【佳学基因检测】肿瘤治疗中，如何防止肿瘤转移？基因解码后怎么检测？

肿瘤转移专题：

肿瘤转移是肿瘤细胞从原发部位转移到身体其他部位的过程，是导致癌症患者死亡的主要因素。治疗目标是通过基因检测明确肿瘤转移的风险情况，预防高风险患者的初始转移，缩小已发生病变，并防止患者的额外转移。肿瘤细胞不是自主的，而是与转移的微环境进行双向相互作用，从而改变抗肿瘤免疫、细胞外环境、基因组稳定性、生存信号、化疗抵抗和增殖周期。佳学基因为了改善肿瘤的治疗效果，对肿瘤的转移机制进行解码，以优化和完善肿瘤的治疗方案。
 

转移及其治疗的结果，是癌症死亡的最大因素。佳学基因在解码肿瘤发生的过程中，认识到临床上的肿瘤的转移是由多种因素决定的。作为癌症演变发生的主要因素，导致肿瘤发生的致病基因起着主导性力量。赋予肿瘤细胞转移特性和新的耐药性。围绕肿瘤发生的驱动性力量，产生两个作用方向：诱导细胞对治疗产生抗性；诱导或加速肿瘤细胞向其他地区转移。目前，癌症治疗主要集中在肿瘤发生途径中的药物靶点，如受体酪氨酸激酶，并使用序贯疗法和联合疗法来减少耐药性。癌症演变路径中与转移相关的靶点的鉴定、药物设计及临床效果的验证以在将其纳入肿瘤临床治疗与护理指南的进度都远远落后。从临床实验设计来说，靶向肿瘤转多的疗法是一种抑制性效果，而不是细胞毒性效果，这使得在现在的临床验证标准无法满足新药研究的需要。制药行业和一些学术界对靶向肿瘤转移的治疗思路存在明显的怀疑。佳学基因致力于基因信息导向的肿瘤创新治疗研究，在此分享靶向肿瘤转移的观点和看法，以促进肿瘤治疗技术的发展。
 

什么是转移？基因解码表明，对患者原发肿瘤和转移肿瘤的比较分析，发现两者都有共同的突变，而且几乎没有分别，转移肿瘤与原发肿瘤的突变也有明显的区别。从功能上讲，肿瘤细胞通过侵袭原发肿瘤周围的组织开始转移。肿瘤细胞直接或通过淋巴管系统进入血流；肿瘤细胞穿过血流后，最常在遇到的第一个毛细血管床处停止。然后肿瘤细胞渗出血液，落在“他乡土壤”上。100年前，Paget2用植物学术语描述了转移是“种子”（肿瘤细胞）和“适宜的土壤”（转移的微环境）的相互作用。一个外来组织如何变得合群从而有助于转移细胞落脚生根，实现肿瘤细胞的转移生长。佳学基因解码表明，在肿瘤细胞到达之前，骨髓源性细胞可以参与改变这种土壤，使之处于转移前状态。最终，细胞组成、免疫状态、血液供应、细胞外基质（ECM）和几乎所有其他方面的都发生改变，为转移准备好条件，以利于肿瘤细胞的转移生长。
 

