【佳學基因檢測】腫瘤治療中，如何防止腫瘤轉移？基因解碼后怎么檢測？

腫瘤轉移專題：

腫瘤轉移是腫瘤細胞從原發(fā)部位轉移到身體其他部位的過程，是導致癌癥患者死亡的主要因素。治療目標是通過基因檢測明確腫瘤轉移的風險情況，預防高風險患者的初始轉移，縮小已發(fā)生病變，并防止患者的額外轉移。腫瘤細胞不是自主的，而是與轉移的微環(huán)境進行雙向相互作用，從而改變抗腫瘤免疫、細胞外環(huán)境、基因組穩(wěn)定性、生存信號、化療抵抗和增殖周期。佳學基因為了改善腫瘤的治療效果，對腫瘤的轉移機制進行解碼，以優(yōu)化和完善腫瘤的治療方案。
 

轉移及其治療的結果，是癌癥死亡的最大因素。佳學基因在解碼腫瘤發(fā)生的過程中，認識到臨床上的腫瘤的轉移是由多種因素決定的。作為癌癥演變發(fā)生的主要因素，導致腫瘤發(fā)生的致病基因起著主導性力量。賦予腫瘤細胞轉移特性和新的耐藥性。圍繞腫瘤發(fā)生的驅(qū)動性力量，產(chǎn)生兩個作用方向：誘導細胞對治療產(chǎn)生抗性；誘導或加速腫瘤細胞向其他地區(qū)轉移。目前，癌癥治療主要集中在腫瘤發(fā)生途徑中的藥物靶點，如受體酪氨酸激酶，并使用序貫療法和聯(lián)合療法來減少耐藥性。癌癥演變路徑中與轉移相關的靶點的鑒定、藥物設計及臨床效果的驗證以在將其納入腫瘤臨床治療與護理指南的進度都遠遠落后。從臨床實驗設計來說，靶向腫瘤轉多的療法是一種抑制性效果，而不是細胞毒性效果，這使得在現(xiàn)在的臨床驗證標準無法滿足新藥研究的需要。制藥行業(yè)和一些學術界對靶向腫瘤轉移的治療思路存在明顯的懷疑。佳學基因致力于基因信息導向的腫瘤創(chuàng)新治療研究，在此分享靶向腫瘤轉移的觀點和看法，以促進腫瘤治療技術的發(fā)展。
 

什么是轉移？基因解碼表明，對患者原發(fā)腫瘤和轉移腫瘤的比較分析，發(fā)現(xiàn)兩者都有共同的突變，而且?guī)缀鯖]有分別，轉移腫瘤與原發(fā)腫瘤的突變也有明顯的區(qū)別。從功能上講，腫瘤細胞通過侵襲原發(fā)腫瘤周圍的組織開始轉移。腫瘤細胞直接或通過淋巴管系統(tǒng)進入血流；腫瘤細胞穿過血流后，最常在遇到的第一個毛細血管床處停止。然后腫瘤細胞滲出血液，落在“他鄉(xiāng)土壤”上。100年前，Paget2用植物學術語描述了轉移是“種子”（腫瘤細胞）和“適宜的土壤”（轉移的微環(huán)境）的相互作用。一個外來組織如何變得合群從而有助于轉移細胞落腳生根，實現(xiàn)腫瘤細胞的轉移生長。佳學基因解碼表明，在腫瘤細胞到達之前，骨髓源性細胞可以參與改變這種土壤，使之處于轉移前狀態(tài)。最終，細胞組成、免疫狀態(tài)、血液供應、細胞外基質(zhì)（ECM）和幾乎所有其他方面的都發(fā)生改變，為轉移準備好條件，以利于腫瘤細胞的轉移生長。
 

