非小细胞肺癌分子分型检测的临床路径探讨

黎文婷1邹学森1

江西省肿瘤医院检验科 江西南昌 330029

摘要：非小细胞肺癌（NSCLC）的靶向治疗已成为肿瘤个体化治疗的里程碑。根据遗传改变的不同，已从NSCLC中细分出EGFR突变型、KRAS突变型、EML4-ALK融合型等分子亚型，并可以实施针对性分子靶向治疗。但是，NSCLC中这些遗传改变受到患者种族、吸烟史、肿瘤病理类型等多种因素的影响，针对不同背景的病例如何采取最佳的分子分型检测路径和策略，对提高分型筛选的效率，节约医疗成本，有非常积极的意义。本文对检测的临床路径和策略进行了探讨，提出了两种依据病人背景不同的分子分型检测策略。

关键词：EGFR，KRAS，EML4-ALK，非小细胞肺癌

中图分类号： 文献标识码： 文章编号：

Consideration on Clinical Pathway of molecular subtype testing in non-small cell lung cancer LI Wen-ting, ZOU Xue-sen.TheClinical Laboratory of Jiangxi Cancer Hospital,Nanchang330029,China

Abstract：Targeting therapy of non-small cell lung cancer has became a milestone of

personalized medicine in cancer.According to the differences in genetic alterations,EGFR mutation type,KRAS mutaion type, EML4-ALK translocation type can be selected from NSCLC category,therefore be treated using meolecular targeting agents.However,the genetic alterations in NSCLC are affected by many factors such as patient’s ethnicity,smoking history,cancer histological types,etc.,so it is important to employ the best molecular subtype testing pathway for NSCLC patients with different backgrouds.This review discussed the strategy of molecular subtype testing in NSCLC.The author proposed two clinical pathways of molecular subtype testing for NSCLC on basis of patient’s diease backgroud.

Keywords:EGFR，KRAS，EML4-ALK，NSCLC

非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）是一组异质性肿瘤，仅仅按照NSCLC为单一疾病制定的常规化方案疗效很差，2002年公布的ECOG1594研究结果显示，标准三代含铂两药方案的有效率只有19%，中位生存时间为8个月[1]。进一步研究发现，不同病理类型的肺癌对化疗药物的反应不同，根据肿瘤的病理类型细分肺癌亚组选择治疗方案，使非小细胞肺癌的治疗效果得到了一定提高。Scagliotti等[2]报道，培美曲塞治疗肺腺癌和大细胞肺癌的有效率为28.2-30.6%，中位生存时间为13个月。但远未达到临床的期望。2004年，美国的两位科学家报道了表皮生长因子受体（EGFR）的突变与小分子靶向药物吉非替尼的疗效有关[3]。近几年的临床研究证实，对EGFR突变的患者首选吉非替尼或厄洛替尼治疗，药物的完全或部分反应率达到了70.6%，中位生存时间超过了23个月[4,5]。而对没有进行EGFR突变筛选的肺癌患者给予吉非替尼或厄洛替尼治疗，其有效率分别只有9.7%和8.9%[6,7]。日益积累的研究和应用资料表明，含有特定基因改变的NSCLC对靶向治疗的反应与不含特定基因改变者差异很大,如含棘皮动物微管结合蛋白4-间变性淋巴瘤（EML4-ALK）融合基因的NSCLC[8]、含KRAS基因突变的NSCLC[9]。这种基因型的差异，使我们可以对NSCL细分出不同的分子亚型，针对不同的分子亚型个体采取相应的药物治疗方案，实现个体化治疗，这就是肺癌分子分型的基础。

依据基因型的靶向治疗已经成为NSCLC的标准治疗方案之一，NSCLC分子分型对肺癌治疗方案的选择及治疗效果的提高尤为重要。本文就临床如何开展NSCLC分子分型检测作一思考分析。

1 NSCLC的分子改变与分型

1.1 EGFR突变型肺癌

EGFR是ERBB酪氨酸激酶受体家族的成员之一，其与配体结合后，发生自身磷酸化，激活下游的信号通路，最终在转录和翻译两个水平活化转录因子，从而介导细胞分化、迁移、侵袭和细胞损伤等一系列过程。EGFR在人类很多上皮肿瘤中异常表达，在调节肿瘤细胞的生长、修复和生存、新生血管生成、侵袭和转移中具有重要作用。

在非小细胞肺癌的白种人中EGFR的突变率为10%～15%左右，而东亚人种则为20%～30%，而在不吸烟的NSCLC患者中突变的发生率增加至50%[10]。EGFR突变更容易发生在亚洲人种、女性、从不抽烟、腺癌的人群中[11]。约90%的EGFR突变发生在外显子18区-21区，最常见的突变为外显子19的缺失突变和外显子21的点突变，有研究显示，这两类突变增加了EGFR与EGFR-TKI的亲和性[12]。