除了参与转多的相互作用网络外，转移的其他特性也是其治疗靶向性的重要考虑因素。多种机制调控肿瘤转移的每一个必要步骤。就像受体酪氨酸激酶体系，抑制其中一个，可以被另一个酶的激活另一个激酶或者其下游成分的突变来克抵消，对一个转移途径的抑制可能是不够的。转移可以部分暂停，这种状态被称为休眠状态。休眠状态的转移细胞是否需要不同的治疗药物？对肿瘤转移的调节可以同时对多个器官中产生作用，也可以是器官特异性的。针对骨和脑病变的部位特异性转移试验越来越普遍。肿瘤的转移可以在原发性肿瘤形成的早期或晚期开始，可能很快完成转移，也可能需要几十年的时间。没有基因解码，这些复杂的因素会影响患者的选择和试验设计，从而让针对肿瘤转移的药物难以研究。那么，在患者的临床过程中，我们何时才能最有效地阻止肿瘤转移？肿瘤转移的趋动力可能是各种形式的基因组不稳定性：基因解码表明转移是染色体稳定性、DNA修复和调控基因表达失去的控制的结果。基因组不稳定性可以在原发肿瘤中的具有转移能力的亚克隆中存在，和/或出现在转移性病变5。基因组不稳定性可以产生不同形式的肿瘤细胞表型，其中任何一种都可能具有完成转移过程所需的所有属性。针对基因组不稳定性的靶向药物是否可以改善治疗效果呢？最初侵入原发性肿瘤周围组织的肿瘤细胞很少完成转移过程；然而，那些确实转移的细胞最终夺去患者的生命。我们能否将循环中具有转移能力的肿瘤细胞或其产物作为生物标志物或早期干预的终点？这些和其他转移的复杂性必须经过深思熟虑才能生产出成功的药物。
 

肿瘤转移病人的生存率

对于绝大多数癌症患者来说，肿瘤发生转移表明是晚期肿瘤。虽然癌症死亡率有所下降，但转移性肿瘤患者是否同样得到了这种改善？癌症发病率和5年生存率数据可以总全的印象（图1）。最初诊断为局限性疾病的患者通常有极好的5年生存期（图1a）。那些在诊断时是区域性疾病的患者（例如，癌症侵犯区域淋巴结的患者）总体生存率较低，但除膀胱癌或前列腺癌患者外，患者在2005年至2015年报告期内的生存率通常有所提高（图1b）。在评估的12个癌症部位（结肠直肠癌、食道癌、肺癌和口腔癌）中，只有4个远处转移疾病患者的生存率提高，只有1个部位的生存率提高超过3%（图1c）。令人震惊的是，在两个报告期内，几种癌症（包括卵巢癌、前列腺癌和子宫癌）的5年生存率下降了。这些对趋势的结论可能会引起争论，因为没有整合进新的免疫疗法和分子诊疗的效果。最近的免疫疗法延长了黑色素瘤的生存期，新的雄激素受体抑制剂提高了转移性前列腺癌患者的生存率14。然而，对特定癌症转移环境下的生存率进行的独立分析也同样令人沮丧。在30年的时间里，随机临床试验的结果没有显示转移性乳腺癌患者生存率持导增加。据报道，转移性胃癌和胰腺癌的生存率有适度增加或没有增加16,17。这些报告还包括被诊断为非转移性疾病并随后转移的患者的数据，而美国国家癌症研究所的监测、流行病学和最终结果（SEER）项目的数据则较为有限。目前治疗转移性疾病的方法并没有得到令人满意的改善。
 

转移是传统药物开发的一个新领域。

美国食品和药物管理局（FDA）或其他监管机构批准的大多数抗癌药物都经过了临床前的抗肿瘤性验证，并在最初的临床试验中对转移性疾病患者进行了测试。这些试验招募有可测量转移性疾病的患者，并询问治疗是否会缩小已建立的病变（反应）或延长患者的总体生存期（OS）或无进展生存期（PFS）。转移灶的成功通常会引发下一个假设：这种药物将有效预防转移。这些药物中的许多最初并没有在转移性临床前模型中进行试验。有人认为，靶向肿瘤生长的药物也会靶向转移，或者，在面临压倒性的生长抑制时，阻断肿瘤演变的不同分支方向是不必要的。在辅助试验的背景下，以疾病复发、OS和PFS为终点，对有转移性疾病证据但无明显远处转移的患者进行治疗以防止转移。这些试验假设癌症是一种全身性疾病。不良反应情况非常重要，因为患者群体比转移性疾病患者更健康。
 

