综述:癌症治疗方法的获得性耐药性:机制与展望
《Chinese Medical Journal》:Acquired resistance of cancer therapies: Mechanisms and perspectives
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时间:2026年05月10日
来源:Chinese Medical Journal 7.3
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**摘要**
在过去的几十年里,癌症治疗取得了显著进展,包括化疗、靶向治疗以及最近的免疫治疗。然而,只有少数患者能够通过这些疗法获得治愈。一个主要挑战是癌症对治疗的获得性抗性,即患者最初会对治疗产生反应,但最终会发展出抗性并复发。获得性抗性的潜在机制仍在研究中,涉及肿瘤细胞内
**摘要**
在过去的几十年里,癌症治疗取得了显著进展,包括化疗、靶向治疗以及最近的免疫治疗。然而,只有少数患者能够通过这些疗法获得治愈。一个主要挑战是癌症对治疗的获得性抗性,即患者最初会对治疗产生反应,但最终会发展出抗性并复发。获得性抗性的潜在机制仍在研究中,涉及肿瘤细胞内部的和外部因素,例如预先存在的耐药克隆的选择、获得的基因突变以及肿瘤微环境的变化。近年来,这一领域出现了一些新的概念和重要进展,如表观遗传变化、谱系可塑性、代谢重编程以及肿瘤微环境中的细胞相互作用和信号传导。本综述系统地总结了这些进展,旨在提供一个综合的理论框架,整合关于抗性的新概念,同时提供一个转化视角,以识别可操作的治疗靶点,并指导下一代组合策略的开发,从而在临床中预防或克服获得性抗性。
**平实语言总结**
癌症治疗方法通过化疗、靶向治疗和免疫治疗得到了改进,但由于获得性抗性,许多患者仍然面临复发。这种抗性发生在肿瘤最初对治疗有反应,但后来发展出逃避治疗的机制,包括基因突变和肿瘤环境的变化。最近的研究强调了表观遗传变化、代谢改变以及肿瘤微环境中的相互作用等新的因素,这些因素促进了抗性的发生。本综述旨在将这些发现整合到一个综合框架中,以识别新的治疗靶点并开发组合策略,以在临床环境中预防或克服抗性。
**引言**
癌症仍然是全球主要的死亡原因之一。治疗格局已经由于多种治疗方法的出现而发生了深刻的变化,包括传统的化疗、分子靶向治疗,以及最近的癌症免疫治疗。化疗作为数十年的系统治疗基石,利用细胞毒性药物通过DNA损伤、微管动力学抑制和核酸代谢干扰等机制来消灭快速分裂的肿瘤细胞。[1] 靶向治疗通过特异性抑制致癌驱动突变(如表皮生长因子受体EGFR、间变性淋巴瘤激酶ALK、Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物KRAS和人类表皮生长因子受体2 HER2)开创了精准肿瘤学时代,在特定的分子亚群中显著改善了患者的治疗效果。免疫治疗,特别是针对程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)/程序性细胞死亡配体1(PD-L1)和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)的免疫检查点抑制剂(ICIs),通过重新激活宿主的抗肿瘤免疫反应,在多种恶性肿瘤的患者中显示出前所未有的持久反应。[2,3] 尽管取得了这些显著进展,所有这些癌症疗法的长期效果都受到几乎不可避免的获得性抗性发展的严重限制,即最初对治疗有反应的肿瘤最终会复发并进展。这代表了一个巨大的临床挑战,大约60-80%的癌症患者在化疗后会出现获得性抗性,[4,5] 而对免疫治疗和靶向治疗有反应的患者中也有很大比例会因疾病进展而失效。获得性抗性的机制非常复杂,可以大致分为肿瘤细胞内部因素和由肿瘤微环境(TME)介导的外部因素。对于化疗,主要的内部因素包括增强的DNA修复能力、腺苷三磷酸(ATP)结合盒(ABC)药物外排转运蛋白的过表达、表观遗传修饰、谱系可塑性和代谢重编程;外部因素则由肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和缺氧等TME成分促进。在免疫治疗中,内部抗性涉及抗原呈递缺陷和干扰素-γ(IFN-γ)信号传导、新抗原耗竭、表观遗传重塑、致癌通路激活以及胶原蛋白屏障的形成;关键的外部因素包括T细胞耗竭和替代性检查点的上调,以及调节性T细胞(Tregs)、TAMs和髓系来源的抑制细胞(MDSCs)在代谢不利TME中的免疫抑制活性。针对靶向治疗,抗性通常来源于靶点内的二次突变、靶点外的旁路通路激活、表型转变,以及涉及trefoil因子3(TFF3)或烟酰胺N-甲基转移酶(NNMT)的独特机制,HER2靶向治疗还面临受体改变和补偿性信号传导的额外抗性。理解这些复杂且异质性的机制对于制定克服获得性抗性的策略至关重要。
**化疗获得性抗性的机制**
自1940年以来,化疗一直是肿瘤治疗的支柱,在长达八十年的临床应用中,它继续作为多种恶性肿瘤(包括肺癌、乳腺癌和卵巢癌)的一线标准治疗。[6] 然而,化疗抗性是一个主要的临床障碍,大约60-80%的患者在开始治疗后会出现获得性抗性,导致治疗效果显著减弱。[7] 机制研究表明,抗性包括复杂的、多方面的生物学过程,涉及肿瘤细胞内部的程序和微环境介导的保护性调节。前者包括药物外排泵(如ABC转运蛋白)的异常过表达、DNA损伤修复能力的增强、凋亡途径的失活以及上皮-间质转化(EMT)。后者包括肿瘤微环境提供的保护机制,如基质细胞相互作用、免疫抑制性生态位的形成和血管异常。[4,5] 澄清这些机制对于开发抗性逆转策略和提高化疗效果至关重要。
**免疫治疗的获得性抗性机制**
化疗药物(如基于铂的药物和烷化剂)主要通过引起DNA损伤来诱导肿瘤细胞死亡。然而,肿瘤细胞可以通过激活高效的DNA修复机制来对抗这种损伤,从而导致化疗抗性。DNA修复系统与抗性的发展密切相关,主要机制包括核苷酸切除修复(NER)、碱基切除修复(BER)、错配修复(MMR)、同源重组修复(HR)和非同源末端连接(NHEJ)。NER是一个重要的DNA修复机制。在化疗中,NER的激活可能会削弱药物效果并导致抗性。例如,基于铂的药物通过形成DNA交联来杀死癌细胞,而NER可以修复这些交联,从而减少药物的毒性。[8] NER的过度激活与包括卵巢癌和非小细胞肺癌(NSCLC)在内的多种癌症的化疗抗性相关。[9] BER主要修复单碱基DNA损伤。化疗药物如甲基磺酸盐和硝基脲通过引起DNA烷基化损伤来杀死癌细胞,但BER机制可以有效修复这种损伤,从而降低化疗药物的疗效。在NSCLC中,BER机制中关键蛋白(如APE1)的过表达与化疗抗性相关,抑制APE1活性可以显著提高NSCLC细胞对基于铂的化疗药物的敏感性。[10] 在乳腺癌和卵巢癌中,抑制BER途径中的关键蛋白(如PARP1)可以提高癌细胞对化疗药物的敏感性。[11] 在胶质母细胞瘤中,增强的BER机制与替莫唑胺抗性相关,而PARP1的过表达与抗性增加有关。[12] MMR机制是一种在DNA复制后修复错配碱基对以维持基因组稳定性和完整性的机制。MMR系统由多种蛋白质组成,包括MutL同源物(MLH1)、MLH3、MutS同源物(MSH2)、MSH3、PMS1和PMS2,它们通过修复错配碱基对来维持基因组稳定性。[13] 在NSCLC中,错配修复基因的缺陷(特别是hMLH1)与顺铂抗性相关。5-氮杂胞苷-CdR去甲基化治疗可以恢复hMLH1的表达,并增强顺铂对耐药细胞的抑制效果。[14,15] 在结直肠癌中,MMR缺陷与微卫星不稳定(MSI)相关,MSI-H患者对5-氟尿嘧啶(5-FU)为基础的化疗无临床益处。MMR系统的功能状态通过涉及DNA损伤识别和修复的复杂机制影响化疗敏感性。[16] HR是一种高保真度的DNA双链断裂修复机制,其激活可能导致化疗抗性。HR关键蛋白(如BRCA1、BRCA2、RAD51)的突变或缺失会导致HR缺陷,使癌细胞对基于铂的药物和PARP抑制剂(PARPi)更加敏感。在卵巢癌中,具有BRCA1/2基因突变的肿瘤细胞对基于铂的药物和PARPi更敏感,但一些BRCA1/2突变的肿瘤细胞通过二次突变恢复HR功能,导致对基于铂的药物和PARPi的抗性。[17] 在结直肠癌中,具有HR突变(HR-MUT)的患者在化疗后的肿瘤转移风险较低,HR-MUT是化疗预后的独立预测因子,其对各种化疗药物的半数抑制浓度(IC50)值显著低于HR野生型(HR-WT),表明更高的化疗敏感性。[18] NHEJ是一种快速但容易出错的DNA双链断裂修复机制。NHEJ关键蛋白(如DNA依赖性蛋白激酶DNA-PKcs、Ku自身抗原70/80(Ku70/Ku80)和X射线修复互补蛋白4(XRCC4)的过度激活可以快速连接断裂的DNA末端,尽管准确性较低,但在电离辐射或DNA双链断裂诱导剂治疗后可促进肿瘤存活,并与放疗抗性和对多柔比星等药物的化疗抗性相关。[19,20] 在前列腺癌、NSCLC和肝细胞癌中,DNA-PKcs的过度激活可以在放疗或DNA双链断裂诱导剂治疗后促进肿瘤存活,导致治疗抗性。[21-23] 胶质母细胞瘤(GBM)干细胞上调凋亡拮抗转录因子(AATF)以激活NHEJ途径来修复DNA损伤并促进抗性。[24] ABC转运蛋白是介导化疗药物依赖性外排的膜整合蛋白,从而导致化疗抗性。ABC转运蛋白(如P-糖蛋白(P-gp、ABCB1)、多重耐药相关蛋白(MRPs、ABCC)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP、ABCG2)的过表达与细胞内药物浓度降低和药物疗效下降相关,从而导致化疗抗性。[25] P-gp可以将多种结构不同的抗癌药物外排,从而减少其细胞内积累并导致多重耐药性(MDR)。[26] MRP可以将谷胱甘肽结合的药物外排,从而降低这些药物在细胞内的浓度,导致NSCLC和结直肠癌的化疗抗性。[27,28] BCRP可以将多种抗癌药物外排,从而降低它们的细胞内浓度,导致化疗抗性。[29,30] 化疗抗性通常由多种谱系可塑性机制介导,包括鳞状分化、EMT和癌干细胞(CSCs)的富集,这些机制使肿瘤细胞能够逃避细胞毒性效应。