五、肺癌驱动基因
近20年以来，随着对肺癌认识的不断增加以及新的治疗手段不断进入临床，肺癌分类发生了巨大的变化。2005年前，肿瘤内科临床医师制订治疗决策前只需明确是小细胞肺癌（SCLC）还是非小细胞肺癌（NSCLC）。此后，晚期NSCLC 治疗前还需区分是鳞癌还是非鳞NSCLC，晚期非鳞NSCLC 一线标准治疗为培美曲塞联合铂类或化疗联合抗血管新生药物。到了2015年，国内外肺癌诊治指南例如NCCN 指南明确指出，对于晚期NSCLC 患者，首先应该明确驱动基因突变状态，对于具有这些驱动基因突变的患者，一线治疗优先选择针对这些靶点的靶向药物。
（一）肺腺癌驱动基因
肺腺癌驱动基因研究在NSCLC 驱动基因中开展得最早，也最为成熟。全世界多个国家和组织开展了肺腺癌驱动基因突变的检测工作，其中非常知名的是来自北美的肺癌突变联盟LCMC、法国的国家肺癌基因筛查项目。我国也有数家研究机构对中国人群肺腺癌的驱动基因突变谱进行了分析。结果显示，不同种族的肺腺癌驱动基因突变谱存在较大差异，高加索人群以KRAS 突变最为常见，发生率为17%，其他的包括EGFR 突变、ALK、ROSI；而亚裔人群的突变主要以EGFR 突变为主，发生率可高达60%，其他的突变包括KRAS、ALK、ROSI 等。
更为重要的是，对肺腺癌驱动基因研究的同时也促进了针对这些突变基因药物的研发，并显著延长了晚期肺腺癌患者的总体生存时间。LCMC 研究结果发现，具有驱动基因突变的患者接受了相应的靶向药物治疗后，其中位总体生存时间可以长达3.5年，存在驱动基因突变而未接受靶向药物患者的中位总体生存时间只有2.4年，而不存在驱动基因突变患者其中位总体生存时间仅为2.1年。这些研究结果极大地促进了肺腺癌治疗的进展。目前，已经发现的肺腺癌驱动基因突变如下：
1.EGFR 突变
活化EGFR 突变位于酪氨酸激酶域，可激活EGFR 信号。EGFR 突变激活的PI3KAKT 和RAS-MEK-ERK 信号对癌细胞的生长、增生和迁移有着至关重要的作用。最常见的激活突变是第19号外显子的框内缺失突变和第858密码子的一个错义突变（导致精氨酸被亮氨酸取代，L858R）。带有EGFR 突变的肺癌对EG-FR 酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）高度敏感。目前的研究重点集中在延长疗效持续时间，找到有效的途径阻断或逆转在疾病进程中形成的耐药。最常见的耐药机制就是EGFRT790M 突变，存在于约50%的耐药肺癌中。此外，还有MET 扩增、PIK3CA 突变等。
2.ALK 基因融合
2号染色体的易位导致EML4-ALK 融合基因产生，其编码的融合蛋白形成非配体依赖性二聚体，可激活ALK。ALK 信号可通过激活RAS-MEK-ERK、JAK3-STAT3和PI3K-AKT 信号通路导致细胞增生和生成。临床试验证实，ALK 易位的肺癌患者对ALK抑制剂（如克唑替尼）高度敏感。新一代的ALK 抑制剂目前还在临床试验阶段，目前的研究热点是如何克服ALK 的获得性耐药。
3.KRAS 和NRAS
KRAS 突变存在于约20%的高加索NSCLC 人群，而亚裔NSCLC 人群突变发生率略低。KRAS 是RAS GTP 酶家族的成员之一，可以通过RAS/RAF 信号通路促进细胞的生长分化，这些酶通过与GTP 结合，发挥RAS 家族的GTP 酶活性，使GTP 转化为GDP，使下游信号瀑布中的蛋白发生磷酸化。当发生突变时降低了KRAS 的GTP 酶活性，使其具有致瘤的特性，到目前为止被认为是预示化疗和靶向治疗疗效不佳的预测因子，而非一个有效的药用靶点。与结直肠癌不同的是，在NSCLC 中，突变与抗EGFR 单克隆抗体耐药的相关性并不明确。突变的WL4S 与GTP 的高亲和性限制了直接抑制的药物的研发和应用。
4.ROS1
ROS1是胰岛素受体家族的一种受体酪氨酸激酶。ROS1重排最早在胶质母细胞瘤中被发现，位于第6号染色体上。近年来融合基因被认为是NSCLC 的驱动基因，在1%～2%的NSCLC 中检测到ROS1重排。