在传统药物研发过程中，转移临床前的数据已被报道，但它们常常使事情变得一团糟。不同的雄激素剥夺疗法通过不同的转移相关信号通路对前列腺癌的侵袭和转移产生不同的影响18。一些已被批准的药物，包括突变型BRAF抑制剂19、紫杉醇20、顺铂21、抗雄激素22、依维莫司23和舒尼替尼24等，已经在临床前模型中刺激了转移。这些刺激作用可能来自全身毒性作用，引发伤口愈合型的恢复，这种恢复含有转移性肿瘤细胞所使用的生长因子25。临床前的转移数据通常用于识别耐药机制和潜在的合理治疗组合26,27。

虽然在辅助治疗和转移治疗方面的进展是不可否认的，但是确定阻止转移的治疗方法是否会改善患者的预后？我们是否会通过合并转移进展的临床前数据来选择不同的先导药物或组合？
 

转移药物研发报告卡。

考虑到转移对药物开发和患者预后的潜在影响，最近几次将转移途径和终点纳入药物开发的尝试进展如何？表1总结了四种潜在抗转移药物的临床前和临床经验。Denosumab是一种结合NF-κB配体受体激活剂（RANKL；又称TNFSF11）的人源化单克隆抗体，阻断了骨转移定植的“恶性循环”。在恶性循环中，到达骨骼的肿瘤细胞产生因子，激活成骨细胞产生RANKL，进而激活破坏骨的破骨细胞降解骨。当它被破坏时，骨基质释放出诸如转化生长因子β（TGFβ）等结合因子，激活肿瘤细胞并重新启动循环28。临床前数据显示denosumab在健康的mice29中达到了预期的目标。在转移背景下，denosumab的试验招募了骨转移患者，并使用了一个异常的转移相关终点，即骨骼相关事件（SRE）。这是一个有害的事件，如骨骨折扩大现有的转移或新的转移。与SOC相比，在乳腺癌和前列腺癌中denosumab的SRE显著降低30,31。在传统的操作系统端点上没有观察到差异。Denosumab随后在辅助试验中进行了测试，结果表明Denosumab可以延缓去势难治前列腺癌患者或绝经后乳腺癌患者的初始骨转移32,33。

贝伐单抗（bevacizumab）是一种抗血管内皮生长因子（VEGF）的人源化抗体，这种抗体在血管生成中起着重要作用。血管生成通过提供新的毛细血管来输送氧气和营养而有助于转移定植34。VEGF是毛细血管内皮细胞生长和通透性因子。临床前，贝伐单抗最初在角膜血管生成、多原发性肿瘤和偶尔转移模型上进行测试。试验是在初始或难治（在其他治疗进展后）转移设置和生存终点进行的。贝伐单抗被FDA批准用于多种癌症（FDA批准贝伐单抗），尽管卵巢35、36和难治性非小细胞肺癌37的生存率绝对增加是名义上的。乳腺癌38例的有条件批准被撤销，其他癌症的生存终点为阴性39,40。三阴性乳腺癌41例和结直肠癌42例43例的辅助试验均为阴性。在一项新辅助试验（术前治疗）中，乳腺癌缺乏佐剂疗效与病理完全反应（pCR）增加或原发肿瘤完全消失形成对比44,45。

这些喜忧参半的结果背后是什么？临床前数据表明贝伐单抗可以启动血管重塑反应，使血管正常化并使其对药物产生耐药性46；贝伐单抗还可以刺激代偿途径，增加肿瘤细胞的运动性和侵袭性47,48。其他抗血管生成疗法可缩小原发性肿瘤，但对由此产生的低血氧24,49-51增强了转移。贝伐单抗似乎是靶向肿瘤的一个很好的前景，但它是靶向转移瘤的最佳方案吗？其他促成因素包括其他调节血管生成的功能性途径的存在，例如，参与血管稳定的血管生成素2（ANGPT2）途径52。确定靶向血管生成的多个方面是否提供更实质性的生存优势将是有意义的。此外，转移瘤对血管生成的要求也不同53,54。在一些模型中血管生成是不必要的-现有血管系统的共同选择足以转移，或肿瘤细胞诱导血管网55-57。