大量研究证明，EGFR突变可提高非小细胞肺癌患者对酪氨酸酶抑制剂（TKIs）的敏感性。在经选择的患者中，几个关于吉非替尼和厄洛替尼的前瞻性试验中，外显子19的缺失或L858R突变肿瘤反应率达到70%，中位PFS间隔为6-14个月，总生存率大于20-24个月。表明，EGFR突变对EGFR-TKI的应用具有预测价值。这一结论被特别设计的比较EGFR-TKI与含铂类的全身化疗作为一线治疗进展的NSCLC的随机Ⅲ期临床试验所证实。肿瘤出现EGFR突变的患者从EGFR-TKI中获益，EGFR-TKI治疗有效率及PFS均显著高于含铂化疗；而在肿瘤无EGFR突变的患者，则含铂化疗的疗效高于EGFR-TKI[13]。

上述表明，NSCLC中存在EGFR突变，含EGFR突变的NSCLC具有鲜明的临床特征，对EGFR-TKI治疗具有良好的反应，是一个独立的分子亚型。

1.2 EML4-ALK融合基因型肺癌

2007年日本学者Soda[14]在一位吸烟的腺癌患者肿瘤组织中发现了间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase,ALK）基因和棘皮动物微管相关蛋白样4（echinoderm microtubule associated protein like4,EML4）基因融合而成的具有致瘤性的变异基因。ALK基因具有促进细胞增殖作用，EML4基因可维持细胞结构形态。EML4-ALK融合基因由第2号染色体短臂插入引起，肺癌中有9种EML4-ALK变异体存在，这些融合基因的ALK部分均为20号外显子编码细胞内酪氨酸激酶结构基因片段，而EML4部分包括不同外显子的片段基因。

非小细胞肺癌患者EML4-ALK融合基因阳性率比较低，约占3%-7%[15]，存在一定的种族差异，亚裔、男性、无或少量吸烟史、几乎为腺癌患者，比一般NSCLC患者年轻，其EGFR、KRAS基因为野生型[16]。在不吸或少量吸烟的NSCLC中，EML4-ALK的阳性率高达20%-30%[17]。

临床前研究显示，ALK激酶抑制剂作用于EML4-ALK非小细胞肺癌，可使关键的信号通路下调，同时促进细胞凋亡。EML4-ALK阳性肺癌采用ALK抑制剂Crizotinib治疗的1年、2年总生存率显著高于标准化疗[8].，但是EML4-ALK阳性患者接受EGFR-TKI治疗后无论疾病进展时间还是总生存时间均显著低于EGFR突变患者[17]，提示此基因融合与EGFR-TKI耐药相关。

尽管NSCLC中EML4-ALK融合基因的发生率较低，但含EML4-ALK融合基因的NSCLC具有鲜明的临床特征，对Crizotinib治疗具有良好的反应，因此是一个独立的分子亚型。

1.3 KRAS突变型肺癌

哺乳动物基因组中普遍存在三种RAS癌基因家族成员：HRAS/KRAS/NRAS，这三种基因编码的蛋白质大约有90%的氨基酸序列同源，分子量为21kDa，故称为RASp21蛋白，其在功能上与G蛋白相似，RASp21蛋白自身具有弱GTPase活性，位于细胞膜内侧参与跨膜信号传递作用。研究发现，HRAS、KRAS、NRAS在人类癌症中常发生突变，其中KRAS突变在恶性肿瘤中频发，突变后的KRAS基因可获得调节细胞生长与分化能力，这些突变抑制了KRAS的GTP酶活性，导致KRAS信号处于持续激活状态，进而引起细胞恶性转化。

在非小细胞肺癌中，90%的RAS基因突变是KRAS突变，突变率在15%-30%。在腺癌中比鳞癌更常见、白种人比亚裔更常见、吸烟者更常见[18,19]。这些特征与EGFR突变型肺癌及EML4-ALK型肺癌有明显区别。在NSCLC肿瘤样品中，KRAS突变基本上与EGFR突变及EML4-ALK融合基因相互排斥，几乎不同时出现[17,19]。KRAS基因突变与肺腺癌患者对吉非替尼或厄洛替尼治疗的原发耐药密切相关[20]。但不是表明KRAS参与了EGFR的耐药，此时因为EGFR通常是野生型，因此后者可能才是原发性耐药的根本原因之一。Mao等[9]认为，由于KRAS-wt/EGFR-WT与KRAS-mt/EGFR-wt NSCLC的生存率没有差异，以及KRAS突变与EGFR突变在NSCLC中互斥，利用KRAS突变来预测EGFR-TKI的疗效价值有限。但我们认为，因为KRAS如果出现突变则EGFR出现突变的几率极小，检测KRAS突变不是失为一个是否选择EGFR-TKI的指针。