ROS1包含了完整的酪氨酸激酶域、49%的激酶域和77%的ATP 结合位点与ALK存在高度的氨基酸同源性，ROS1发生基因融合后可以导致下游细胞生长和增生相关信号通路活化。融合基因阳性的NSCLC 患者通常具有年轻的不吸烟腺癌患者的临床特征。ALK/MET/ ROS1多靶点抑制剂Crizotinib 被证实对ROS1融合基因阳性的患者有效。Crizotinib 治疗融合基因阳性NSCLC 患者结果显示，每日2次口服250 mg，Crizotinib 的客观有效率可高达72%，中位无进展生存时间长达19.2个月，但耐药后的处理不能照搬耐药后的第2代ALK 抑制剂的处理方式。临床前研究数据显示，目前美国和日本已经进入临床使用的药物Ceritinib 和Alectinib 对于具有基因融合者疗效欠佳，而正在进行临床试验的ALK/ ROS1抑制剂PF-06463922可能对于Crizotinib 治疗耐药的患者显示出一定的疗效。
5.BRAF
BRAF 属于MAPK 信号通路的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族。有1%～3%的NSCLC存在突变，这些携带突变的NSCLC 患者通常为吸烟或曾吸烟的人群，并且与其他突变相互排斥，通常不同时存在。在黑色素瘤中，突变以V600E 为主，而在肺癌中，研究者检测到了的多种突变位点，如V600E（50%）、G469A（40%）、D594G（11%）。许多BRAF 抑制剂，包括Sorafenib、Vemurafenib 和Dabrafenib 在前期临床研究阶段显示出了一定的疗效。其中，针对V600E 的特异性抑制剂Vemurafenib 治疗V600E 突变的晚期实体肿瘤的Ⅱ期临床试验已经开始。对于非V600E 类型的突变，使用V600E 特异性抑制剂治疗无效，但针对下游的靶向药物如MEK 抑制剂是否有效正处于探索阶段。2015年，ASCO 会议报道了BRAF 抑制剂Dabrafenib 联合MEK 抑制剂曲美替尼治疗V600E 突变NSCLC 患者治疗的结果，显示其总体ORR 为63%，提示BRAF V600E 突变为一个可行的治疗靶点。
6.HER2（ERBB2）
人表皮生长因子受体2（HER2）是ERBB 家族的一员，虽然HER2没有已知的配体与之结合，但其可以与ERBB 家族的其他任一成员结合成为二聚体。2%～4%的NSCLC患者存在突变，多数患者具有不吸烟腺癌的临床特征，最常见的突变类型是发生于20外显子的插入突变A775-G776ins YVMA，而在EGFR/KRAS/ALK 均阴性的NSCLC 穿刺标本中，突变的发生率为6%。
20外显子插入突变导致HER2激酶活性增加，从而激活下游信号通路，促进细胞增生转移及分化。相比于乳腺癌和胃肿瘤，扩增并没有在肺癌中显示出较好预后的作用。
突变患者用HER 抑制剂可能获得较好的疾病控制率，在细胞实验中也证实20外显子突变的细胞对EGFR/HER2双靶点药物，如Neratinib、Dacomitinib、Pyrotinib 和Afatinib 敏感。
7.RET
基因编码RET 受体酪氨酸激酶，1%的NSCLC 患者存在RET 基因重排。CCDC6-RET、KIF5B-RET、TRIM33-RET 是已被发现的3种RET 融合基因型。RET 重排目前只在腺癌中检测到，并且不与EGFR 突变、ALK 重排、KRAS 突变等同时存在。
许多已上市的多靶点酪氨酸激酶抑制剂抑制RET 的活性，在体外实验证实重排的肿瘤细胞对Vandetanib、Sorafenib、Sunitinib、Cabozantinib 敏感。虽然到目前为止，针对RET 融合基因阳性患者对何种治疗效果较好的回顾性和前瞻性还非常有限，但2015年，ASCO 大会上公布了一项Cabozantinib 治疗重排NSCLC 患者的单臂Ⅱ期临床试验的结果，显示出Cabozantinib 对于融合基因阳性的NSCLC 患者具有较好的疗效。
8.NTRK1(https://www.daowen.com)
NTRK1是编码高亲和性神经生长因子（TRKA 蛋白）的基因，目前的研究发现，约3%的肺癌存在NTRK 重排，且不与EGFR 突变、KRAS 突变、ALK 和ROS1融合基因同时存在。目前发现的NTRK 融合基因型为MPRIP- NTRK1和CD74- NTRK1，这2种基因型在体外实验中被证实可以使TRKA 蛋白发生自磷酸化从而激活其致瘤作用。