谱系可塑性——细胞在不同分化状态之间转换的能力——是一个高度调控的开发程序,在肿瘤发生和治疗压力下会异常失调。这种失调允许恶性细胞利用细胞可塑性,动态重组转录网络以适应化疗引起的压力,最终促进生存和获得性抗性。[31] 在肌肉侵袭性膀胱癌中,Wang等人[32] 发现化疗驱动分化不良的肿瘤发生半鳞状化,鉴定出一种新的谱系可塑性介导的获得性化疗抗性机制。针对半鳞状化耐药肿瘤中的关键调节因子cathepsin H(CTSH)可诱导终末鳞状分化和焦亡,建立分化疗法作为一种可行的策略。机制上,CTSH的抑制激活了肿瘤坏死因子(TNF)途径,这是终末分化和焦亡所必需的。类似地,胃鳞状细胞癌中EZH2的丢失通过减少组蛋白H3第27位点(H3K27me3)的三甲基化来抑制转录因子AP-2 gamma(TFAP2C),驱动鳞状细胞转分化和化疗抗性;CRISPR介导的TFAP2C破坏可以逆转这些表型,确立表观遗传调控谱系可塑性作为一种保守的治疗脆弱性。[33] 此外,EMT也是导致化疗抗性的关键因素。布兰潘(Blanpain)团队的研究揭示,小Ras同源家族成员(RHO)鸟苷三磷酸酶(GTPase)Ras同源家族成员J(RHOJ)是EMT相关耐药性的关键介质。[34] 在经历EMT的肿瘤细胞中,RHOJ通过调节细胞核内的肌动蛋白聚合来修复化疗诱导的DNA损伤并维持DNA复制,从而对顺铂(cisplatin)和5-FU等药物产生耐药性。[35] 这突显了靶向RHOJ作为克服EMT相关化疗耐药性的新策略的潜力。CSCs是肿瘤内部的一类具有高度可塑性和治疗抗性的细胞亚群,它们通过以下特征促进化疗耐药性:活跃的ABC转运蛋白能够将药物排出细胞外,强大的DNA损伤修复能力,缓慢的细胞周期进展,以及高度激活的自我更新相关通路,如磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT/mammalian target of rapamycin (mTOR)、wingless/integrated (Wnt)/β-连环蛋白(β-catenin)和Hedgehog通路。[36]
**表观遗传修饰在肿瘤化疗耐药性中的作用**
近年来,表观遗传修饰在肿瘤化疗耐药性中的作用受到了越来越多的关注。表观遗传修饰,包括DNA甲基化和组蛋白修饰,不仅调控与化疗耐药性相关的基因表达,还影响肿瘤微环境的组成和功能,从而促进耐药性的发生。
**DNA甲基化**
DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,主要发生在CpG二核苷酸的胞嘧啶残基上。DNA甲基化通常与基因沉默相关,特别是当启动子区域的过度甲基化抑制肿瘤抑制基因的表达时,会促进肿瘤发生和化疗耐药性。例如,在乳腺癌和卵巢癌中,BRCA1基因启动子的过度甲基化导致其沉默,这与对铂基药物和PARPi的耐药性有关。[37] 此外,在卵巢癌中,DNA甲基化与顺铂耐药性相关的基因表达变化有密切研究。[38] DNMT家族在DNA甲基化过程中起关键作用,DNMT1、DNMT3A和DNMT3B等成员的异常表达与化疗耐药性密切相关。研究表明,在胶质母细胞瘤干细胞中,DNMT1与CD133之间的相互作用可以抑制DNMT1的核转运,维持胶质母细胞瘤干细胞的自我更新和致瘤能力,从而增强对化疗药物替莫唑胺(temozolomide)的耐药性。[39] 在非小细胞肺癌(NSCLC)中,IGFBP-3的过度甲基化导致其表达丧失,这与顺铂耐药性相关。[38] Ten-eleven转位基因1(TET1)通过去甲基化vimentin启动子来促进卵巢癌的顺铂耐药性。[40]
**组蛋白修饰**
组蛋白修饰包括乙酰化和甲基化等多种类型,它可以改变染色质结构,从而影响基因表达和化疗耐药性。组蛋白修饰酶的异常表达和活性变化在化疗耐药性中起着重要作用。例如,组蛋白去乙酰化酶(HDACs)可以从组蛋白上去除乙酰基团,使染色质结构紧缩并抑制基因转录。NSCLC和黑色素瘤中的HDAC6可以增强EGFR和tubulin β3的稳定性,减少细胞凋亡,从而增强化疗耐药性。[41] 组蛋白甲基转移酶(HMTs)和组蛋白去甲基化酶(HDMTs)的异常也与化疗耐药性密切相关。重要的HMT EZH2在卵巢癌中过度表达时可以激活细胞存活通路并促进顺铂耐药性。[42] 在乳腺癌中,LSD1的高表达与癌干细胞的自我更新能力增强有关,从而增加了对多柔比星(doxorubicin)的耐药性。[43]
**非编码RNA(ncRNAs)**
ncRNAs是一类不编码蛋白质的RNA分子,包括小核仁RNA(snoRNAs)、PIWI相互作用RNA(piRNAs)、微小RNA(miRNAs)和长非编码RNA(lncRNAs)。它们在化疗耐药性中发挥多种作用。miRNAs如miR-155和miR-21可作为癌基因,促进肿瘤发生和耐药性。miR-155在多种癌症中高表达,通过靶向肿瘤抑制基因抑制细胞凋亡并促进细胞增殖,从而导致耐药性。lncRNAs通过与蛋白质、DNA或RNA相互作用影响基因表达和细胞功能。例如,在卵巢癌中,lncRNA MCF2L-AS1激活IGF2/MEK/ERK通路,降低卵巢癌细胞对顺铂的敏感性。[44] 在食管癌中,lncRNA EMS与WTAP蛋白相互作用,抑制miR-758-3p的表达,导致顺铂耐药性。[45] piRNAs与PIWI蛋白相互作用,沉默转座子,调节基因表达和DNA甲基化,从而影响化疗耐药性。例如,piRNAs的异常表达与多种癌症中肿瘤细胞的增殖和耐药性有关。snoRNAs参与核糖体RNA的修饰和剪接,其异常表达与多种癌症的发生和耐药性相关。例如,在胆管癌中,snoRNAs通过修饰核糖体RNA来调节肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。[46]
**染色质重塑**
染色质重塑是指在各种因素影响下染色质结构的动态变化,以调节基因表达。染色质重塑复合物通过改变核小体的位置、组成或结构来影响转录因子和RNA聚合酶对基因的可及性。在化疗耐药性中,异常的染色质重塑可导致与耐药性相关的基因异常表达。例如,SWI/SNF染色质重塑复合物的突变或失活与多种癌症的耐药性相关,其功能障碍会影响细胞对化疗药物的敏感性。[47] SWI/SNF复合物通过改变染色质的可及性来调节基因表达。在某些癌症中,SWI/SNF复合物的突变或失活会导致更紧凑的染色质结构,从而抑制耐药性基因的表达。[48]
**代谢重编程**
除了这些因素外,肿瘤细胞的代谢重编程也在化疗耐药性中起着关键作用。代谢重编程不仅为肿瘤细胞的生长和增殖提供所需的能量和生物合成前体,还通过调节细胞内氧化还原状态和信号通路来增强肿瘤细胞对化疗药物的耐受性。糖酵解通路的上调为细胞提供ATP,并产生核苷酸、氨基酸和脂质合成所需的中间产物,从而增强化疗耐药性。例如,在乳腺癌中,肿瘤细胞对糖酵解的偏好有助于它们在化疗压力下的生存。在T细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)中,PI3K/AKT信号通路驱动的从谷氨酰胺分解代谢向糖酵解的转变与耐药性相关。[49] 脂肪酸代谢在化疗耐药性中也起着重要作用,增加的脂肪酸代谢产物为三羧酸(TCA)循环提供能量并增强氧化磷酸化(OXPHOS)。[50] 此外,代谢重编程通过调节细胞内氧化还原状态和信号通路来增强肿瘤细胞对化疗药物的耐受性。在小细胞肺癌(SCLC)中,耐药细胞依赖美法仑酸(mevalonate)–香叶基香叶基二磷酸(GGPP)代谢通路,通过上调GGPP合成酶1(GGPS1)来增强RAB7A的活性,维持活跃的自噬过程,从而清除化疗诱导的氧化应激、DNA损伤和错误折叠的蛋白质,进而增强肿瘤细胞对化疗的耐受性。[51]
**化疗耐药性的外在机制**
化疗耐药性的外在机制主要与肿瘤微环境有关。肿瘤微环境中的细胞,如CAFs、TAMs和内皮细胞,通过分泌细胞因子、趋化因子和代谢产物以及重塑细胞外基质(ECM)来促进耐药性。CAFs是肿瘤微环境中的关键细胞类型,可以通过改变肿瘤微环境间接促进耐药性。[52] 在胰腺癌中,CAFs通过分泌IL-6等细胞因子和外泌体来增强肿瘤细胞的耐药性。在肺癌中,CAFs通过分泌血管内皮生长因子(VEGF)和各种信号分子来促进肿瘤血管生成和耐药性。[53]
TAMs也可以通过多种途径增强肿瘤细胞对化疗药物的耐受性。TAMs可以分泌多种细胞因子,如白细胞介素(IL)6,激活肿瘤细胞中的信号通路(如STAT3通路),从而上调抗凋亡蛋白BCL-2的表达,降低细胞对化疗药物的敏感性。[54] 此外,TAMs还可以分泌抗凋亡因子,如IL-10,抑制Fas/FasL介导的凋亡,保护肿瘤细胞免受化疗药物的细胞毒性作用。[55] 而且,TAMs与癌干细胞之间的相互作用可以富集内在耐药的细胞亚群,进一步加剧耐药性。TAMs促进耐药性的机制在不同类型的癌症中有所不同。例如,在卵巢癌中,TAMs通过其极化状态和上调多药耐药基因(如ABCB1和SLC7A11)的表达来影响耐药性。在肝细胞癌中,TAMs通过诱导肿瘤细胞的自噬来增强耐药性。[56] 在肺癌中,TAMs通过分泌IL-6和IL-8等细胞因子来促进肿瘤细胞的迁移和侵袭,同时增加肿瘤细胞对EGFR抑制剂的耐药性。[55]
此外,肿瘤细胞通过激活一系列促血管生成因子(如HIFs、VEGF、血小板衍生生长因子(PDGF)和基质金属蛋白酶(MMPs)来适应缺氧和营养匮乏的条件,从而促进新血管的形成。[57] 然而,这些新形成的血管通常结构异常,导致血管通透性增加和淋巴引流障碍,进一步加剧肿瘤微环境的缺氧状态。[58] 缺氧通过激活HIF-1α来上调多种促血管生成因子的表达,促进肿瘤细胞的存活和增殖。HIF-1α不仅促进VEGF的表达,还通过调节代谢通路和与细胞存活和迁移相关的基因表达来增强耐药性。[59] 此外,缺氧激活Akt等信号通路,抑制凋亡并进一步增强肿瘤细胞的耐药性。[60] 缺氧环境中的内皮细胞释放促血管生成因子,如VEGF和基本成纤维细胞生长因子(bFGF),促进新血管的形成,从而维持肿瘤生长和耐药性。[61] 这些促血管生成因子不仅促进内皮细胞的增殖和迁移,还促进异常血管的形成,进一步加剧缺氧和耐药性。[62] 在肿瘤微环境中,缺氧和血管生成之间的相互作用形成了一个恶性循环:缺氧诱导的血管生成暂时缓解了肿瘤的缺氧状态,但新形成的血管功能异常,进一步加剧了缺氧和耐药性。[62] 因此,针对缺氧和血管生成的联合治疗策略可能为克服耐药性提供新的途径。化疗耐药性的外在机制涉及肿瘤微环境中的多种细胞和分子因素,它们以复杂的方式相互作用,影响肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。肿瘤微环境中的细胞通过分泌细胞因子、趋化因子、外泌体和代谢产物以及重塑ECM来促进耐药性。