除了參與轉多的相互作用網(wǎng)絡外，轉移的其他特性也是其治療靶向性的重要考慮因素。多種機制調(diào)控腫瘤轉移的每一個必要步驟。就像受體酪氨酸激酶體系，抑制其中一個，可以被另一個酶的激活另一個激酶或者其下游成分的突變來克抵消，對一個轉移途徑的抑制可能是不夠的。轉移可以部分暫停，這種狀態(tài)被稱為休眠狀態(tài)。休眠狀態(tài)的轉移細胞是否需要不同的治療藥物？對腫瘤轉移的調(diào)節(jié)可以同時對多個器官中產(chǎn)生作用，也可以是器官特異性的。針對骨和腦病變的部位特異性轉移試驗越來越普遍。腫瘤的轉移可以在原發(fā)性腫瘤形成的早期或晚期開始，可能很快完成轉移，也可能需要幾十年的時間。沒有基因解碼，這些復雜的因素會影響患者的選擇和試驗設計，從而讓針對腫瘤轉移的藥物難以研究。那么，在患者的臨床過程中，我們何時才能最有效地阻止腫瘤轉移？腫瘤轉移的趨動力可能是各種形式的基因組不穩(wěn)定性：基因解碼表明轉移是染色體穩(wěn)定性、DNA修復和調(diào)控基因表達失去的控制的結果?；蚪M不穩(wěn)定性可以在原發(fā)腫瘤中的具有轉移能力的亞克隆中存在，和/或出現(xiàn)在轉移性病變5?；蚪M不穩(wěn)定性可以產(chǎn)生不同形式的腫瘤細胞表型，其中任何一種都可能具有完成轉移過程所需的所有屬性。針對基因組不穩(wěn)定性的靶向藥物是否可以改善治療效果呢？最初侵入原發(fā)性腫瘤周圍組織的腫瘤細胞很少完成轉移過程；然而，那些確實轉移的細胞最終奪去患者的生命。我們能否將循環(huán)中具有轉移能力的腫瘤細胞或其產(chǎn)物作為生物標志物或早期干預的終點？這些和其他轉移的復雜性必須經(jīng)過深思熟慮才能生產(chǎn)出成功的藥物。
 

腫瘤轉移病人的生存率

對于絕大多數(shù)癌癥患者來說，腫瘤發(fā)生轉移表明是晚期腫瘤。雖然癌癥死亡率有所下降，但轉移性腫瘤患者是否同樣得到了這種改善？癌癥發(fā)病率和5年生存率數(shù)據(jù)可以總全的印象（圖1）。最初診斷為局限性疾病的患者通常有極好的5年生存期（圖1a）。那些在診斷時是區(qū)域性疾病的患者（例如，癌癥侵犯區(qū)域淋巴結的患者）總體生存率較低，但除膀胱癌或前列腺癌患者外，患者在2005年至2015年報告期內(nèi)的生存率通常有所提高（圖1b）。在評估的12個癌癥部位（結腸直腸癌、食道癌、肺癌和口腔癌）中，只有4個遠處轉移疾病患者的生存率提高，只有1個部位的生存率提高超過3%（圖1c）。令人震驚的是，在兩個報告期內(nèi)，幾種癌癥（包括卵巢癌、前列腺癌和子宮癌）的5年生存率下降了。這些對趨勢的結論可能會引起爭論，因為沒有整合進新的免疫療法和分子診療的效果。最近的免疫療法延長了黑色素瘤的生存期，新的雄激素受體抑制劑提高了轉移性前列腺癌患者的生存率14。然而，對特定癌癥轉移環(huán)境下的生存率進行的獨立分析也同樣令人沮喪。在30年的時間里，隨機臨床試驗的結果沒有顯示轉移性乳腺癌患者生存率持導增加。據(jù)報道，轉移性胃癌和胰腺癌的生存率有適度增加或沒有增加16,17。這些報告還包括被診斷為非轉移性疾病并隨后轉移的患者的數(shù)據(jù)，而美國國家癌癥研究所的監(jiān)測、流行病學和最終結果（SEER）項目的數(shù)據(jù)則較為有限。目前治療轉移性疾病的方法并沒有得到令人滿意的改善。
 

轉移是傳統(tǒng)藥物開發(fā)的一個新領域。

美國食品和藥物管理局（FDA）或其他監(jiān)管機構批準的大多數(shù)抗癌藥物都經(jīng)過了臨床前的抗腫瘤性驗證，并在最初的臨床試驗中對轉移性疾病患者進行了測試。這些試驗招募有可測量轉移性疾病的患者，并詢問治療是否會縮小已建立的病變（反應）或延長患者的總體生存期（OS）或無進展生存期（PFS）。轉移灶的成功通常會引發(fā)下一個假設：這種藥物將有效預防轉移。這些藥物中的許多最初并沒有在轉移性臨床前模型中進行試驗。有人認為，靶向腫瘤生長的藥物也會靶向轉移，或者，在面臨壓倒性的生長抑制時，阻斷腫瘤演變的不同分支方向是不必要的。在輔助試驗的背景下，以疾病反復、OS和PFS為終點，對有轉移性疾病證據(jù)但無明顯遠處轉移的患者進行治療以防止轉移。這些試驗假設癌癥是一種全身性疾病。不良反應情況非常重要，因為患者群體比轉移性疾病患者更健康。
 