西伦吉特是αvβ3和αvβ5整合素的环肽抑制剂，已被认为是转移治疗的一个潜在候选药物。整合素是由几个可能的α和β亚单位中的一个组成的受体，它们介导肿瘤细胞与细胞外基质的粘附，从而影响血管生成、活性、侵袭和定植58–60。临床前研究表明，西伦吉特作为单药治疗61,62或与其他药物联合使用可预防转移，以及预防胶质瘤生长和侵袭64。神经胶质瘤的临床进展通过III期试验进行，OS终点65阴性。由于胶质瘤的进展不涉及远处转移，这些试验可能会被驳回。然而，在骨转移性前列腺癌、转移性黑色素瘤和晚期非小细胞肺癌患者中进行了II期试验，但没有显示出明显的临床活动66–68。这里的失败可能是由于简单的药物开发原理，而不是由于这些药物在转移途径中没有作用，因为这种化合物在体内的半衰期很短。

另一组令人失望的是SRC抑制剂dasatinib和saracatinib。达沙替尼抑制慢性粒细胞白血病（CML）的BCR-ABL融合蛋白和SRC非受体激酶。Saracatinib是同一靶点的独立抑制剂。SRC在多种受体下游磷酸化，包括粘附和细胞因子受体，以及受体酪氨酸激酶和G蛋白偶联受体。SRC信号在肿瘤的运动和侵袭中得到了最好的描述，激活的SRC与粘着斑激酶（FAK，又称PTK2）形成复合物，形成局灶性粘连、板状足和应力纤维，并导致肌动蛋白细胞骨架收缩；在血管生成、增殖和生存中的作用也有文献记载。SRC激活刺激多模型系统中的转移69。在胰腺癌、甲状腺癌、前列腺癌、尿路上皮癌、卵巢癌和胃癌、黑色素瘤、多发性骨髓瘤和纤维肉瘤等模型系统中，早期连续给予达沙替尼或沙拉卡替尼，可显著预防转移，并与其他几种药物协同使用。很少显示病变消退。在乳腺癌中，使用达沙替尼联合雷帕霉素（一种mTOR抑制剂）使原发肿瘤消退。在同一个模型中，达沙替尼减少了肺转移的数量，但达沙替尼与雷帕霉素合用后未观察到任何相加或协同作用70。

基于这一重要的临床前证据，SRC抑制被认为是一种重要的抗转移药物。达沙替尼是FDA根据其BCR-ABL激酶抑制活性（FDA批准达沙替尼）治疗慢性粒细胞白血病和复发性急性淋巴母细胞白血病（FDA批准达沙替尼），但其在转移性疾病中的临床活性只不过是灾难性的。Saracatinib开发被其制造商停止。绝大多数的试验都是在转移的环境下进行的，以应答和PFS为终点，两种药物有时会导致长期稳定的疾病。作为单药治疗，saracatinib和dasatinib在激素受体阴性乳腺癌71,72，激素受体阳性或HER2（也称ERBB2）阳性的晚期乳腺癌73，复发或持续性卵巢癌74，难治性结直肠癌75，晚期黑色素瘤76,77的试验中均为阴性，广泛期小细胞肺癌78例，复发或转移性头颈部癌79例，转移性或局部进展期胃癌80例。在类似环境下的组合试验是阴性的，使用SRC激活的基因签名来个性化试验注册81也是阴性的。去势抗性前列腺癌的骨转移提供了另一个例子：在小鼠体内，萨拉卡替尼联合多西他赛可抑制骨转换，阻止骨转移82，并抑制植入骨内的肿瘤生长83。在Satiniba治疗的难治性疾病中，Satiniba84治疗对稳定的骨转换有稳定的疗效。达沙替尼和多西紫杉醇的联合用药在OS终点87为阴性。

