41]。临床根据血清VEGF及其配体VEGFR水平预测仑伐替尼的疗效较困难，仍需未来进一步研究验证其作为仑伐替尼疗效预测生物标志物的可行性。

2.1.3预测瑞戈非尼疗效的相关生物标志物 瑞戈非尼是晚期HCC患者的二线治疗药物，其主要作用靶点为VEGFR1～3、Tie-2、血小板源性生长因子受体β以及Kit等，可改善索拉非尼治疗后疾病进展的HCC患者的总生存率[42]。Teufel等[43]回顾性研究发现，血浆生物标志物中的5种蛋白质(Ang-1、半胱氨酸蛋白酶抑制剂B、TGF-β1、氧化型低密度脂蛋白受体-1、人巨噬细胞炎性蛋白-1α)和9种miRNA(miR-30A、miR-122、miR-125B、miR-200A、miR-374B、miR-15B、miR-107、miR-320和miR-645)均可预测瑞戈非尼的疗效，但仍需前瞻性研究进一步证实。

2.1.4预测卡博替尼疗效的相关生物标志物 卡博替尼是以MET、RET、AXL(anexelekto)、Kit、神经营养因子受体酪氨酸激酶及VEGFR等为作用靶点的多靶点酪氨酸激酶抑制剂，主要用于索拉菲尼耐药的晚期HCC患者的二线治疗。索拉菲尼耐药主要与HCC组织中MET表达上调有关，卡博替尼可抑制VEGFR表达，还可靶向抑制MET/AXL等致癌或血管生成相关的信号转导通路，进而克服索拉菲尼耐药性、延长HCC患者的总生存期、改善患者预后[44]。研究证明，MET扩增可增强HCC患者对卡博替尼治疗的敏感性，因此MET可作为预测卡博替尼疗效的生物标志物[45]。

目前关于HCC靶向治疗效果相关生物标志物的研究多局限于组织学与血清学水平，未来还应从基因水平探究靶向治疗的效果，尤其是与血管增殖相关的遗传学的改变。但由于HCC具有异质性，因此很难通过一次活检获得其所有的突变类型；同时，靶点的表达或信号级联反应的激活均不具有明确的肿瘤依赖性，这些因素均导致HCC靶向治疗效果预测复杂化[46]。但为了提高疗效、减少不良反应，未来仍需开展前瞻性试验进一步探究。

2.2预测抗血管生成药物疗效的相关生物标志物 雷莫芦单抗是人源性免疫球蛋白G1单克隆抗体，可作为晚期HCC患者的二线治疗药物，VEGFR-2是其主要作用靶点。研究发现，约40%的晚期HCC患者血清AFP≥4×10-4g/L，且与HCC患者的预后不良有关[24]。VEGF和VEGFR-2介导的信号转导在HCC血管生成和肿瘤生长中均具有重要作用，而AFP水平升高与HCC患者VEGFR表达上调及血管生成增加相关，经索拉非尼治疗后，50%HCC患者的AFP水平可达4×10-4g/L或更高，因此该类人群需要进一步接受有效且耐受性良好的治疗[47]。REACH-2研究表明，与应用安慰剂治疗的HCC患者相比，应用雷莫芦单抗治疗的基线AFP水平高于4×10-4g/L的HCC患者总生存期显著延长，表明血清AFP水平升高对雷莫芦单抗治疗敏感的HCC患者具有一定预测价值[48]。

我国临床肿瘤学会颁布的原发性肝癌诊疗规范指出，国产小分子抗血管生成靶向药物阿帕替尼有望以单药或联合治疗的方式用于HCC患者[49]。贝伐单抗是一种重组的针对VEGF人源化的单克隆抗体，可通过中和VEGF阻断其与相应受体结合，从而抑制肿瘤的生长和转移；贝伐单抗与阿替利珠单抗联合可用于HCC患者的一线治疗，但目前尚无相关的临床证据表明VEGF可作为预测贝伐单抗疗效的生物标志物[50]。

总之，肿瘤血管生成在肿瘤发生发展中的作用越来越受到关注，而抑制肿瘤血管生成已成为靶向治疗的关键。为了更好规避不良反应，需要通过具有疗效预测性的肿瘤标志物选择适宜接受治疗的患者群体。同时，还应合理评估二线治疗药物、分子靶向药物以及抗体类药物的不良反应，争取实现患者的个体化治疗。

3 小 结

虽然目前HCC靶向治疗已取得一定进展，但在有效、精准治疗措施实施过程中仍存在许多问题。首先，缺乏可靠的用于临床实践的生物标志物预测靶向治疗的效果；其次，目前关于HCC的具体致癌通路尚未完全阐明，因此需要进一步了解突变驱动基因之间的相互作用，从而开发更有效的联合治疗方式。近年随着人工智能技术的发展，通过大数据分析探索HCC新的治疗靶点和疗效预测的生物标志物成为一种可能。未来还应开展更多关于预测HCC靶向治疗效果相关生物标志物的前瞻性临床研究，为HCC患者的临床管理提供更科学、有效的指导策略。