放射治疗结合EGFR靶向抑制剂的原理、现状及
在非小细胞肺癌中的应用

樊旼  蔡旭伟  谢立簃  傅小龙  蒋国梁

转载自《中国癌症杂志》2007年第17卷第1期32～36页

摘要 

　　放疗增敏作用是提高综合治疗疗效的主要方式。EGFR通路异常激活，酪氨酸激酶（EGFR-TK）活性增强会激活下游信号通路，肿瘤细胞增殖、侵袭、转移和血管生成的生物学特性得到强化，最终促进了肿瘤的发生和进展，且伴有放射抗拒。EGFR靶向抑制剂均具有明确的放射增敏作用，已经在临床中取得了不同程度的成功，并且有望在非小细胞肺癌的治疗中开拓新的领域。

放射治疗结合EGFR靶向抑制剂的原理、现状及在非小细胞肺癌
中的应用前景

　　放射治疗是肿瘤治疗的基本手段之一，其应用历史已逾百年。在所有的治愈肿瘤患者中，手术的相对贡献度是49％，放疗和以放疗为主综合治疗的贡献度是40％，化疗和以化疗为主综合治疗的贡献度是11％。同化疗一样，放疗还是重要的姑息治疗手段。依据循证医学的资料严格估算，52％的肿瘤患者在其肿瘤治疗过程中会接受至少一次放射治疗。常规外照射对各类实体肿瘤的局控率是不相同的，同一病理类型肿瘤放疗的有效率也不一致。临床上将其主要归因于肿瘤细胞的内在放射抵抗性、放射后肿瘤细胞加速再增殖、总体肿瘤负荷和氧合状态等因素。

　　为了更好的克服这些难治性肿瘤，自1980年以来就有学者尝试将化疗与放疗结合，并且取得了一定的成功。由于放化疗的作用机制不同，所以一直有两种不同的理论在解释化、放综合治疗所取得的成功。第一种理论是“空间协同”，即放疗作用于局部，而化疗减少远处转移。第二种理论是“放射增敏”，即化放疗之间的相互作用产生了协同的抗肿瘤效应，最终提高了放疗后的局控。通过近二十余年的研究，发现这两种理论都有临床研究结果的支持，但仔细分析即可发现它们各自的实际适用范围具有鲜明的特征。如果肿瘤对化疗特别敏感（如淋巴瘤），或者局控非常好（如早期乳癌肿块切除+术后放疗局控率为90％），那么序贯放化疗的效果会非常好，亦即“空间协同”是综合治疗成功的主因。可是对大部分其他肿瘤而言，化疗的“放射增敏”作用带来的放疗局控提高却是疗效提高的决定因素，恶性胶质瘤、头颈部肿瘤、肺癌、食管癌、胃癌、大肠癌和肛门癌等多种实体瘤治疗中同期放化疗相比序贯放化疗所显示的生存优势即是明证。

　　综合治疗获得的生存优势无可质疑，但是研究者同时发现提高的疗效与明显增加的副反应相伴而至：以肺损伤为例，既往常规放疗的发生概率不过0～20％，而现在随着高强度治疗方案的使用，发生率可达45％～60％，且有部分患者因此死亡。正常组织损伤已经成为剂量限制因素（dose-limiting factor），并且降低了生活质量调整后的生存率（quality-adjusted survival rate）。损伤产生的主要原因是传统化疗和放疗都缺乏治疗特异性，在杀灭肿瘤细胞的同时也杀灭了部分快速分裂的正常细胞。

　　有鉴于此，特异性抑制肿瘤细胞的异常生长因子、新生血管通路，起细胞稳定（cytostatic）作用而非细胞毒（cytotoxic）作用的靶向治疗自其进入临床之日起就受到广泛关注。靶向治疗能否整合于实体瘤综合治疗中，提供“高效、低毒”的治疗方案广受瞩目。本文将专注于评述放疗结合表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂的原理，进入临床后的研究结果和其在非小细胞肺癌（NSCLC）中的应用前景。

1  EGFR与细胞放射抵抗性  肿瘤细胞的生物学特征千差万别，即所谓的异质性，但共同拥有的基本特征也十分鲜明，Hanahan等将其归纳为6项：①生长信号自给自足；②不理会抑制生长的信号；③逃避凋亡；④无限的增殖能力；⑤新生血管持续生成；⑥侵袭组织和远处转移。多年以来，有大量的基础研究倾注于探索肿瘤细胞这些迥异于正常细胞的生物学特征。由于生长因子受体（growth factor receptor）家族在调节细胞生长、分化和生存的机制中起重要作用，对这类分子的研究十分深入，并已经在临床应用中取得重大成果，有关EGFR的研究就是代表之一。