在NSCLC尤其腺癌中确实存在较高比率的KRAS突变，所以一直有针对KRAS的靶向治疗探索，可是没有取得明显的临床效果[21]。

最近有研究显示，不同的KRAS突变类型可以影响NSCLC对药物的敏感性及行为[22]。因此，针对KRAS突变的靶向治疗可能应该将肺腺癌按不同KRAS突变类型分组进行研究。再者，由于RAS信号通路涉及的下游信号分子较多（如RAF、MEK），同时研究下游信号分子的改变及其抑制剂可能更显重要。

在NSCLC中存在较高平率的KRAS基因突变，临床特征鲜明。遗憾的是至今没有找到有效的靶向治疗药物，所以KRAS突变型肺癌目前尚不足成为独立的分子亚型。可能是异质性的，包括涉及下游信号分子的复合分子亚型。这需要进一步深入研究。

2．肺癌分子分型检测的临床路径策略

2.1以KRAS突变检测为起点的路径

迄今所发现的与NSCLC密切相关的基因改变很多，能确定是独立的分子亚型的基因改变也有数种。目前，这些基因的检测在技术、质量控制、费时、经济等方面仍然具有很高的挑战性，国外一个EGFR突变分析费用高达数百美金，国内一个检测的成本也高达数千元以上。因此无论从技术还是经济的考虑，都不可能很方便的同时进行EGFR、ALK、KRAS基因分析。如果能合理设计检测流程路径，就可减少高难度技术操作，节约宝贵的费用，同时获得临床诊疗需要的关键信息，一石数鸟，值得探索。

前述已经表明，KRAS基因突变与EGFR突变、EML4-ALK融合基因是相互排斥的，不会同时出现在同一个患者的肿瘤组织中。因此，一直将KRAS基因突变作为EGFR-TKI和EML4-ALK抑制剂治疗的阴性预测指标。而且KRAS基因检测技术上最为简便、快速、经济，应首先进行KRAS基因突变检测，如果存在突变，表明出现EGFR突变或EML4-ALK融合基因的几率极小，不需要进行昂贵、复杂的EGFR或EML4-ALK融合基因检测，也不需要进行EGFR-TKI或EML4-ALK抑制剂治疗。

如果KRAS为野生型，则应选择突变几率较高的EGFR进行检测，如为突变型，则采用EGFR TKI治疗；如EGFR为野生型，则检测EML4-ALK融合基因，后者为阳性，直接应用Crizotinib治疗。如EML4-ALK阴性，应进一步分析其他相关基因。

图1 以KRAS突变检测为起始点的策略

2.2以EGFR突变检测为起始的路径

因为，KRAS基因突变在白种人种中发生率较高[19]，上述方案可能更适合于白种人。而对中国人种，因为KRAS突变的几率很低[23,24]，先检测KRAS突变，因检出率低，筛选效率低，对靶向治疗病例初始选择的作用有限。

那么，EGFR和EML4-ALK二者中哪个作为检测起始点较佳呢？根据文献资料，NSCLC中EML4-ALK的阳性率很低，约占3%-7%[15]。而NSCLC中EGFR的突变发生率东亚人种为20%～30%，在不吸烟的NSCLC患者中突变的发生率更是高达50%[10]。因此，以EGFR突变检测为起始点的路径将可以包括更多的靶向治疗目标病例，而以KRAS或EML4-ALK为起始点的检测路径由于阳性率极低，将起不到应有的高效筛选病例的作用。再者，由于目前KRAS突变型NSCLC尚无有效的靶向治疗药物，在检测队列中应该放在最后。因此，我们认为对亚裔的中国人群应采取以EGFR突变检测为起始点的检测路径作为分子分型及靶向治疗病例筛选的策略。应该对两种不同路径策略的的成本效益进行分析，以确定最佳的路径策略。

图2 以EGFR突变检测为起始点的策略

3、结语

对NSCLC进行分子分型检测的目的是对患者群体进行精细区分，为选择针对性分子靶向治疗方案提供关键信息。目前，已经可以清晰的将NSCLC区分出EGFR突变型、KRAS突变型、EML4-ALK融合型等分子亚型。NSCLC中这些遗传改变受到患者种族、吸烟史、肿瘤病理类型等多种因素的影响，针对不同背景的病例应该采取不同的分子分型检测路径和策略，对提高分型筛选的效率，节约医疗成本，有非常积极的意义。

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肺癌分子分型检测的临床路径探讨