**结论**
化疗耐药性是癌症治疗中的一个重大挑战,其机制复杂多样,涉及肿瘤细胞内部因素和肿瘤微环境之间的相互作用。[图1] 这些因素通过复杂的信号通路和分子机制共同增强了肿瘤细胞对化疗药物的耐受性,导致治疗失败和疾病进展。
**图1:化疗获得性耐药性的机制总结**
**内在机制**:DNA损伤修复激活、ABC转运蛋白介导的药物外排、谱系可塑性(鳞状分化、EMT、CSC富集)以及代谢/表观遗传重编程。
**外在机制**:CAFs/TAMs分泌的细胞因子激活Survival通路,以及缺氧驱动的异常血管生成形成保护性微环境。
ABC:ATP结合盒转运蛋白;ACCP:乙酰辅酶A羧化酶;BCRP:乳腺癌耐药蛋白;CAFs:癌症相关成纤维细胞;CSC:癌干细胞;CTSH:组织蛋白酶H;EMT:上皮-间质转化;EpCAM:上皮细胞粘附分子;FASN:脂肪酸合酶;FAT:脂肪酸转移酶;HK:己糖激酶;HIF-1α:缺氧诱导因子1-α;IL-6:白细胞介素-6;IL-10:白细胞介素-10;KRT17:角蛋白17;LDHA:乳酸脱氢酶A;MRP:多药耐药相关蛋白;NRP1:神经节蛋白-1;OXPHOS:氧化磷酸化;PFK:磷酸果糖激酶;P-gp:P-糖蛋白;SOX2:SRY-Box转录因子2;STAT3:信号转导子和转录激活剂3;TAM:肿瘤相关巨噬细胞;TCA:三羧酸;TGF-β:转化生长因子β;TP63:肿瘤蛋白p63;TWIST1:Twist家族bhlh转录因子。
**免疫疗法的获得性耐药机制**
免疫疗法,特别是免疫检查点抑制剂(ICIs),如PD-1/PD-L1和CTLA-4抑制剂,已成为多种晚期癌症的标准治疗方法。这些疗法通过阻断T细胞表面的抑制性信号并恢复其识别和攻击肿瘤细胞的能力,诱导持久的抗肿瘤免疫反应。自2011年首个CTLA-4抑制剂获批用于黑色素瘤以来,ICIs已广泛应用于多种恶性肿瘤的治疗,包括NSCLC、肾细胞癌(RCC)、尿路上皮癌(UC)和头颈部鳞状细胞癌(HNSCC),显著提高了部分患者的生存率。[2,3]
随着免疫疗法在肿瘤学中的广泛应用,越来越多的证据表明获得性耐药性是治疗失败的主要原因。一项涉及1201名接受PD-1抑制剂治疗的NSCLC患者的研究显示,约61%的初始响应者最终出现了获得性耐药性。[63] 不同肿瘤类型的获得性耐药率各不相同。例如,在黑色素瘤中,大约39%的患者在5年内出现疾病进展。[64] 此外,获得的耐药性与初始反应率呈负相关。例如,初始反应率较高的肿瘤类型往往具有较低的获得耐药性率。[65] 目前的研究主要将免疫疗法获得的耐药性机制分为两大类:肿瘤细胞内在因素和肿瘤细胞外在因素。内在因素主要指肿瘤细胞本身的基因、表观遗传学和信号通路的变化;而外在因素涉及肿瘤微环境(TME)中多种细胞成分和代谢状态的变化。以下部分将系统地从这两个角度阐述这些机制和研究进展[图2]。
图2:免疫疗法获得耐药性的机制总结。左侧,粉色框:肿瘤细胞内在的免疫抵抗机制包括IFN-γ信号通路的丢失、抗原呈递机制的下调、抗原丢失、表观遗传学修饰、致癌通路的激活以及通过肿瘤细胞生成的胶原蛋白形成的物理屏障。右侧,蓝色框:外在的免疫抵抗机制包括额外抑制性检查点的上调、癌相关纤维细胞(CAFs)的免疫抑制作用、VEGF的作用以及各种免疫抑制性免疫细胞的活性。
肿瘤细胞内在机制
肿瘤细胞通过各种内在机制适应免疫压力,以逃避免疫消除。这些机制包括抗原呈递缺陷、信号通路异常、表观遗传学重编程等。
IFN-γ信号传导功能障碍
IFN-γ是免疫反应中的关键细胞因子,主要由活化的T细胞和自然杀伤(NK)细胞分泌,通过Janus激酶-信号转导子和转录激活因子(JAK-STAT)信号通路激活下游基因,从而促进抗原呈递、免疫细胞激活和肿瘤细胞凋亡。异常的IFN-γ信号传导是导致免疫疗法获得耐药性的因素之一。Danish等人[63]发现,在非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,对免疫检查点抑制剂(ICI)的耐药性与持续但功能失调的IFN-γ信号通路密切相关。对1201名患者的临床队列分析显示,在获得耐药性的肿瘤中,IFN-γ反应基因显著上调或保持稳定。转录组分析显示,在获得耐药性的肿瘤中IFN-γ信号通路持续激活,但伴随着CD8+ T细胞耗竭标志物的上调,表明虽然存在IFN-γ信号,但其功能失调。小鼠模型进一步验证了慢性IFN-γ刺激可以诱导肿瘤细胞对ICI的耐药性,并伴有T细胞耗竭。IFN-γ受体由干扰素γ受体(IFNGR)1(α亚基)和IFNGR2(β亚基)组成。Wan等人[66]发现,IFNGR的翻译后修饰如泛素化和棕榈酰化可能导致其内吞和降解,进一步损害IFN-γ信号传导,从而导致免疫疗法耐药性。多项研究表明,JAK1或JAK2的功能丧失突变是导致黑色素瘤和NSCLC等肿瘤对ICI耐药性的重要机制。例如,Zaretsky等人[67]报告在接受抗PD-1治疗后进展的黑色素瘤患者中存在JAK1或JAK2的截短突变,这导致IFN-γ信号通路中断。这些突变通常伴随着野生型等位的丢失,使得肿瘤细胞对IFN-γ无反应,从而导致MHC-I和PD-L1表达的丢失,从而逃避免疫识别。IFN-γ诱导数百种干扰素刺激基因(ISGs)的表达,这些基因在肿瘤免疫中具有双重作用:一方面促进免疫激活,另一方面可能介导免疫抑制。肿瘤细胞可以通过表观遗传学重编程和特定的调节机制优先表达免疫抑制性ISGs并沉默免疫激活性ISGs。此外,慢性IFN-γ刺激可能导致肿瘤细胞对IFN-γ信号传导的“脱敏”,其特征是基线时ISGs的表达增加但对再次的IFN-γ刺激反应减弱。[68]
抗原呈递缺陷
抗原呈递是T细胞识别和杀死肿瘤细胞的关键步骤,主要依赖于细胞表面MHC-I分子的表达。β-2微球蛋白(B2M)是MHC-I复合体的重要组成部分,负责其结构稳定和肽 loading。B2M基因的功能丧失突变或缺失可能导致肿瘤细胞表面MHC-I分子的表达显著减少或完全丢失,使肿瘤细胞能够逃避免疫监视。在基线肿瘤中,B2M突变较为罕见。Hira等人[69]在240例NSCLC患者的治疗前组织样本中仅发现1例(0.4%)具有双等位B2M改变,表明B2M突变不是内在耐药性的主要机制。多项临床研究表明,B2M突变是获得ICI耐药性的重要机制。例如,Sade-Feldman等人[70]分析了17例对ICI耐药的黑色素瘤患者,发现5例(约29%)具有B2M突变或杂合性丢失(LOH),并伴有蛋白质表达的丢失,表明B2M失活与临床ICI耐药性之间存在强相关性。Julia等人[71]发现在25例转移性黑色素瘤患者中的17例(35%)耐药样本中,6例携带B2M等位基因的功能丧失突变。Biagio等人[72]在79例(6.3%)对ICI治疗产生耐药性的NSCLC患者中发现了B2M突变;这些突变在化疗或靶向治疗对照组(总共138例患者)中不存在,表明B2M突变与ICI耐药性密切相关。此外,Middha等人[73]发现182例微卫星不稳定高(MSI-H)结直肠癌(CRC)患者中有24%具有B2M突变,表明这种机制在多种癌症类型中普遍存在。
肿瘤细胞形成的物理屏障
肿瘤细胞合成胶原蛋白以形成物理屏障是获得ICI耐药性的新的细胞内在机制。Wang等人[74]构建了一个免疫完全的NSCLC模型,有效模拟了从对PD-1抗体治疗的反应到临床患者复发和获得耐药性的整个过程。通过单细胞RNA测序、蛋白质组学和电子显微镜分析,发现耐药肿瘤细胞高度表达多种胶原蛋白。肿瘤细胞分泌的COL3A1和COL6A1形成了两种类型的物理屏障:COL3A1形成了类似城堡的屏障,包围肿瘤细胞簇,防止T细胞侵入肿瘤;COL6A1形成了类似盔甲的屏障,包裹单个肿瘤细胞,保护它们免受T细胞的直接攻击。这种机制由转化生长因子beta(TGF-β)信号通路的上调驱动,敲除Tgfbr1显著降低了这两种胶原蛋白的表达。用胶原酶处理或双重基因敲除(Col3a1/Col6a1)显著恢复了T细胞的渗透和杀伤能力,逆转了耐药表型。临床样本验证表明,NSCLC患者中COL3A1和COL6A1的高表达与ICI治疗耐药性和不良预后显著相关。在胰腺导管腺癌(PDAC)中,Chen等人[75]证实,癌细胞特异性产生的胶原I(Col1)三聚体通过与受体整合素α3β1结合,不仅直接促进肿瘤增殖和存活,还通过形成免疫抑制性微环境(包括肿瘤内厌氧拟杆菌的富集、T细胞渗透减少)从而显著增强PD-1免疫检查点抑制剂的耐药性。特异性敲除这种胶原可将肿瘤内微生物群转变为以微需氧Campylobacterales为主的状态,显著增强了CD4+和CD8+ T细胞的渗透和激活,从而成功逆转了免疫抑制状态,使之前耐药的PDAC对PD-1治疗产生反应。这揭示了联合治疗中针对Col1三聚体-整合素α3β1轴的潜力,以克服免疫疗法耐药性。
致癌信号通路
致癌信号通路的异常激活或失活是获得免疫疗法耐药性的重要机制。PTEN缺乏、WNT/β-cyclin通路的激活和MAPK通路的过度激活可以通过改变细胞因子分泌、免疫细胞渗透和T细胞功能来塑造免疫抑制性微环境,从而介导免疫治疗耐药性。PTEN是一个重要的肿瘤抑制基因。其丢失会激活PI3K信号通路,上调免疫抑制性细胞因子的表达,并显著降低效应T细胞中的关键细胞因子水平,最终导致CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)对肿瘤的渗透减少,无法有效抵抗肿瘤。临床案例也支持这一机制:一名子宫平滑肌肉瘤患者最初对pembrolizumab反应良好,但在获得耐药性后出现了双等位PTEN丢失。[76] 类似地,双等位PTEN丢失也与黑色素瘤患者的ICI耐药性相关。[77]