在傳統(tǒng)藥物研發(fā)過程中，轉移臨床前的數(shù)據(jù)已被報道，但它們常常使事情變得一團糟。不同的雄激素剝奪療法通過不同的轉移相關信號通路對前列腺癌的侵襲和轉移產(chǎn)生不同的影響18。一些已被批準的藥物，包括突變型BRAF抑制劑19、紫杉醇20、順鉑21、抗雄激素22、依維莫司23和舒尼替尼24等，已經(jīng)在臨床前模型中刺激了轉移。這些刺激作用可能來自全身毒性作用，引發(fā)傷口愈合型的恢復，這種恢復含有轉移性腫瘤細胞所使用的生長因子25。臨床前的轉移數(shù)據(jù)通常用于識別耐藥機制和潛在的合理治療組合26,27。

雖然在輔助治療和轉移治療方面的進展是不可否認的，但是確定阻止轉移的治療方法是否會改善患者的預后？我們是否會通過合并轉移進展的臨床前數(shù)據(jù)來選擇不同的先導藥物或組合？
 

轉移藥物研發(fā)報告卡。

考慮到轉移對藥物開發(fā)和患者預后的潛在影響，最近幾次將轉移途徑和終點納入藥物開發(fā)的嘗試進展如何？表1總結了四種潛在抗轉移藥物的臨床前和臨床經(jīng)驗。Denosumab是一種結合NF-κB配體受體激活劑（RANKL；又稱TNFSF11）的人源化單克隆抗體，阻斷了骨轉移定植的“惡性循環(huán)”。在惡性循環(huán)中，到達骨骼的腫瘤細胞產(chǎn)生因子，激活成骨細胞產(chǎn)生RANKL，進而激活破壞骨的破骨細胞降解骨。當它被破壞時，骨基質(zhì)釋放出諸如轉化生長因子β（TGFβ）等結合因子，激活腫瘤細胞并重新啟動循環(huán)28。臨床前數(shù)據(jù)顯示denosumab在健康的mice29中達到了預期的目標。在轉移背景下，denosumab的試驗招募了骨轉移患者，并使用了一個異常的轉移相關終點，即骨骼相關事件（SRE）。這是一個有害的事件，如骨骨折擴大現(xiàn)有的轉移或新的轉移。與SOC相比，在乳腺癌和前列腺癌中denosumab的SRE顯著降低30,31。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)端點上沒有觀察到差異。Denosumab隨后在輔助試驗中進行了測試，結果表明Denosumab可以延緩去勢難治前列腺癌患者或絕經(jīng)后乳腺癌患者的初始骨轉移32,33。

貝伐單抗（bevacizumab）是一種抗血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的人源化抗體，這種抗體在血管生成中起著重要作用。血管生成通過提供新的毛細血管來輸送氧氣和營養(yǎng)而有助于轉移定植34。VEGF是毛細血管內(nèi)皮細胞生長和通透性因子。臨床前，貝伐單抗最初在角膜血管生成、多原發(fā)性腫瘤和偶爾轉移模型上進行測試。試驗是在初始或難治（在其他治療進展后）轉移設置和生存終點進行的。貝伐單抗被FDA批準用于多種癌癥（FDA批準貝伐單抗），盡管卵巢35、36和難治性非小細胞肺癌37的生存率先進增加是名義上的。乳腺癌38例的有條件批準被撤銷，其他癌癥的生存終點為陰性39,40。三陰性乳腺癌41例和結直腸癌42例43例的輔助試驗均為陰性。在一項新輔助試驗（術前治療）中，乳腺癌缺乏佐劑療效與病理有效反應（pCR）增加或原發(fā)腫瘤有效消失形成對比44,45。

這些喜憂參半的結果背后是什么？臨床前數(shù)據(jù)表明貝伐單抗可以啟動血管重塑反應，使血管正?；⑹蛊鋵λ幬锂a(chǎn)生耐藥性46；貝伐單抗還可以刺激代償途徑，增加腫瘤細胞的運動性和侵襲性47,48。其他抗血管生成療法可縮小原發(fā)性腫瘤，但對由此產(chǎn)生的低血氧24,49-51增強了轉移。貝伐單抗似乎是靶向腫瘤的一個很好的前景，但它是靶向轉移瘤的最佳方案嗎？其他促成因素包括其他調(diào)節(jié)血管生成的功能性途徑的存在，例如，參與血管穩(wěn)定的血管生成素2（ANGPT2）途徑52。確定靶向血管生成的多個方面是否提供更實質(zhì)性的生存優(yōu)勢將是有意義的。此外，轉移瘤對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-現(xiàn)有血管系統(tǒng)的共同選擇足以轉移，或腫瘤細胞誘導血管網(wǎng)55-57。