在体外模型中，具有抗TRKA 活性的酪氨酸激酶抑制剂ARRY-470，Lestaurtinib（CEP-701）和Crizotinib 可以使细胞周期停滞，抑制细胞增生。在Vaishnavi 的研究中，携带MPRIP- NTRK1的NSCLC 患者接受了Crizotinib 的治疗，该患者在接受治疗后肿瘤缩小，CA125下降，但在3个月后疾病进展。虽然目前还没有专门针对肺癌融合基因阳性患者的临床试验，但TSR-011、PLX7486等具有TRK 抑制剂作用的药物在重排的实体瘤中的临床试验已经开始。
9.MEK1
MEK1是BRAF 下游增生信号通路的丝氨酸苏氨酸激酶，约1%的NSCLC 存在MEK1突变，这种突变在肺腺癌中较肺鳞癌更多见，主要突变位点为K57N、Q56P 和D67N。在体外模型中，突变可以导致信号通路持续激活并对MEK 抑制剂敏感。但MEK抑制剂在临床中应用的疗效目前还不知道，一项MEK 抑制剂MEK162的Ⅱ期临床试验已在RAF、RAS、NF1或MEK 突变的实体瘤患者中展开。
10.MET
MET 是一种受体酪氨酸激酶，与其配体肝细胞生长因子结合而激活。约25%的NSCLC 存在MET 蛋白的过表达，并与不良预后相关。MET 扩增存在于2%～4%的肺腺癌和肺鳞癌，MET 扩增也与NSCLC 的不良预后相关。在EGFR 突变的EGFR-TKIs 获得性耐药NSCLC 患者中，约20%的患者存在扩增。扩增的NSCLC 患者可能对MET 抑制剂敏感，许多MET 的酪氨酸激酶抑制剂（如Crizotinib、INC280、Tivantinib 等）以及MET 的单克隆抗体（如Onartuzumab 等）的临床试验正在扩增或MET 蛋白过表达的肿瘤患者中展开。在扩增的患者中，Crizotinib 和INC280显示出了一定的疗效，然而MET单克隆抗体Onartuzumab 的Ⅰ期临床研究结果却显示出了阴性的结果，更多新药的出现以及预测疗效的分子标志物的探明将为MET 抑制剂在临床的应用指明方向。
除了扩增外，近期也有研究显示基因14外显子跳跃可能成为新的治疗靶点，有前期研究表明其对于Crizotinib 显示出了比较好的疗效。
（二）肺鳞癌驱动基因
尽管近几年来针对肺腺癌驱动基因的探索及相应靶向药物的研发和临床应用研究进展很大，但对于肺鳞癌的驱动基因，目前前景仍不明朗。研究者在寻找肺鳞癌驱动基因上做了很多努力，但肺鳞癌分子标志物的研究步伐远落后于肺腺癌，肺腺癌的驱动基因很少在肺鳞癌中被检测到。有研究报道，肺鳞癌患者很少发生常见于腺癌的驱动基因突变，如EGFR 突变、KRAS 突变、ALK 融合等。肺鳞癌患者中仅7%发生EGFR 扩增，1%发生KRAS 突变，发生突变肺鳞癌患者大多数伴有腺癌成分。然而，越来越多的研究发现，肺鳞癌也存在驱动基因突变，并且可能与靶向治疗疗效相关，这些基因包括FGFR1、DDR2和PIK3CA 等。来自不同国家的机构探讨了肺鳞癌的驱动基因谱，研究者发现不同种族肺鳞癌的驱动基因谱高度相似。
1.FGFR1
纤维母细胞生长因子受体1（fibroblast growth factor receptor 1，FGFR1）是FGFR 家族成员（包括FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4）之一，是一种酪氨酸跨膜激酶受体，编码基因位于8p12，在正常生理功能中有重要作用，参与胚胎的发育、细胞增生、分化和血管生成。它通过4条通路来调节，即MAPK、PI3K/AKT、STAT 及磷脂酶Cγ。FGFR1扩增约占肺鳞癌的20%，但在肺腺癌中仅约2%的患者检测到FGFR1扩增。另外，5%～10%的肺鳞癌患者存在FGFR2、FGFR3、FGFR4扩增或突变，这些基因改变通过激活MAPK 和PI3K 信号通路促进细胞增生。有关FGFR 抑制剂（例如AZD4547、JNJ-42756493、BGJ398、Dovitinib、Ponatinib 等）的Ⅰ～Ⅱ期临床研究已经在肺鳞癌中展开，但目前这些在研究中的FGFR 抑制剂尚未在临床上观察到很好的疗效。
2.盘状结构域受体（discoidin domain receptor 2，DDR2）