Wnt/β-连环蛋白通路的异常激活通过多种机制导致免疫抑制性TME的形成,包括促进免疫抑制性细胞因子的产生、抑制树突状细胞(DCs)的招募、减少CD8+ T细胞渗透以及增强调节性T细胞的功能。Spranger等人[78]发现β-连环蛋白的稳定表达导致CCL4趋化因子表达减少,影响CD103+ DCs的招募,最终阻止T细胞有效渗透肿瘤。在黑色素瘤患者中,高β-连环蛋白表达与免疫治疗反应差相关。[77]
MAPK信号通路的过度激活在许多癌症中很常见,可以促进免疫抑制性因子如VEGF和IL-8的分泌,抑制T细胞招募和功能。此外,其他与增殖相关的通路如PI3K/AKT、NOTCH和c-MYC也在免疫疗法耐药性中起重要作用。例如,FBXW7突变可以影响细胞因子信号传导和dsRNA感应,减少CD8+ T细胞渗透,并降低对PD-1治疗的反应。[79] STK11(LKB1)突变通过增加中性粒细胞的招募和IL-6表达,形成免疫抑制性TME,这与NSCLC患者对ICI的反应差相关;IL-6阻断可以部分逆转这种效果。[80]
表观遗传学修饰
免疫治疗期间肿瘤细胞的表观遗传学重塑是获得耐药性的重要原因。DNA甲基化通过调节免疫检查点分子和趋化因子表达,可导致ICI耐药性。例如,在胶质母细胞瘤中,EZH2/H3K27me3/DNMT1复合体介导AP-2α基因的甲基化,抑制其转录活性,进而上调PD-L1表达,帮助肿瘤细胞逃避免疫攻击。[81] 在肝细胞癌(HCC)模型中,CXCL9和CXCL10启动子的超甲基化导致表达减少和T细胞渗透减少,从而增强对ICI的耐药性。[82]
组蛋白修饰可以直接调节PD-L1表达和T细胞功能。在多种癌症中,HDACs常常过度活跃,通过去除组蛋白乙酰化修饰导致染色质压缩,异常沉默关键基因的表达,包括抑制增殖、促进凋亡或修复DNA损伤的基因。沉默这些基因使癌细胞无限增殖和存活。此外,HDACs可以通过上调免疫检查点和激活免疫抑制细胞来塑造免疫抑制性微环境,从而导致免疫疗法耐药性。[83]
RNA修饰通过调节免疫相关基因的稳定性影响免疫治疗反应。METTL3的下调促进CD70 mRNA的去甲基化,增加免疫抑制性Tregs和耗竭T细胞的数量,从而增强耐药性。[84]
肿瘤细胞新抗原的丢失
在ICI治疗后获得耐药性的患者中,肿瘤细胞新抗原的丢失尤为明显。研究表明,在治疗期间,肿瘤细胞可以通过选择性减少或沉默肿瘤相关抗原的表达来削弱T细胞激活信号,从而导致PD-1/PD-L1抗体的疗效降低。例如,Anagnostou等人[85]对42名接受抗PD-1治疗的非小细胞肺癌(NSCLC)患者进行了配对活检(治疗前后的活检),发现4名患者在治疗后失去了多个被认为在耐药肿瘤中具有强免疫原性的新抗原。体外实验进一步证实,这些丢失的新抗原肽能够诱导患者体内的T细胞克隆扩增,表明它们是免疫反应的关键靶点。这一机制不仅解释了为什么一些最初反应良好的患者会在后期复发,还提示新抗原的动态变化是影响免疫疗法长期效果的关键因素。
肿瘤细胞外机制
除了肿瘤细胞自身的适应性变化外,肿瘤微环境(TME)在获得性免疫治疗抵抗中起着关键作用。TME由多种细胞成分组成,如免疫细胞、成纤维细胞、内皮细胞,以及非细胞因子,如细胞因子、代谢产物和微生物群。通过这些元素的动态相互作用,它们共同促进了免疫抑制状态的形成和维持。以下部分系统地阐述了这些外在因素在获得性免疫治疗抵抗中的具体机制。
T细胞
作为肿瘤免疫治疗的核心效应细胞,T细胞的功能状态直接影响治疗反应和药物耐药性。与T细胞相关的抵抗机制主要包括T细胞耗竭、其他免疫检查点分子的 compensatory upregulation(补偿性上调),以及由调节性T细胞(Tregs)介导的免疫抑制微环境。这些机制共同导致T细胞再活化受损和抗肿瘤免疫反应失败,最终导致免疫逃逸和治疗抵抗。
T细胞耗竭
T细胞效应功能的耗竭及其相关的不可逆表观遗传变化是获得性免疫治疗抵抗的重要机制。尽管一些患者最初对PD-1/PD-L1阻断有反应,但大多数最终会出现疾病进展。根本原因是TME中的持续抗原刺激导致抗原特异性CD8+ T细胞的功能耗竭,其表观遗传状态发生不可逆变化,限制了它们的再活化能力。例如,Wherry等人[86]在研究黑色素瘤和NSCLC等实体瘤时发现,从患者体内分离出的肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)表现出典型的耗竭表型,包括抑制性受体(如PD-1、TIM-3、LAG-3)的高表达,同时效应分子(如IFN-γ和TNF-α)的分泌显著减少,以及增殖能力下降。表观遗传测序显示,耗竭的T细胞(TEX)建立了与效应T细胞(TEFF)和记忆T细胞(TMEM)不同的独特且稳定的染色质可及性状态。这种表观遗传“锁定”效应意味着即使通过PD-1通路阻断暂时缓解抑制,也无法将这些细胞重新编程为具有持久记忆和再攻击能力的功能性T细胞。因此,在持续抗原暴露下,这些T细胞容易再次进入耗竭状态(再耗竭),从而介导临床上的获得性抵抗[87]。因此,T细胞耗竭不仅是肿瘤免疫逃逸的核心机制,也是实现当前免疫疗法长期疗效的主要障碍。
免疫检查点的 compensatory upregulation
在免疫压力下,肿瘤可以通过其他免疫检查点分子的补偿性上调来抵抗治疗。例如,在一项关于肺腺癌的研究中,Koyama等人[88]发现,在接受抗PD-1抗体治疗的小鼠模型以及两名NSCLC患者中,肿瘤微环境中的T细胞中免疫检查点分子(如TIM-3、LAG-3和CTLA-4)的表达显著升高,这些分子的上调维持了T细胞功能的抑制,从而促进了获得性抵抗。Woo等人[89]在三种肿瘤模型(B16黑色素瘤、MC38结肠腺癌和Sa1N纤维肉瘤)中证明,肿瘤浸润淋巴细胞同时表达LAG-3和PD-1,抗LAG-3和抗PD-1抗体的联合使用可协同激活CD4+和CD8+ T细胞功能,显著抑制肿瘤生长并提高生存率,而单独阻断的效果有限。这些发现表明,多个检查点的共表达是获得性药物抵抗的重要外部机制之一,为临床联合免疫治疗策略提供了理论基础。
调节性T细胞
作为肿瘤微环境中的关键免疫抑制细胞群体,调节性T细胞(Tregs)是导致获得性免疫治疗抵抗的重要外部因素。多项研究表明,Tregs通过分泌免疫抑制细胞因子或通过直接的细胞间接触显著抑制CD8+ T细胞和CD4+ T细胞的激活和功能,从而降低免疫疗法的效果。例如,Sakaguchi团队在黑色素瘤患者中的研究发现,肿瘤浸润的Tregs高度表达IL-10和TGF-β,体外共培养实验证实这些因子抑制了自体肿瘤特异性T细胞的增殖和细胞因子分泌[90]。此外,在一项关于CRC的研究中,Saito等人[91]通过分析TILs中的FOXP3+CD4+ T细胞亚群,发现Tregs通过直接的细胞间接触抑制效应T细胞的功能,表明Tregs的富集与抗肿瘤免疫反应的减弱密切相关,进而影响免疫治疗反应,包括抗PD-1/PD-L1治疗。
癌症相关成纤维细胞(CAFs)
CAFs作为TME中最丰富的基质细胞群体,在介导免疫治疗抵抗中起关键作用。它们分泌多种免疫抑制因子,如TGF-β、IL-6、CXCL12,并重塑ECM(细胞外基质),形成物理和功能屏障,抑制抗肿瘤免疫反应并限制药物递送,从而显著降低免疫疗法的效果。CAFs是TME中免疫抑制因子的主要来源,是免疫治疗抵抗的核心调节因素。它们通过持续分泌多种免疫抑制细胞因子和趋化因子(尤其是TGF-β、IL-6、CXCL12等)直接干扰抗肿瘤免疫反应的多个方面。例如,Mariathasan等人[92]详细描述,在转移性尿路上皮癌患者中,肿瘤相关成纤维细胞中的TGF-β信号通路显著激活,通过建立物理屏障阻止CD8+ T细胞渗透到肿瘤实质中,从而导致PD-L1阻断的抵抗。IL-6通过激活JAK/STAT3通路促进肿瘤细胞增殖和上皮间质转化(EMT),进而降低自然免疫细胞(如NK细胞和DCs)的活性和功能,促进恶性肿瘤进展[93]。此外,CXCL12是CAFs分泌的另一种关键趋化因子。Orimo等人[94]利用人乳腺癌来源的CAFs与MCF-7-ras乳腺癌细胞在裸鼠模型中共移植,首次证明CAFs的高分泌 CXCL12促进肿瘤血管生成和生长,并通过结合CXCR4受体招募免疫抑制细胞,阻碍效应T细胞渗透到肿瘤核心区域。多项临床前研究表明,靶向CAF来源的因子可显著恢复肿瘤对免疫检查点抑制剂的敏感性,突显了CAFs在免疫治疗抵抗中的关键作用及其作为联合治疗靶点的潜力[95]。
重塑ECM形成物理和功能屏障
CAFs通过高表达ECM成分形成物理屏障,阻止免疫细胞渗透并介导肿瘤免疫治疗抵抗。Raghu团队指出,多项研究观察到在乳腺癌、胰腺癌和肺癌中ECM成分(如胶原、纤维连接蛋白和tenascin-C)的高表达,导致肿瘤间质纤维化和基质硬化,形成物理屏障,阻止免疫细胞渗透和功能发挥,并阻碍治疗药物的递送[96]。Yilv等人[96]在接受新辅助免疫检查点抑制剂联合化疗的NSCLC患者临床肿瘤样本中发现,化疗无反应者的肿瘤微环境中COL11A1+ CAFs显著富集,它们在肿瘤边界区域聚集,通过结合肿瘤细胞表面的DDR1受体促进I型、III型和XI型胶原纤维的沉积和排列,物理上阻碍了细胞毒性T细胞的渗透。该研究还发现,SPP1+巨噬细胞在肿瘤边界与COL11A1+ CAFs空间共定位,并通过SPP1-CD44配体-受体进行细胞间通信,进一步增强细胞外基质的重塑和胶原的分泌,共同构建了一个抑制性的物理和分子屏障,最终导致T细胞被排除在肿瘤区域之外。值得注意的是,这种由COL11A1+ CAFs和SPP1+巨噬细胞主导的免疫排斥机制也在黑色素瘤队列中被观察到,表明它可能是跨癌症类型的普遍抵抗机制。此外,CAFs通过表达α-平滑肌肌动蛋白和成纤维细胞激活蛋白(FAP)等标志物进一步巩固了耐药微环境,增强了基质的刚性和免疫排斥特性[97]。
血管内皮细胞
血管内皮细胞作为构成血管内壁的主要细胞类型,不仅维持肿瘤微环境中血管的结构完整性,还通过多种机制参与免疫调节。其异常功能已被认定为导致肿瘤免疫治疗抵抗的重要外部因素。多项研究表明,内皮细胞通过介导免疫细胞渗透受损和分泌免疫抑制因子来影响免疫治疗反应。