1.1  EGFR的作用  EGFR是种广泛表达的跨膜糖蛋白，相对分子质量为170 000。EGFR由原癌基因c-erbB1的编码，属于人表皮生长因子受体（HER）家族，EGFR即为HER1，c-erbB2为HER2，另外还有HER3和HER4。它们的结构相似，均由膜外配体结合区、单链跨膜区及高度保守的膜内酪氨酸激酶区组成。这一结构既具有受体的功能，又具有把胞外信号直接转化成胞内效应的能力。

　　作为一种跨膜糖蛋白，EGFR的胞外功能区（621个氨基酸）用于结合转化生长因子α（TGFα）、表皮生长因子（EGF）等6种配体。配体结合后，两个EGFR单体或EGFR与另外一个HER家族的分子发生结合，聚合为同源/异源二聚体。二聚体将激活EGFR的胞内酪氨酸激酶（Tyrosine kinase, TK）功能区（542个氨基酸），引起特定的酪氨酸残基自动磷酸化。这些磷酸化的酪氨酸将激活、启动下游一系列级联式的信号传导通路，主要有4条：①Ras-MAPK(Mitogen-activated protein kinases,丝裂原激活蛋白激酶)通路，此通路活化后能催化细胞核内许多转录因子（EK1等）的丝/苏氨酸残基磷酸化，促进基因转录、细胞分裂和细胞周期的进程；②PI3K（Phosphatidylinositol-3-kinase，磷脂酰肌醇-3-激酶）/Akt通路，这是重要的抗凋亡通路，也同新生血管生成相关；③JAK/STAT(Janus Kinase/Signal transducers and activators of transcription, Janus激酶/信号转导与转录激活因子)，激活后会促进细胞增殖和延长细胞生存；④PLCγ/PKC（磷脂酶C-γ/蛋白激酶C）通路，此通路促进细胞分化，凋亡和细胞周期的进程。

　　由此可见EGFR信号传导途径是人类正常上皮细胞生长、增殖调控机制的重要部分。在各类上皮源性恶性肿瘤中，EGFR正常通路常常破坏，EGFR酪氨酸激酶（EGFR-TK）的活性常异常上调，其机理与EGFR和其配体过度表达，EGFR突变，受体内收、降解躲避负调节和其他信号传导通路旁向激活有关。EGFR通路异常激活，EGFR-TK活性增强会激活下游信号通路，细胞生长无法抑制，肿瘤细胞增殖、侵袭、转移和血管生成的生物学特性得到强化，最终促进了肿瘤的发生和进展。

1.2  EGFR与肿瘤细胞的放射抵抗性  许多实验研究和临床资料都证明肿瘤细胞的放射敏感程度与其EGFR的表达水平呈负相关。

　　在细胞水平，Liang等证明了EGFR表达水平愈高，放射抵抗性就愈强。在动物（鼠类）肿瘤体内模型中，Akimoto等对9种肿瘤细胞（包括乳腺癌、鳞癌、肝癌、腺鳞癌等）的研究也有同样的发现。Ang等回顾性分析了RTOG进展期头颈部鳞癌患者放疗后的生存情况和失败原因，EGFR的表达是否高于该组患者的中位值是总生存、无病总生存和局控率的重要预测因子，EGFR表达高于中位值的患者这3项指标均明显差于EGFR低表达的患者。同样重要的是EGFR表达水平高低与是否出现远处转移是不相关的，这就在临床上明确了EGFR高表达与放射抵抗性之间的联系。

　　EGFR降低肿瘤细胞放射敏感性的机制可能与电离射线诱导EGFR自身磷酸化，增强EGFR-TK活性相关。因为通过EGFR-TK传导的信号可以激活下游信号通路，促进肿瘤细胞增殖、抑制凋亡，活化细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）使进入放射敏感的G₂/M期细胞减少，从而表现出放射抵抗。

2  EGFR抑制剂与放疗结合的原理  如前所述，迄今为止放化综合治疗所取得的成功大部分归因于化疗“放射增敏”作用提高了放疗局控率，后者最终转化成为总生存的获益，但是现行综合治疗也明显增加了治疗相关损伤，临床亟需更加理想的放射增敏药物。

　　理想的放射增敏药物应该利用肿瘤细胞与正常细胞的差异，特异的作用于肿瘤细胞。在起放射增敏作用的同时，对机体正常组织无毒或低毒。可以毫无疑问的说EGFR抑制剂具备成为理想放射增敏药物的诸多优势。