DDR2是一种只能被胶原激活而非肽类生长因子激活的酪氨酸激酶受体，编码基因位于1q23.3，是调节肿瘤细胞黏附、增生和迁移的酪氨酸激酶受体。它可以被Ⅰ型胶原激活，与Src 及Shc 相互作用。DDR2突变后，可以改变激酶活性，改变与配体的结合及改变DDR2的位置。Hammermann 等筛查了290例肺鳞癌标本，发现基因突变频率约为3.8%，而在非鳞肺癌中发生比例不到1%。体外研究发现，应用RNA 干扰技术敲除DD/f2基因，或多靶点激酶抑制剂达沙替尼，可以选择性杀死DDR2突变的肺鳞癌细胞。
多靶点酪氨酸激酶抑制剂达沙替尼可以抑制DDR2，并已在裸鼠荷瘤模型中证实其能够抑制DDR2突变的NSCLC，同时在一位使用厄洛替尼和达沙替尼联合治疗使肿瘤明显缩小的肺鳞癌患者中，研究者检测到该患者的肿瘤组织中存在DDR2激酶域S768R 突变。
3.PIK3CA
磷脂酰肌醇3激酶催化α 多肽（PIK3CA）基因编码PI3K 的催化单元，是一种通过AKT/mTOR 信号通路调节细胞生长与增生的脂类激酶。PIK3CA 突变通常发生在外显子9和外显子20，1%～3%的NSCLC 患者存在PIK3CA 突变。在肺鳞癌和肺腺癌中的突变率相似，具有PIK3CA 突变的患者多数有吸烟史。
与其他类型的突变相比，PIK3CA 突变与EGFR 突变同时存在的概率相对较高，约5%的EGFR 突变患者对EGFR-TKIs 发生获得性耐药时出现了PIK3CA 突变。PI3K、AKT和mTOR 抑制剂在PIK3CA 突变NSCLC 中的临床效果如何还未知，相关临床试验正在进行中，另有一项PI3K 抑制剂Buparlisib 与多西他赛联合治疗晚期肺鳞癌的Ⅱ期临床研究也正在进行中。
4.PTEN 突变和缺失
肿瘤抑制基因PTEN 编码的脂质磷酸酯酶对PI3K-AKT 信号起负调控作用，PTEN丧失可导致组成性PI3K-AKT 信号。PTEN 在大量癌症中可通过多种机制失活。相比于腺癌，PTEN 丧失在鳞状细胞癌中更常见。有研究显示的缺失可以高达20%，而另一项研究则显示PTEN 突变发生在7%的肺鳞癌患者之中。有研究显示，PI3K 抑制剂对于存在PTEN 缺失的患者具有一定的抗肿瘤作用，临床试验正在评估PI3K 抑制剂在PTEN 缺失癌症中的疗效。
（三）小细胞肺癌驱动基因
随着肺腺癌以及鳞癌驱动基因研究在临床上带来的成功，以及驱动基因突变检测手段的不断改进，有数个研究采用第2代测序（NGS）分析了小细胞肺癌驱动基因突变，小细胞肺癌驱动基因谱也初露端倪。
Pleasance 研究小组首先采用NGS 方法分析了小细胞肺癌细胞系NCI-H209全基因组测序的结果，发现小细胞肺癌中存在CHD7基因重排，其中PVT1-CHD7就是其中一个融合类型。随后分别来自德国和美国的2个研究组织于2012年在Nature Genetics 上报道了采用NGS 方法进行小细胞肺癌全基因组测序的研究成果，为小细胞肺癌未来的治疗找到了数个潜在的生物标志物和靶点。德国的Peifer 等分别对小细胞肺癌基因拷贝数、外显子、转录子、基因组进行了测序和信息整合，美国的Rubin 等也对小细胞肺癌及其配对正常组织进行了全基因组测序。研究显示，除了TP53和Rb 基因异常、Myc 家族基因扩增外，还发现新的抑癌基因、癌基因以及信号通路及其相关分子的异常。研究发现小细胞肺癌的高频率基因失活突变包括TP53（75%～90%）、Rb1（60%～90%）和PTEN（2%～4%），罕见的基因活化突变包括PIK3CA、EGFR 和KRAS。基因扩增见于Myc 家族成员、EGFR 和Bcl-2，而基因缺失见于RASSFIA、PTEN 和FHIT。此外，研究还发现和验证了高移动组超家族的NDA 结合蛋白（SOX2）是小细胞肺癌一个新的驱动基因，这些新的因子和生物标志物也是小细胞肺癌的潜在治疗靶点。
此外，纪念斯隆-凯特林癌症中心全基因突变分析计划（MAP）对小细胞肺癌（SCLC）分子分型进行了前瞻性分析，研究结果于2014年ESMO 大会上进行了公布，结果和既往的回顾性研究结果非常类似，SCLC 患者TP53和Rb1失活常见，其他基因异常也有相当比例的发生频率，如SOX2、FGFR1扩增以及PTEN 缺失等基因异常。然而，到目前为止，还没有有效的针对小细胞肺癌驱动基因的药物出现，我们也期待着在小细胞肺癌的驱动基因突变研究中出现新的曙光。