在获得性耐药肿瘤中,血管内皮细胞通过新生血管形成或血管选择性参与肿瘤血管系统的构建,这一过程通常伴随着血管结构的异常和功能障碍。研究表明,肿瘤血管系统的异常结构阻碍了免疫细胞的渗透。例如,Huang等人[98]在乳腺癌和黑色素瘤模型中证明,使用抗血管生成药物使血管正常化可以逆转这些异常结构,从而促进CD8+ T细胞渗透到肿瘤组织中并增强免疫疗法的效果。同样,在多种肿瘤模型中,下调内皮细胞表面粘附分子(如ICAM-1和VCAM-1)已被证实会损害T细胞对血管内皮的粘附和跨内皮迁移,形成所谓的“血管屏障”,为肿瘤提供免疫保护微环境,从而限制免疫疗法的效果[99]。
VEGF
血管内皮细胞通过分泌免疫抑制细胞因子参与介导获得性免疫治疗抵抗,其中VEGF在肿瘤免疫逃逸中的作用尤为关键。VEGF通过抑制DCs的成熟和阻碍抗原呈递来抑制抗肿瘤免疫反应。Gabrilovich等人[100]发现,人乳腺癌和结肠癌细胞系分泌的VEGF不仅抑制免疫反应,还抑制肿瘤对免疫的反应,并显示VEGF促进肿瘤血管生成,同时直接抑制从脐带血CD34+前体细胞分化出的DCs的成熟过程,损害其抗原呈递功能,从而影响T细胞的启动。该研究在体外证明,肿瘤细胞上清液中的VEGF通过与Flt1受体的结合干扰DCs的正常分化,导致细胞形态不成熟,MHC II类分子表达减少,以及抗原摄取受损。此外,Motz等人[101]使用多种实体瘤样本和小鼠肿瘤模型发现,肿瘤来源的VEGF-A与IL-10和前列腺素E2(PGE2)协同作用,使肿瘤血管内皮细胞特异性表达Fas配体(FasL),从而使内皮细胞具备选择性杀伤激活的CD8+ T细胞的能力,但不会影响高表达抗Treg的细胞,后者高度表达抗凋亡蛋白,从而改变肿瘤微环境中CD8+ T细胞与Treg的比例,促进免疫耐受。因此,针对VEGF信号通路已成为克服肿瘤免疫治疗抵抗的重要策略之一,其联合治疗的应用正在被广泛探索。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)具有高度的可塑性,可以根据肿瘤微环境(TME)中的信号被极化为M1型(促炎、抗肿瘤)或M2型(免疫抑制、促肿瘤)。在大多数实体瘤中,TAMs倾向于被极化为M2型,具有免疫抑制和促肿瘤生成的功能,因此是肿瘤免疫疗法获得性抵抗的重要外源性机制之一。TAMs的表型极化驱动了对免疫检查点抑制剂的获得性抵抗,而M2型巨噬细胞的比例直接决定了肿瘤微环境的免疫反应性和对免疫疗法的反应效果。例如,通过研究三种不同的αPD-1/αPD-L1抵抗性小鼠肿瘤模型,Minnar等人[102]发现联合疗法增加了IFN-γ相关趋化因子CXCL9的表达,这促进了M1型巨噬细胞的浸润和抗原呈递细胞的激活,同时降低了M2型巨噬细胞与调节性T细胞的比例,从而逆转了TAMs介导的免疫抑制。这一机制已在具有缺陷的MHC-I和抗原呈递机制的各种肿瘤模型中得到验证,强调了TAMs表型极化在获得性免疫疗法抵抗中的核心作用。例如,M2型巨噬细胞的富集不仅与免疫抑制性微环境的形成密切相关,而且与非ICI疗法的反应直接相关。
TAMs通过表达免疫检查点配体(如PD-L1和B7-H4)直接与T细胞上的抑制性受体结合,导致T细胞耗竭,从而引起对免疫疗法的获得性抵抗。例如,Fang等人在乳腺癌模型中表明,在野生型小鼠中,TAMs不仅高度表达PD-L1,还与CD8+ T细胞共同存在于肿瘤间质中,而Pgrn的敲低显著增强了CD8+ T细胞向肿瘤实质的浸润。此外,在转移性胰腺癌中,Quaranta等人[104]发现TAMs来源的颗粒蛋白前体(PGRN)通过促进纤维化及免疫排斥微环境的形成,损害了CD8+ T细胞的浸润能力,从而导致对PD-1抗体疗法的抵抗。这些研究共同揭示了TAMs不仅通过PD-L1/PD-1轴直接抑制T细胞功能,还通过改变肿瘤微环境中T细胞的空间分布来促进免疫排斥现象,这是获得性免疫检查点抑制剂疗法抵抗的核心机制之一。
髓系来源的抑制细胞(MDSCs)作为肿瘤微环境中的关键免疫抑制细胞,通过多种机制显著削弱了抗肿瘤免疫反应,从而导致对免疫疗法的获得性抵抗。它们在肿瘤组织和外周血液中的富集不仅与免疫检查点抑制剂疗效的降低密切相关,还通过调节各种免疫细胞(如T细胞、Treg和NK细胞)的功能进一步加剧了肿瘤的免疫逃逸。肿瘤微环境中MDSCs的富集与免疫疗法疗效的降低有关。例如,Meyer等人在黑色素瘤中的研究发现,外周血液中的Lin-CD14+ HLA-DR-单核细胞生成型MDSC在患者中显著富集。这项研究还发现,在接受ipilimumab(抗CTLA-4抗体)治疗的患者中,临床应答者的MDSC频率显著低于非应答者,表明MDSC的存在与免疫疗法疗效的降低相关。
在肿瘤免疫微环境中,MDSCs与其他免疫细胞(如Tregs和NK细胞)之间存在密切的相互作用,共同塑造了免疫抑制性的肿瘤微环境,显著降低了免疫疗法的疗效。这些相互作用已在多种肿瘤类型中得到实验验证;例如,Yu等人在乳腺癌中发现,MDSCs通过STAT3-IDO轴促进Treg细胞的扩增,并通过体外共培养实验证明这些MDSCs能够抑制T细胞增殖、促进T细胞凋亡、抑制Th1型细胞因子的分泌,同时促进免疫抑制性细胞因子的产生,从而介导肿瘤的免疫逃逸。此外,Hoechst等人在肝细胞癌中的研究首次发现,MDSCs以细胞间接触依赖的方式显著抑制NK细胞的细胞毒性及其IFN-γ的分泌,从而大大削弱了免疫疗法的疗效。
树突状细胞(DCs)的功能障碍是某些患者免疫检查点阻断疗法失败的重要原因。有效的抗PD-1疗法依赖于T细胞和DCs之间的细胞因子正反馈循环:激活的T细胞分泌IFN-γ,DCs感知到IFN-γ并产生IL-12,进而增强T细胞的效应功能。如果肿瘤微环境中产生IL-12的树突状细胞亚群缺失或失活,T细胞将无法被有效激活,因此DCs的功能障碍是导致免疫疗法获得性抵抗的重要机制[108]。另一项研究表明,在肿瘤微环境中存在常规树突状细胞1型(DC1)的情况下也可能发生免疫疗法抵抗,且这一机制与“富含免疫调节分子(mregDCs)的成熟DCs”密切相关。mregDCs是肿瘤微环境中最常见的DC类型,它们在摄入肿瘤抗原后进入一种特殊的分化状态,同时具有免疫激活和免疫抑制的特性。然而,它们的抑制功能,尤其是IL-12的缺乏,是导致抗肿瘤免疫反应不足的核心机制。具体来说,mregDCs高度表达PD-L1和PD-L2等抑制性分子,当T细胞通过TCR识别它们呈递的抗原时,会同时被PD-1/PD-L1信号强烈抑制,导致T细胞无法完全激活或进入耗竭状态,这直接解释了某些患者对PD-1/PD-L1抑制剂具有抵抗性的原因。此外,由于IL-4信号通路的激活导致IL-12的产生,mregDCs在肿瘤微环境中受到显著抑制,而IL-12是驱动CD8+ T细胞分化为具有高效杀伤功能的效应细胞的关键细胞因子,IL-12的缺乏会导致T细胞反应减弱,即使有T细胞浸润,这些浸润的T细胞也无法有效清除肿瘤。
在肿瘤免疫疗法期间,肿瘤细胞和免疫细胞之间对关键营养物质的激烈竞争以及由此导致的代谢紊乱是导致获得性药物抵抗的重要外源性机制之一。通过异常活跃的代谢活动,肿瘤细胞消耗大量营养物质(如葡萄糖和谷氨酰胺),并产生乳酸等代谢产物,形成了缺氧、酸性和营养贫瘠的免疫抑制性微环境。缺氧诱导的免疫抑制由于肿瘤细胞的快速增殖和异常的血管网络,肿瘤细胞通常处于缺氧状态。缺氧促使肿瘤细胞优先进行糖酵解(Warburg效应),通过激活缺氧诱导因子通路消耗大量葡萄糖并产生乳酸,形成酸性微环境。乳酸通过单羧酸转运蛋白(MCTs)排出,进一步降低TME的pH值,直接抑制CTLs和NK细胞的功能,并促进Tregs和TAMs的免疫抑制表型,从而促进药物抵抗[110]。
肿瘤细胞对葡萄糖和谷氨酰胺等关键营养物质的过度摄取导致TME中的营养匮乏,严重影响免疫细胞的代谢和功能。例如,肿瘤细胞高表达GLUT1并大量摄取葡萄糖,阻止了T细胞和NK细胞获得足够的能量,其增殖、细胞因子分泌和杀伤功能显著降低[111]。例如,肿瘤细胞通过高表达谷氨酰胺酶(GLS)消耗谷氨酰胺,影响T细胞的代谢和mTOR信号通路的激活;精氨酸被MDSCs和TAMs通过ARG1代谢,进一步抑制T细胞功能[112]。
癌症治疗已进入精准靶向治疗的时代。靶向药物通过作用于肿瘤驱动基因靶点来改善患者预后,但获得性抵抗构成了一个瓶颈,其机制可分为靶点依赖性和非靶点依赖性两类。本综述重点关注EGFR和KRAS等核心靶点,系统归纳了抵抗机制,并为优化治疗和克服抵抗提供了参考[图3]。图3:获得性抵抗靶向治疗的机制总结。靶点依赖性突变:这些突变直接影响治疗靶蛋白,破坏药物的结合能力或其下游信号传导。非靶点依赖性抵抗机制:这些机制通过激活替代信号通路或改变肿瘤微环境来绕过对靶点突变的需求。AKT:蛋白激酶B;ATP:三磷酸腺苷;CAFs:肿瘤相关成纤维细胞;EMT:上皮-间质转化;EGFR:表皮生长因子受体;ERK:细胞外信号调节激酶;HER2:人表皮生长因子受体2;KRAS:Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物;MAPK:丝裂原活化蛋白激酶;MAP2K:MAP激酶激酶;mTOR:雷帕霉素哺乳动物靶点;MET:间质-上皮转化因子;PIK3CA:磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚单位α;PI3K:磷脂酰肌醇3-激酶;PIK3R1:磷脂酰肌醇-3-激酶调节亚单位1;SCLC:小细胞肺癌;SCC:鳞状细胞癌;TGF-β:转化生长因子β;TKI:酪氨酸激酶抑制剂;p53:肿瘤蛋白p53;VEGF:血管内皮生长因子。
在非小细胞肺癌(NSCLC)中,EGFR突变是主要的驱动因素,高达50%的亚洲患者存在EGFR突变,为靶向治疗提供了关键靶点[113]。EGFR-TKIs竞争性地结合EGFR酪氨酸激酶结构域,阻断下游增殖信号通路,显著改善了EGFR突变NSCLC患者的预后[114]。目前,EGFR-TKIs已经发展出三代:第一代(Gefitinib、Erlotinib)和第二代(Afatinib、Dacomitinib)主要针对EGFR激活突变(外显子19缺失、外显子21 L858R点突变)[115],但患者通常在9-14个月内就会出现抵抗。大约50-60%的病例由EGFR T790M门控突变引起[115];第三代EGFR-TKIs(osimertinib、amitinib、vumetinib)不可逆地结合EGFR C797位点,同时抑制激活突变和T790M抵抗突变。在FLAURA试验中,osimertinib显示出18.9个月的 median progression-free survival(PFS),确立了其作为标准一线治疗的地位[116]。然而,osimertinib的抵抗仍然是不可避免的,其机制复杂且异质,可分为EGFR依赖性和EGFR非依赖性通路。深入分析这些机制对于制定后续治疗策略至关重要。