　　其一，EGFR与肿瘤细胞的放射抵抗性关系明确。上文中引述的资料在细胞、动物模型和临床3个层面证实了EGFR的高表达能促进肿瘤细胞增殖、保护肿瘤细胞免受凋亡，并与肿瘤细胞的修复和存活密切相关，导致肿瘤细胞对放射线不敏感，所以EGFR抑制剂与放疗的结合具有理论上的合理性。

　　其二，西妥昔单抗（爱必妥，Erbitux）、吉非替尼（易瑞沙，Iressa）和埃罗替尼（特罗凯，Tarceva）均具有明确的放射增敏作用。现阶段进入我国的EGFR抑制剂有上述三种，是免疫球蛋白IgG1的人鼠嵌合型抗体，而吉非替尼和埃罗替尼均属于喹唑啉类的EGFR酪氨酸激酶小分子抑制剂（EGFR-TKI）。这些药物之间虽然存在或多或少的区别（见表1，2），但是它们均具备放射增敏的能力。在接受EGFR抑制剂和放射治疗的人肿瘤动物模型中，联合治疗组的肿瘤生长速度显著慢于单用放疗或单用吉非替尼组。

　　其三，3种药物的增敏机制比较明确，而且非常接近，主要包括以下五点：①EGFR抑制剂的检查点（check-point）为G₁期，而放射线为G₂期，两者联合使用后使放射不敏感的S期肿瘤细胞的比例降低，放射较为敏感的G₂/M期和G₀/G₁期细胞比例增加，肿瘤的整体放射敏感性提高；②通过抑制ras介导的PI3K-AKT通路，增加放疗后肿瘤细胞的凋亡，增强肿瘤杀灭作用；③抑制细胞放疗后损伤的修复，固化放射损伤；④抑制EGFR信号传导系统多环节的磷酸化，减少肿瘤细胞的增殖和加速再增殖，从而提高放射效应；⑤抑制新生血管的形成，减弱肿瘤细胞的侵袭能力和远处转移可能。

表1  单抗类和小分子酪氨酸激酶EGFR抑制剂

（TKI）的比较

Tab.1  Difference between antibody and TKI

表2  不同EGFR-TKI的比较

Tab.2  Difference between Gifitinib and Elotinib

A:Interstitial pneumonia, a relatively uncommon complication,were reported to be fatal in some patients;b:EGFRvIII EGFR class III variant;e(exon);e:exon;S:Sensitive,R:Resistant.

3  EGFR抑制剂与放疗结合的临床应用现状及在非小细胞肺癌治疗中的前景  实验室研究出了阐明EGFR抑制剂是比较理想的放射增敏药物之外，还提示毒副反应不会显著增加，自1990年代中期开始，单抗类EGFR抑制剂就开始与放疗结合进行临床研究。在2006年初，Bonner等报道了局部晚期头颈部肿瘤放疗加西妥昔单抗与单纯放疗比较的大样本（n＝424）III随机对照研究，结果两年肿瘤局控率联合组是56％，而单放组为48％（P＝0.02），两年总的生存率联合组是62％，而单放组为55％（P＝0.02），粘膜炎、口干症、吞咽困难等照射野内的局部毒副作用两组间没有显著差异。虽然我们还不能认为本研究中联合组的治疗方案应该立即成为标准治疗，但是这项研究却明白无误的说明了EGFR抑制剂可以成为“高效、低毒”的理想放射增敏药物。

　　头颈部肿瘤中取得的突破能否在晚期非小细胞肺癌的治疗中获得？单抗类EGFR抑制剂的成功能否被小分子酪氨酸激酶EGFR抑制剂（TKI）所复制？这是非常值得关注的问题。

　　在过去三十年中，我国大陆地区的肺癌发病率和死亡率急剧上升。卫生部的一份最新报告显示，从1970年至今，中国男性和女性的肺癌发病率分别上升了159％和122.6％，而相应的死亡率分别上升了120.1％和90.4％。肺癌现今是中国癌症死亡率第二高的肿瘤。Mountain医师指出超过40％（2002/4670）的非小细胞肺癌患者在确诊时已是III_B或IV期。III_B和IV期的非小细胞肺癌患者总的5年生存率只有1％～7％。晚期患者多，而又缺乏有效的治疗方式的现状使临床医师深感无力。

　　当前对于没有胸水的III_B非小细胞肺癌患者的标准治疗方法是联合放化疗。对于那些一般情况较好（PS 0-2）的患者建议使用同期放化疗，并可再续于巩固化疗，但这种治疗方案的毒性反应也比传统的序贯化放疗要大的多，其治疗相关死亡率达到近5％。伴有远处转移的患者绝大部分是无法通过当前的治疗方法治愈的。化疗是这类患者的治疗选择，但是放疗也可以用于部分经过选择的IV期患者。虽然只是作为一种姑息治疗手段，放疗可以改善患者原发肿瘤相关的呼吸症状从而提高其生活质量，还可能通过局控，延长中位生存时间。