西倫吉特是αvβ3和αvβ5整合素的環(huán)肽抑制劑，已被認為是轉移治療的一個潛在候選藥物。整合素是由幾個可能的α和β亞單位中的一個組成的受體，它們介導腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)的粘附，從而影響血管生成、活性、侵襲和定植58–60。臨床前研究表明，西倫吉特作為單藥治療61,62或與其他藥物聯(lián)合使用可預防轉移，以及預防膠質(zhì)瘤生長和侵襲64。神經(jīng)膠質(zhì)瘤的臨床進展通過III期試驗進行，OS終點65陰性。由于膠質(zhì)瘤的進展不涉及遠處轉移，這些試驗可能會被駁回。然而，在骨轉移性前列腺癌、轉移性黑色素瘤和晚期非小細胞肺癌患者中進行了II期試驗，但沒有顯示出明顯的臨床活動66–68。這里的失敗可能是由于簡單的藥物開發(fā)原理，而不是由于這些藥物在轉移途徑中沒有作用，因為這種化合物在體內(nèi)的半衰期很短。

另一組令人失望的是SRC抑制劑dasatinib和saracatinib。達沙替尼抑制慢性粒細胞白血?。–ML）的BCR-ABL融合蛋白和SRC非受體激酶。Saracatinib是同一靶點的獨立抑制劑。SRC在多種受體下游磷酸化，包括粘附和細胞因子受體，以及受體酪氨酸激酶和G蛋白偶聯(lián)受體。SRC信號在腫瘤的運動和侵襲中得到了最好的描述，激活的SRC與粘著斑激酶（FAK，又稱PTK2）形成復合物，形成局灶性粘連、板狀足和應力纖維，并導致肌動蛋白細胞骨架收縮；在血管生成、增殖和生存中的作用也有文獻記載。SRC激活刺激多模型系統(tǒng)中的轉移69。在胰腺癌、甲狀腺癌、前列腺癌、尿路上皮癌、卵巢癌和胃癌、黑色素瘤、多發(fā)性骨髓瘤和纖維肉瘤等模型系統(tǒng)中，早期連續(xù)給予達沙替尼或沙拉卡替尼，可顯著預防轉移，并與其他幾種藥物協(xié)同使用。很少顯示病變消退。在乳腺癌中，使用達沙替尼聯(lián)合雷帕霉素（一種mTOR抑制劑）使原發(fā)腫瘤消退。在同一個模型中，達沙替尼減少了肺轉移的數(shù)量，但達沙替尼與雷帕霉素合用后未觀察到任何相加或協(xié)同作用70。

基于這一重要的臨床前證據(jù)，SRC抑制被認為是一種重要的抗轉移藥物。達沙替尼是FDA根據(jù)其BCR-ABL激酶抑制活性（FDA批準達沙替尼）治療慢性粒細胞白血病和反復性急性淋巴母細胞白血?。‵DA批準達沙替尼），但其在轉移性疾病中的臨床活性只不過是災難性的。Saracatinib開發(fā)被其制造商停止。絕大多數(shù)的試驗都是在轉移的環(huán)境下進行的，以應答和PFS為終點，兩種藥物有時會導致長期穩(wěn)定的疾病。作為單藥治療，saracatinib和dasatinib在激素受體陰性乳腺癌71,72，激素受體陽性或HER2（也稱ERBB2）陽性的晚期乳腺癌73，反復或持續(xù)性卵巢癌74，難治性結直腸癌75，晚期黑色素瘤76,77的試驗中均為陰性，廣泛期小細胞肺癌78例，反復或轉移性頭頸部癌79例，轉移性或局部進展期胃癌80例。在類似環(huán)境下的組合試驗是陰性的，使用SRC激活的基因簽名來個性化試驗注冊81也是陰性的。去勢抗性前列腺癌的骨轉移提供了另一個例子：在小鼠體內(nèi)，薩拉卡替尼聯(lián)合多西他賽可抑制骨轉換，阻止骨轉移82，并抑制植入骨內(nèi)的腫瘤生長83。在Satiniba治療的難治性疾病中，Satiniba84治療對穩(wěn)定的骨轉換有穩(wěn)定的療效。達沙替尼和多西紫杉醇的聯(lián)合用藥在OS終點87為陰性。