EGFR依赖性抵抗主要通过EGFR基因突变或扩增直接干扰EGFR-TKI与靶点的结合或维持下游EGFR信号传导来发生。这是osimertinib抵抗中最明确的“靶点内”机制,其中C797S突变最为常见,约占第二位突变的70%[117]。C797位于EGFR-酪氨酸激酶结构的ATP结合口袋内,是osimertinib形成不可逆共价键的关键位点(半胱氨酸残基)。当C797发生点突变时,共价键的形成受阻,导致osimertinib的结合能力完全丧失。C797S突变的等位基因状态具有重要的临床意义:在大多数患者中,C797S和初始的T790M突变呈顺式配置,使这些患者对任何EGFR-TKI单药或联合治疗均产生抵抗;少数患者呈现反式配置,其中C797S和T790M位于不同的染色体上。C797S突变导致对第三代酪氨酸激酶抑制剂(如osimertinib)的抵抗,而osimertinib仍然对T790M突变有效。T790M是第一代TKIs(如gefitinib)抵抗的主要原因,C797S需要联合治疗或第四代TKIs进行靶向抑制[118]。此外,6%的患者仅携带C797S单突变,因此对第一代TKIs敏感[118]。
除了C797突变外,EGFR还携带其他次要抵抗突变,包括L718、G724、L792和G796。L718Q突变占奥西替尼(osimertinib)耐药性的7.3–9.7%,当单独存在时,其耐药性比L792更强;L718V经常与其他突变同时出现。[119,120] G724S突变占第二位点突变的10%,常与E746_S752delinsV共同出现;[121] L792H是该位置最常见的突变,导致中等程度的耐药性,并且常与其他突变共存;[122] G796S/R突变导致3–5%的奥西替尼耐药性,完全阻断药物结合并表现出交叉耐药性。[123]
**EGFR非依赖性耐药机制**
EGFR非依赖性耐药机制通过激活替代信号通路、发生组织学转化或驱动致癌融合来绕过EGFR的抑制作用,从而维持肿瘤细胞的增殖和存活。这些机制在一线奥西替尼耐药性中占比较高,且常常与EGFR依赖性机制共存,增加了治疗的复杂性。最常见的包括MET扩增、RAS-MAPK通路激活和上皮间质转化(EMT)。[114]
**MET扩增和突变**
MET是一种单跨膜受体酪氨酸激酶(RTK)。当与其配体肝细胞生长因子(HGF)结合时,它会激活PI3K/AKT和RAS/MAPK等通路,这是最常见的奥西替尼耐药机制之一。[124] 它通过ERBB3磷酸化来绕过EGFR的抑制并维持AKT信号传导。[125] 除了扩增外,MET第14外显子的跳跃突变(METex14)通过减少蛋白质降解来增强MET的活性。具有这些突变的患者需要联合使用EGFR和MET抑制剂才能有效抑制肿瘤生长。[126,127]
**RAS-MAPK通路的激活**
RAS-MAPK通路是EGFR的核心下游通路。其异常激活可以绕过EGFR的抑制作用,这主要由KRAS等基因的突变或扩增引起,且常与其他耐药机制共存。[128] KRAS是RAS家族中最常见的成员,其激活突变(G12V/D/S/A)能维持GTP结合状态,持续激活RAF-MEK-ERK信号通路。这种机制约占奥西替尼耐药性的1–7%。[113,124,129] 具有KRAS突变的患者可能对MEK抑制剂(如曲美替尼)敏感。体外研究表明,将奥西替尼与曲美替尼联合使用可能增强对耐药细胞的抑制效果。此外,KRAS扩增通过增加基因剂量来激活该通路,这类患者可能受益于EGFR-TKI(如奥西替尼)与RAS通路抑制剂的联合治疗。[130]
**组织学转化和上皮-间质转化**
小细胞肺癌(SCLC)的转化是奥西替尼耐药性的关键表型机制,大约占3–14%的病例。[131,132] 这种转化涉及非小细胞肺癌(NSCLC)细胞通过谱系可塑性丧失上皮特性并获得神经内分泌表型。在这一阶段,肿瘤细胞不再依赖EGFR信号通路,而是依赖MYC和BCL-2等通路。临床上,SCLC转化的患者经常伴有RB1和TP53的双重失活(超过80%的病例)以及T790M突变。[133] 这些患者对依托泊苷类化疗敏感(客观反应率ORR为54%),但中位无进展生存期(PFS)仅为3.4个月。[134] 此外,SCLC转化可能与其他耐药机制共存,需要结合靶向治疗来提高疗效。
**其他EGFR耐药机制**
最新研究表明,TFF3参与内在和获得性耐药性的发生:在获得性耐药性中,尽管TFF3水平升高,但EGFR的磷酸化水平却下降。TFF3通过下调LATS1的磷酸化来减少Yes相关蛋白(YAP)的磷酸化,使得YAP能够核移位并激活BCL-2、BIRC5和其他抗凋亡基因,形成补偿性的“Hippo/YAP”通路。TFF3抑制剂AMPC可通过抑制EGFR激活或YAP的核定位来逆转双重耐药性。例如,联合治疗使耐药细胞的IC50值降低了约20倍,在裸鼠模型中实现16.67%的完全缓解(CR)和50.00–83.33%的部分缓解(PR)。[135]
此外,NNMT在奥西替尼-TKI耐药的细胞和组织中高度表达,与不良预后相关;NNMT通过消耗甲基供体S-腺苷甲硫氨酸(SAM)来降低H3K9me3和H3K27me3的水平。这一作用同时缓解了转录因子EGR1的抑制,形成“EGR1/NNMT/EGR1”正反馈循环,维持其高表达,并激活醛脱氢酶3A1(ALDH3A1)。ALDH3A1促进糖酵解,产生乳酸,后者通过p300介导的H3K18乙酰化作用转化为乳酸-3-O-乙酰-L-半胱氨酸,进一步激活NNMT,形成另一个“NNMT/ALDH3A1/乳酸/NNMT”循环。这两个循环共同维持PI3K/AKT通路的持续激活,导致药物耐药性。[136] 临床前研究表明,NNMT抑制剂能降低TKI耐药细胞的IC50值,抑制细胞增殖,并在与TKI联合使用时表现出协同效应。在裸鼠模型中,NNMT与奥西替尼联合使用14天后,肿瘤体积减少了70–80%。[136]
这些发现表明,靶向TFF3和NNMT可能为克服EGFR-TKI耐药性和改善耐药性癌症的治疗结果提供有希望的策略。
**KRAS靶向治疗的获得性耐药机制**
KRAS基因突变是癌症中最常见的致癌驱动因素之一。多年来,由于缺乏有效的靶点,它们被认为是“不可药物化”的目标。近年来,Sotorasib和adagrasib等KRAS G12C抑制剂的成功开发和临床应用开启了KRAS靶向治疗的新时代。然而,获得性耐药性的迅速出现严重限制了这些药物的长期疗效。KRAS靶向治疗获得性耐药性的分子机制主要包括KRAS介导的改变、上下游信号通路的激活、肿瘤微环境重塑和组织学转化。阐明这些机制为优化KRAS突变癌症的临床治疗策略提供了理论基础。
**KRAS介导的获得性耐药机制**
KRAS基因本身的二次突变或扩增是KRAS靶向抑制剂(尤其是KRAS G12C抑制剂)失效的核心机制。这些改变通过破坏药物结合位点、增强KRAS活性或增加突变蛋白总量来绕过药物抑制。[137] KRAS G12C抑制剂的疗效依赖于其与C12突变位点和Switch II口袋(包含R68、H95、Y96等残基)的特异性结合。[138,139] 临床研究表明,在使用sotorasib或adagrasib治疗后,常会出现二次KRAS突变,改变药物结合口袋结构或破坏共价结合位点,从而导致耐药性的发生。[140] 结构分析发现,KRAS Switch II口袋中的Y96C突变改变了口袋的空间构象,破坏了adagralib与KRAS G12C之间的非共价相互作用。H95Q/R/D突变直接干扰药物与口袋之间的氢键结合,阻止adagralib将KRAS锁定在非活性状态。体外实验证实,在Ba/F3细胞模型中,表达KRAS G12C/Y96C或KRAS G12C/H95D的细胞对adagralib的IC50值升高,且下游ERK磷酸化水平无法被药物抑制。[138] 在一项涉及38名KRAS G12C突变癌症患者的临床研究中,4名患者在获得adagrasib耐药性后出现了KRAS Switch II口袋突变,包括Y96C、H95Q/R/D和R68S突变,与临床前研究中发现的耐药类型和机制一致。[138] 值得注意的是,这些突变具有药物特异性差异:H95D/Q/R突变仅对adagralib产生耐药性,而对sotorasib仍保持敏感性,因为sotorasib与H95的结合较弱,而更依赖于与R68和Y96的结合。[138,141]
除了药物结合口袋突变外,KRAS还可以通过激活突变或自我扩增来恢复致癌信号传导。这些突变通过两种机制产生耐药性:首先,改变核苷酸结合特性(例如,G12D/V突变降低KRAS对GDP的亲和力,使其更倾向于GTP结合的活性状态);其次,抑制GTP酶活性(例如,Q61H突变阻碍GAP介导的GTP水解,导致KRAS持续激活)。[142] 此外,KRAS G12C等位基因的高水平扩增也是另一种耐药机制。在两名对adagralib耐药的患者中,KRAS G12C基因拷贝数显著升高,但没有伴随其他耐药突变,这可能是通过增加突变蛋白表达来补偿药物抑制的结果。[142]
**上游/下游信号通路激活介导的获得性耐药性**
作为信号通路的核心节点,KRAS下游效应通路(如MAPK、PI3K-AKT)的异常激活可以绕过EGFR的抑制作用,维持肿瘤细胞的存活和增殖,这是KRAS靶向治疗耐药性的关键机制。[143,144]
BRAF是MAPK通路中的关键激酶,其激活突变(如V600E)可以在无需KRAS激活的情况下直接磷酸化MEK。临床研究表明,约8–12%的对KRAS G12C抑制剂耐药的患者具有BRAF突变。BRAF和MEK抑制剂的联合治疗已被证明对具有BRAF V600E突变的癌症(如黑色素瘤)有效。这种治疗方法目前正在探索中,作为克服KRAS G12C抑制剂耐药性的策略。[145]