　　自上世纪末开始，美国的数个研究组开展了EGFR抑制剂结合同期化放疗治疗非小细胞肺癌的临床研究。在2004年ASCO年会上，CALGB率先报道了一项临床II期研究的初步毒性反应和安全性报道。入组的III期NSCLC患者先接受两个周期（每3周重复）紫杉醇200mg/m²+卡铂AUC6联合每天吉非替尼250mg，然后继续同期化放疗（放疗总剂量6 699 cGy/33次，化疗紫杉醇50mg/m²+卡铂AUC2，每周一次，连用7次）联合吉非替尼250mg每天。在最初的6名易瑞沙联合化放疗的患者中，只有1人发生剂量限制性毒性反应（DLT）。所有的治疗相关性毒性在放疗结束后4周都恢复到≤2级。由此他们得出吉非替尼与化放疗合用是安全的结论。但是，同期联合使用吉非替尼和放疗的安全性仍需要进一步验证。

　　北卡罗来那大学的研究者对III_A/B期NSCLC患者采用了更积极的治疗方案。他们设计的临床研究中，患者在第1天和第22天先使用卡铂AUC5+伊立替康100mg/m²+紫杉醇175mg/m²诱导化疗两个疗程，接着行同期放化疗，方案胸部三维适形放疗（3D-CRT）74Gy/37次，同期予CP方案（卡铂AUC2+紫杉醇45mg/m²）每周化疗一次，然后在接下来的两年里每天服用吉非替尼250mg。有研究者在2005年的ASCO年会上报道了最初10名患者治疗的安全性数据，其中1名患者没能完成诱导化疗和同期放化疗，在放疗到58Gy时由于肺萎缩和继发于抗凝治疗引起的心包填塞及一般情况下降而中止治疗。1名患者在放疗到58Gy时发生II级食管狭窄。1名患者在同期放化疗结束后60d内发生V级肺毒性反应，考虑为治疗引起。由此他们认为放疗联合每周CP方案化疗及每天吉非替尼治疗是可以耐受的，但必须密切随访肺毒性反应。

　　RTOG 0324研究的方案是入组的III期患者先注射西妥昔单抗1次（400mg/m²）后即开始同期化放疗，具体为胸部三维适形放疗63Gy/35次，CP方案（卡铂AUC2+紫杉醇45mg/m²）+西妥昔单抗250mg/m²，均为每周1次。迄今已有88名患者入组，1年生存率58％，无病生存率52％，且肺和食管毒性没有增加。

以上的研究充分显示了外国人群中EGFR抑制剂与放化疗结合的安全性和潜力，但是亚裔人群能否耐受这样强烈的治疗，严重间质性肺炎的发生率是否会明显上升？有许多的谜团需要大家用实际行动去探索和破解。

4  小结  EGFR信号传导途径是正常上皮细胞生长、增殖调控机制的重要部分。EGFR通路异常激活，EGFR-TK活性增强会激活下游信号通路，肿瘤细胞增殖、侵袭、转移和血管生成的生物学特性得到强化，最终促进了肿瘤的发生和进展，且伴有放射抗拒。EGFR靶向抑制剂均具有明确的放射增敏作用，并且已经在临床中取得了不同程度的成功，有望在非小细胞肺癌的治疗中开拓新的领域。

[参考文献] 略

作者介绍

樊旼，博士，副教授，硕士生导师，复旦大学附属肿瘤医院放疗科主任助理。1993年毕业于上海医科大学，获学士学位；2005年毕业于复旦大学上海医学院，获博士学位。1999－2001年在美国美国杜克大学医学中心（Duke University Medical Center）放疗科进修及课题合作。擅长肺癌，食管癌，胸腺瘤等胸部肿瘤的放射治疗和综合性治疗。主要研究方向为胸部恶性肿瘤的综合治疗和综合治疗相关严重肺、食管损伤的预测。在Journal of Clinical Oncology等国内外期刊上发表文章14篇，参与编写专著一部。以第一负责人身份申请获得国家自然科学基金、美国癌症协会（America Cancer Society）种子基金、上海市自然科学基金和上海市卫生局基金项目各一项。曾获得明治乳业生命科学奖（2002年）和市科协科技论文叁等奖（2003年），并被评为复旦大学十大医务青年（2001年）、复旦大学“世纪之星”（2003年）和上海市优秀青年医学人才（2005年）。