這些數(shù)據(jù)實際上為SRC抑制可能仍然是一種良好的抗轉移劑提供了大量的潛在原因。首先，絕大多數(shù)的臨床前數(shù)據(jù)表明預防了轉移，而不是顯性病變的縮小。這將在輔助試驗中進行測試。試驗終點可能是錯誤的：對于前列腺癌骨轉移試驗，沒有使用成功應用于denosumab試驗的SRE終點。使用的患者群體可能不適合本試驗：SRC抑制在化療耐藥疾病中的作用尚未在臨床前確定，但該患者群體經(jīng)常被納入研究；使用早期、未接受化療的患者進行的前列腺癌試驗最有希望。第二，藥物聯(lián)合研究總體上可能存在問題。臨床前研究通常使用低劑量的兩種藥物來觀察統(tǒng)計上的相互作用。在臨床上，這兩種藥物都是在或接近最大耐受劑量（MTD）時使用的。這是一樣的嗎？第三，SRC抑制劑的標準藥物開發(fā)特性可能很重要；發(fā)生了大量的3級和4級不良反應。副作用是否會排除對健康患者的輔助試驗？

總之，denosumab表明轉移是可以藥物治療的。這項工作的特點包括在轉移靶器官上進行的臨床前實驗和基于轉移途徑直接引起的相關終點的臨床試驗設計。在其他藥物開發(fā)工作中發(fā)現(xiàn)的局限性包括：對轉移定植的分子途徑理解不足、藥物特性差、對早期試驗數(shù)據(jù)的過度解釋、臨床前對原發(fā)腫瘤影響的關注以及錯誤的試驗設計。

新目標

轉移級聯(lián)的哪一部分？

許多途徑已經(jīng)被證實有助于或中斷meta-station，但還沒有藥物。最有希望的候選路徑不僅在功能上得到驗證，而且在許多患者確診后將對其進行干預。

整個轉移過程代表了局部疾病患者的潛在治療目標。然而，局限性疾病是診斷時某些癌癥的一小部分（卵巢、胰腺、口腔、肺癌、食道和結腸直腸癌患者的局限性疾病尤其罕見；圖1），因此適用性有限。對于區(qū)域性疾病，遠處轉移形成的可能性增加，這反映在生存率上。區(qū)域性疾病包括超過四分之一的乳腺癌、結直腸癌、肺癌、胰腺癌、宮頸癌、口腔癌和食道癌（圖1b）。在這個階段，腫瘤細胞可能已經(jīng)系統(tǒng)性地擴散，在遙遠的器官中休眠或開始定植，但是太小了，無法通過成像檢測到。輔助性全身治療被給予，但不幸的是不能充分控制進展。作為一個開放的治療窗口的是轉移定植過程。阻斷介導轉移定植的機械性途徑是否可以補充標準的輔助治療方案，以防止進一步進展和提高生存率？對于有限的、可治療的轉移性疾病的患者，阻斷遠處器官中其他腫瘤細胞的轉移定植可以防止額外的轉移。
 

播種。

腫瘤細胞從原發(fā)部位的最初侵襲涉及許多機制性途徑：通過循環(huán)，在下一個毛細血管床處或以特定部位的方式停止，以及外滲。這些包括：腫瘤-腫瘤和腫瘤-細胞外基質(zhì)粘附分子；多種蛋白酶；可塑性程序，如上皮-間充質(zhì)轉化（EMT）和由EMT促進的干細胞或腫瘤起始細胞通路；失巢；以及與血管內(nèi)皮的粘附。如上所述，大多數(shù)癌癥患者在診斷時可能已經(jīng)完成了這些過程，使他們無法進行治療干預。一個例外是從已確定的轉移瘤中重新植入轉移瘤。這方面的臨床證據(jù)來自DNA測序研究88，但是需要更多的人類和臨床前的力學數(shù)據(jù)來支持翻譯工作。

休眠

對于乳腺癌和前列腺癌，轉移定植在一定比例的患者中會延遲數(shù)年或數(shù)十年，這個過程被稱為休眠。休眠可能是一個關鍵的治療窗口，通過它來靶向轉移定植。臨床上，休眠是指從原發(fā)性腫瘤切除到臨床上沒有疾病的病人隨后反復之間的一段異常長的時間。在臨床前模型中，腫瘤細胞擴散，但不穩(wěn)定形成明顯的轉移。腫瘤細胞可以進入休眠狀態(tài)，潛伏在最終的轉移部位；或者，腫瘤細胞在骨髓中發(fā)現(xiàn)，與預后相關89。骨髓可能構成了休眠腫瘤細胞的貯存庫，這些細胞最終可以動員并在別處定居。