**组织学转化和表观遗传介导的耐药性**
在用KRAS G12C抑制剂治疗的NSCLC患者中,组织学转化是一种罕见的但重要的耐药机制,主要表现为腺癌向鳞状细胞癌(SCC)的转化。Awad等人[138] 在9名使用adagrasib后出现耐药的NSCLC患者中发现了2例腺癌向SCC的转化,未检测到其他基因组耐药机制。转化后的SCC细胞减少了对KRAS的依赖性,转而依赖EGFR或FGFR信号通路。[146,147] 机制上,转化后的SCC细胞通过EGFR或FGFR通路重新配置生存信号通路,增强PI3K/AKT和MAPK通路活性,以弥补KRAS抑制后的信号不足,从而维持细胞增殖和存活。在转录水平上,治疗压力驱动的适应性基因表达变化是转化的关键驱动因素。这些转录程序促进鳞状上皮标志物的表达,同时上调EGFR和FGFR1等通路分子,最终实现从腺癌向SCC的表型转化,从而使肿瘤逃避药物抑制。[148,149]
**HER2靶向治疗的获得性耐药机制**
HER2在多种癌症中过表达或扩增,包括胃食管腺癌和乳腺癌,并与肿瘤的侵袭性和不良预后密切相关。[150,151] 以曲妥珠单抗(trastuzumab)和帕妥珠单抗(pertuzumab)为代表的HER2靶向药物显著改善了HER2阳性癌症患者的生存结果。[152] 然而,获得性耐药性的广泛出现仍然是临床治疗的主要挑战。例如,在HER2阳性的转移性乳腺癌中,即使联合使用HER2双重阻断和化疗,80%的患者在5年内仍会疾病进展。[153] 因此,阐明获得性耐药性的机制对于优化治疗策略至关重要。
**HER2受体改变介导的药物耐药性**
HER2靶向药物的疗效依赖于其与HER2受体的有效结合及随后下游信号通路的激活。获得性耐药性可通过HER2受体表达、结构改变或修饰直接降低药物作用效果。具体机制包括受体下调、突变、 truncation和异常糖基化。HER2表达水平是决定药物疗效的关键因素。临床研究表明,许多接受曲妥珠单抗治疗的HER2阳性胃食管腺癌(GEA)患者在疾病进展过程中表现出HER2下调或基因扩增丧失。[150,154] Kashiwada等人的多中心观察性研究[155] 发现,对曲妥珠单抗耐药的胃癌患者中HER2蛋白减少,这些患者的无进展生存期(PFS)显著缩短。机制上,HER2表达丧失可能是由于“克隆选择”效应:在治疗压力下,HER2阳性细胞被抑制或清除,而HER2低表达或HER2阴性肿瘤细胞逐渐成为主导克隆。[156] 此外,HER2降解加速也促进了耐药性:在拉帕替尼(lapatinib)耐药的胃癌细胞中,JWA蛋白通过蛋白酶体介导的多泛素化促进HER2降解,降低膜结合的HER2水平,降低对拉帕替尼和曲妥珠单抗的敏感性。[157,158]
HER2基因突变还可以通过改变药物结合位点或持续激活受体活性来导致药物耐药性。在获得性耐药的患者中,HER2激酶域突变(如V777L)和胞外域(ECD)突变(如S310F)最为常见。[159,160] 例如,在T-DM1耐药的患者中,HER2 G776V/C突变不仅降低了T-DM1的内化效率,还通过激活下游AKT信号通路维持细胞存活。[161] HER2基因融合也是另一种耐药机制。在胃癌中,HER2融合导致HER2受体持续激活,即使在曲妥珠单抗存在下也能维持PI3K/AKT通路的激活。[159,160] HER2 truncate p95HER2是HER2通过蛋白水解或可变剪接产生的N端截短形式,缺乏ECD结合域,但保留了跨膜和激酶结构。由于缺乏ECD,曲妥珠单抗无法识别和结合p95HER2。在T-DM1耐药模型中,p95HER2表达升高会降低ADC的内化效率,减少细胞毒性药物(DM1)的释放。[165]在HER2阳性的乳腺癌患者中,ST6Gal1表达水平高的患者在曲妥珠单抗治疗期间的预后较差,相较于表达水平低的患者。[168] 药物耐药性通过补偿性信号通路的激活而产生。当HER2通路被药物抑制时,肿瘤细胞可以通过激活替代受体或下游通路来绕过对HER2的依赖,从而重建信号网络。这是获得性耐药性的核心机制之一,主要涉及替代受体激活、异常的下游通路激活以及信号传导的交叉对话。旁路受体的上调和激活在HER2靶向药物治疗的耐药性中非常常见。研究表明,在对曲妥珠单抗或拉帕替尼产生耐药性的乳腺癌和胃食管腺癌(GEA)患者中,MET常发生扩增或过表达。[156,161] 从机制上讲,MET的激活通过两种途径介导耐药性:首先,与HER2的直接异二聚化使下游信号传导独立于HER2配体;其次,当由肿瘤相关成纤维细胞分泌的HGF与MET结合时,会在肿瘤微环境中激活HER2独立的信号通路。[156,169] HER3是EGFR家族中激酶活性最低的成员,但通过与HER2的异二聚化成为PI3K/AKT通路的关键激活因子。在曲妥珠单抗耐药的模型中,HER3的配体heRgulin(HRG)被ADAM10蛋白酶切割并释放,进而促进HER2/HER3二聚化,激活下游的PI3K/AKT通路。[169,170] Ebbing等人[171]发现,在曲妥珠单抗耐药的食管癌细胞中,HRG的分泌增加了2.8倍,而ADAM10抑制剂显著减少了HER3的磷酸化,逆转了耐药性。
在HER2阳性的乳腺癌中,ST6Gal1表达水平高的患者在曲妥珠单抗治疗期间的预后较差。[168] 当HER2通路被药物抑制时,肿瘤细胞可以通过激活替代受体或下游通路来绕过对HER2的依赖,从而重建信号网络。这代表了获得性耐药性的核心机制之一,主要涉及替代受体激活、异常的下游通路激活以及信号传导的交叉对话。MET在HER2靶向药物治疗的耐药性中经常被激活。研究表明,在对曲妥珠单抗或拉帕替尼产生耐药性的乳腺癌和胃食管腺癌患者中,MET常发生扩增或过表达。[156,161] 从机制上讲,MET的激活通过两种途径介导耐药性:首先,与HER2的直接异二聚化使下游信号传导独立于HER2配体;其次,当HGF与MET结合时,会在肿瘤微环境中激活HER2独立的信号通路。[156,169] HER3是EGFR家族中激酶活性最低的成员,但通过与HER2的异二聚化成为PI3K/AKT通路的关键激活因子。在曲妥珠单抗耐药的模型中,HER3的配体heRgulin(HRG)被ADAM10蛋白酶切割并释放,进而促进HER2/HER3二聚化,激活下游的PI3K/AKT通路。[169,170] Ebbing等人[171]发现,在曲妥珠单抗耐药的食管癌细胞中,HRG的分泌增加了2.8倍,而ADAM10抑制剂显著减少了HER3的磷酸化,逆转了耐药性。
在HER2阳性的乳腺癌患者中,ST6Gal1表达水平高的患者在曲妥珠单抗治疗期间的预后较差。[168] 当HER2通路被药物抑制时,肿瘤细胞可以通过激活替代受体或下游通路来绕过对HER2的依赖,从而重建信号网络。这种机制是获得性耐药性的核心机制之一,主要涉及替代受体激活、异常的下游通路激活以及信号传导的交叉对话。MET在HER2靶向药物治疗的耐药性中非常常见。研究表明,在对曲妥珠单抗或拉帕替尼产生耐药性的乳腺癌和胃食管腺癌患者中,MET常发生扩增或过表达。[156,161] 从机制上讲,MET的激活通过两种途径介导耐药性:首先,与HER2的直接异二聚化使下游信号传导独立于HER2配体;其次,当HGF与MET结合时,会在肿瘤微环境中激活HER2独立的信号通路。[156,169] HER3是EGFR家族中激酶活性最低的成员,但通过与HER2的异二聚化成为PI3K/AKT通路的关键激活因子。
在HER2阳性的乳腺癌中,PTEN突变率约为42%,而PTEN丢失的情况约占19%。[172] PIK3CA的热点突变会导致PI3K的持续激活,即使在HER2被抑制的情况下也能维持AKT的激活,从而促进细胞存活。EMILIA试验表明,具有PTEN缺陷或PIK3CA突变的患者预后更差,反应率也更低。[173] PTEN的丢失或失活会增强PI3K/AKT通路的活性。在曲妥珠单抗耐药的胃食管腺癌患者中,PTEN丢失的比例为34-67%,这与较短的总体生存期相关。[156] 从机制上讲,PTEN的丢失会减少PIP3的磷酸化,导致AKT的持续激活,从而抵消曲妥珠单抗的促凋亡效果。[174]
ALK靶向治疗的获得性耐药性及其对策:ALK属于胰岛素受体超家族的RTKs成员,在胚胎发育期间调控中枢神经系统、脊髓和肠神经系统的神经元发育,在成年后正常组织中的表达量较低。然而,在多种肿瘤中已经发现了ALK基因的异常,包括融合重排、点突变、扩增和过表达。这些改变会导致ALK激酶结构的持续激活,通过MAPK、PI3K-AKT和JAK-STAT等下游信号通路促进肿瘤细胞的增殖、存活和转移。[175] 由于ALK阳性肿瘤对ALK信号传导的依赖性,因此开发了ALK TKIs。目前已有四代TKIs问世,其疗效逐渐提高,对中枢神经系统的渗透性也有所增强。然而,大多数患者最终会发展出获得性耐药性,且耐药机制复杂多样。深入分析这些机制对于开发新的治疗策略和提高患者的长期生存率至关重要。ALK靶向治疗的获得性耐药性通常在治疗后数月至数年内出现。根据其对ALK靶点的依赖性,可分为ALK依赖性和非ALK依赖性耐药性。ALK靶向治疗的获得性耐药性通常在治疗后数月至数年内出现,并可进一步分为ALK依赖性和非ALK依赖性耐药性,还包括肿瘤微环境介导的耐药性和组织学转化等特殊机制。