这些数据实际上为SRC抑制可能仍然是一种良好的抗转移剂提供了大量的潜在原因。首先，绝大多数的临床前数据表明预防了转移，而不是显性病变的缩小。这将在辅助试验中进行测试。试验终点可能是错误的：对于前列腺癌骨转移试验，没有使用成功应用于denosumab试验的SRE终点。使用的患者群体可能不适合本试验：SRC抑制在化疗耐药疾病中的作用尚未在临床前确定，但该患者群体经常被纳入研究；使用早期、未接受化疗的患者进行的前列腺癌试验最有希望。第二，药物联合研究总体上可能存在问题。临床前研究通常使用低剂量的两种药物来观察统计上的相互作用。在临床上，这两种药物都是在或接近最大耐受剂量（MTD）时使用的。这是一样的吗？第三，SRC抑制剂的标准药物开发特性可能很重要；发生了大量的3级和4级不良反应。副作用是否会排除对健康患者的辅助试验？

总之，denosumab表明转移是可以药物治疗的。这项工作的特点包括在转移靶器官上进行的临床前实验和基于转移途径直接引起的相关终点的临床试验设计。在其他药物开发工作中发现的局限性包括：对转移定植的分子途径理解不足、药物特性差、对早期试验数据的过度解释、临床前对原发肿瘤影响的关注以及错误的试验设计。

新目标

转移级联的哪一部分？

许多途径已经被证实有助于或中断meta-station，但还没有药物。最有希望的候选路径不仅在功能上得到验证，而且在许多患者确诊后将对其进行干预。

整个转移过程代表了局部疾病患者的潜在治疗目标。然而，局限性疾病是诊断时某些癌症的一小部分（卵巢、胰腺、口腔、肺癌、食道和结肠直肠癌患者的局限性疾病尤其罕见；图1），因此适用性有限。对于区域性疾病，远处转移形成的可能性增加，这反映在生存率上。区域性疾病包括超过四分之一的乳腺癌、结直肠癌、肺癌、胰腺癌、宫颈癌、口腔癌和食道癌（图1b）。在这个阶段，肿瘤细胞可能已经系统性地扩散，在遥远的器官中休眠或开始定植，但是太小了，无法通过成像检测到。辅助性全身治疗被给予，但不幸的是不能充分控制进展。作为一个开放的治疗窗口的是转移定植过程。阻断介导转移定植的机械性途径是否可以补充标准的辅助治疗方案，以防止进一步进展和提高生存率？对于有限的、可治疗的转移性疾病的患者，阻断远处器官中其他肿瘤细胞的转移定植可以防止额外的转移。
 

播种。

肿瘤细胞从原发部位的最初侵袭涉及许多机制性途径：通过循环，在下一个毛细血管床处或以特定部位的方式停止，以及外渗。这些包括：肿瘤-肿瘤和肿瘤-细胞外基质粘附分子；多种蛋白酶；可塑性程序，如上皮-间充质转化（EMT）和由EMT促进的干细胞或肿瘤起始细胞通路；失巢；以及与血管内皮的粘附。如上所述，大多数癌症患者在诊断时可能已经完成了这些过程，使他们无法进行治疗干预。一个例外是从已确定的转移瘤中重新植入转移瘤。这方面的临床证据来自DNA测序研究88，但是需要更多的人类和临床前的力学数据来支持翻译工作。

休眠

对于乳腺癌和前列腺癌，转移定植在一定比例的患者中会延迟数年或数十年，这个过程被称为休眠。休眠可能是一个关键的治疗窗口，通过它来靶向转移定植。临床上，休眠是指从原发性肿瘤切除到临床上没有疾病的病人随后复发之间的一段异常长的时间。在临床前模型中，肿瘤细胞扩散，但不稳定形成明显的转移。肿瘤细胞可以进入休眠状态，潜伏在最终的转移部位；或者，肿瘤细胞在骨髓中发现，与预后相关89。骨髓可能构成了休眠肿瘤细胞的贮存库，这些细胞最终可以动员并在别处定居。