ALK靶点的耐药性:ALK激酶结构突变和基因扩增通过改变TKI结合位点的构象、增强ATP亲和力或破坏激酶的活性构象来介导耐药性。不同代TKI的耐药突变谱型差异显著,可分为单一突变或复合突变。第一代crizotinib常见的耐药突变包括L1196M和G1269A。L1196M-G1269A双重突变会限制ATP结合口袋的可达性,从而降低crizotinib的结合能力。[176] 第二代药物alectinib和ceritinib的耐药性主要由G1202R和I1171N/T/S引起。在alectinib耐药患者中,G1202R的比例为25-30%,I1171X的比例为10-15%;而F1174L主要是神经母细胞瘤中的ALK激活突变。[176-178] 第三代lorlatinib能抑制大多数对第二代TKI耐药的单一突变,但长期治疗常会导致复合突变,如G1202R/L1196M、G1202R/G1269A和I1171N/D1203N。这些突变通过累积效应或空间位阻降低lorlatinib的疗效。[179-181] 此外,ALK融合变体会影响突变频率;例如,EML4-ALK变异3比变异1更容易发生G1202R突变。[182] 神经母细胞瘤中的ALK激活突变(如F1174L)即使在未接触过TKIs的情况下,在lorlatinib治疗后也可能发生复合突变(F1174L/G1202R、F1174L/D1203N)。[183] ALK基因的扩增通过增加基因拷贝数来提高蛋白质表达,以克服TKI的抑制作用。在ALK+肿瘤中,ALK扩增在高风险神经母细胞瘤中更为常见,影响约4%的患者,通常预后较差,定义为每个细胞中ALK基因拷贝数≥6。[177,184] ALK扩增可能与ALK激酶结构突变共存,两者均可导致ALK信号传导的持续激活,加剧耐药性。
非ALK依赖性的耐药性指的是肿瘤细胞独立于ALK激活旁路通路以规避抑制,这在第三代TKI耐药性中更为常见。这包括RTK旁路激活、下游信号通路的重新配置以及转录失调。在RTK旁路激活机制中,MET的扩增起主导作用,在使用下一代ALK抑制剂治疗后复发的ALK+非小细胞肺癌(NSCLC)患者中约占15%,在使用lorlatinib耐药的患者中这一比例上升至22%。[175,185] 这种机制通过独立激活PI3K-AKT和MAPK通路维持肿瘤细胞的存活。在接受crizotinib作为一线治疗的ALK+ NSCLC患者中,9-14%存在EGFR突变,[186] 主要通过EGFR-PI3K-AKT通路介导耐药性。HER2通过激活下游通路来绕过ALK信号阻断。此外,IGF1R也能通过激活下游通路来介导耐药性。[185,187,188] 在下游信号通路的重编程方面,PI3K-AKT通路可通过PIK3CA突变被激活,这种突变在lorlatinib或ceritinib耐药的肿瘤中已有报道。[183,189] JAK-STAT通路在ALK+间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)中常通过IL-10信号传导被激活,从而促进对ALK TKIs的耐药性。STAT3作为该途径的核心分子,对ALCL的肿瘤发生和存活至关重要,使其成为潜在的治疗靶点。[190,191] 在转录失调中,YAP-TEAD通路的激活是一个关键机制。在lorlatinib耐药的案例中,NF2突变的发生率为20%,阻断FAK-YAP信号轴可以逆转ALK TKI的耐药性并抑制存活细胞的存活。[186,192] YAP抑制剂已被证明能恢复肿瘤细胞对ALK TKIs的敏感性。[193]
总之,癌症中对EGFR、KRAS、HER2和ALK抑制剂等靶向治疗的获得性耐药性是通过复杂多样的机制产生的。了解这些靶点依赖性和非靶点依赖性的耐药机制对于开发有效的克服耐药性的策略至关重要。目前针对联合疗法、新型抑制剂和分子谱型的研究为改善治疗结果和克服临床耐药性带来了希望。
克服肿瘤的获得性耐药性:获得性化疗耐药性在癌症患者中发生频率很高,导致较高的死亡率。其机制多样且复杂,包括DNA修复机制、ABC转运蛋白和表观遗传机制。针对这些耐药机制的研究提出了多种对策,主要涉及新型单药的开发及联合疗法的应用。[补充表1,https://links.lww.com/CM9/C827] 面向DNA修复机制的研究旨在克服获得性化疗耐药性,包括开发新型PARPi、将PARPi与化疗药物替莫唑胺(TMZ)联合使用以提高疗效,以及将PARPi与ATR抑制剂联合使用以克服铂类药物的耐药性。[194-197] PARPi通过阻断HR修复通路并导致DNA损伤积累来发挥作用,[196] 从而对抗由DNA修复引起的化疗耐药性。最近,新型PARPi senaparib获得了美国食品药品监督管理局的批准,用于成人晚期上皮性卵巢癌、输卵管癌和原发性腹膜癌的维持治疗。[199] 这种新药物可能适用于对其他化疗药物产生耐药性的肿瘤,扩大了适合PARPi治疗的癌症类型。此外,ATR可以阻止细胞周期,稳定复制叉,并在DNA损伤后修复DNA,从而阻止化疗诱导的凋亡,导致耐药性。ATR抑制剂可以对抗这一作用,使具有化疗诱导DNA损伤的细胞进入凋亡。[195] 一项针对同时对铂类和PARPi耐药的卵巢癌的体外研究发现,PARPi与ATR抑制剂的联合使用产生了完全且持久的疗效,显著提高了生存率,[200] 显示出巨大的治疗潜力。
针对ABC转运蛋白的研究旨在克服获得性化疗耐药性。ABC转运蛋白介导的药物外排是导致化疗耐药性的原因之一。目前的主要对策是控制其表达并使用抑制剂抑制其功能。[201] 小分子类型的ABCB1抑制剂包括苯乙炔、四氢异喹啉(tariquidar类似物)和嘧啶骨架化合物。[202,203] Teodori等人的研究发现,一类苯乙炔衍生物N-烷醇-N-环己醇胺芳基酯在多柔比星耐药的K562人类红白血病细胞(K562/DOX)中表现出显著的逆转效果(通过逆转因子RF衡量),其中3b和5b异构体在1.0 μmol/L浓度下的疗效分别是标准对照品的12.9倍和32.8倍,在3.0 μmol/L浓度下分别是50.0倍和57.9倍。几种类四氢异喹啉衍生物也在体外显示出对恶性胸膜间皮瘤干细胞和胶质母细胞瘤的多柔比星耐药性的抑制作用,表现出良好的渗透性(Papp)和抑制能力。[205,206] 5-Cyano-6-phenylpyrimidin衍生物可以逆转SW620/AD300癌细胞中由ABCB1介导的紫杉醇耐药性。[205] Cai等人的研究还发现,黄酮类和双黄酮类化合物可以作为ABCG2/ABCB1的双重抑制剂,使表达ABCB1和ABCG2的多重耐药细胞对依曲替滨、紫杉醇和米托蒽醌敏感。然而,许多药物抑制剂对ABC转运蛋白的实际效果尚未经过实验验证,这可能限制了它们在临床上的应用。[201]
针对表观遗传修饰机制的研究旨在克服获得性化疗耐药性。肿瘤中存在的异常表观遗传修饰因子是恶性表型和药物耐药性的重要原因。[208] 将表观遗传剂与化疗药物联合使用是克服化疗耐药性的有效方法。目前用于癌症治疗的表观遗传剂主要针对异常的DNA修饰和组蛋白修饰,如azacitidine等DNA甲基转移酶(DNMT)抑制剂和belinostat、panobinostat、vorinostat等组蛋白去乙酰化酶(HDACi)抑制剂。[209] 在DNMT抑制剂中,胞嘧啶类似物已被临床使用。它们通过与DNA甲基转移酶形成共价键来抑制其DNA甲基化过程。[210] 其他DNMT抑制剂主要通过重新激活被抑制的肿瘤 suppressor基因来发挥作用。[211] 临床研究表明,azacitidine与BCL-2抑制剂venetoclax的联合使用可实现对化疗耐药的CD56阳性急性髓系白血病的完全缓解。[212] HDACi可以直接改变癌症的表观基因组,重新激活沉默的基因,导致癌细胞生长停止和死亡。[213] 作为研究最广泛、应用最广泛的组蛋白修饰药物,HDACi在对抗铂类化疗药物的耐药性方面取得了一些成功。[214] Lobo等人[215]测试了两种HDACi(belinostat和panobinostat)在顺铂耐药睾丸生殖细胞肿瘤中的疗效,发现两者均能有效减少肿瘤细胞的存活率并促进细胞死亡,显示出治疗潜力。Tanaka等人在对奥沙利铂耐药的HCT116细胞系中进行了实验,发现vorinostat可通过抑制Nrf2的核转位来改善耐药性。通过重新激活沉默的基因和改变肿瘤的表观基因组,以DNMT和HDAC抑制剂为代表的表观遗传剂在克服获得性化疗耐药性方面显示出良好效果。[213]针对谱系可塑性 谱系可塑性被认为是肿瘤内异质性和肿瘤适应恶劣环境的关键因素,在药物耐药性和转移中起着至关重要的作用。[217] 因此,谱系可塑性已成为克服化疗耐药性的潜在靶点。Wang等人的研究[218]发现,CTSH是一种驱动化疗耐药性和半鳞状化的重要分子,这表明谱系可塑性可能是MIBCs(肌肉侵袭性膀胱癌)获得性耐药性的基础。使用抑制剂E64针对CTSH治疗化疗耐药的膀胱癌,可以通过激活肿瘤坏死因子通路、诱导终末分化和焦亡来特异性抑制MIBC的进展。这为像膀胱癌这样的实体瘤的化疗耐药性提供了一种新的治疗策略。此外,EZH2抑制剂和BET抑制剂的组合正在临床前阶段进行评估,因为EZH2过表达与前列腺癌的进展和谱系可塑性有关[219,220],这表明它们可能是克服化疗耐药性的潜在靶点。然而,针对谱系可塑性以克服化疗耐药性的策略目前缺乏强有力的临床数据支持。关于各种新兴靶点的研究仍处于临床前阶段,其临床价值需要进一步探索。[219–221]
针对代谢重编程 改变的代谢与肿瘤的发生和发展有关[222,223]。代谢重编程为癌症治疗提供了潜在的途径[224,225]。Guo等人的研究表明,化疗耐药的SCLC(小细胞肺癌)依赖甲瓦龙酸(MVA)-香叶基香叶基二磷酸(GGPP)通路进行代谢重编程。他汀类药物通过靶向这一通路,通过减少MVA并影响GGPS1-RAB7A-自噬轴,有效抑制了化疗耐药性SCLC的生长。这导致氧化应激积累和细胞凋亡,从而克服了高GGPS1水平下的化疗耐药性。GGPS1的表达与SCLC患者的生存率呈负相关,突显了这一发现的临床意义。
逆转获得的免疫疗法耐药性 获得的免疫疗法耐药性是临床肿瘤耐药性的重要组成部分。针对PD-1和CTLA-4的免疫检查点抑制剂(ICI)在癌症治疗中取得了重大进展[226],但人们对ICI治疗的耐药性越来越关注[227]。近年来,有关肿瘤免疫疗法获得性耐药性的研究不断涌现,当前的研究主要集中在将耐药状态逆转回敏感状态[228,229]。基于获得的免疫疗法耐药性的机制,对策既包括针对肿瘤细胞内的内在因素,也包括与肿瘤微环境相关的外在因素[补充表2,https://links.lww.com/CM9/C827]。对于内在因素,主要方法包括通过多种方式增强抗原呈递、刺激新抗原释放、缓解表观遗传沉默以及破坏肿瘤细胞屏障。为了克服外在因素,策略包括抑制MDSCs(髓系抑制细胞)、调节肿瘤血管内皮、增加促炎细胞因子的表达、促进T细胞功能恢复以及抑制Tregs(调节性T细胞)。关于内在因素,Wang等人[74]建立了NSCLC(非小细胞肺癌)的AIR(获得性免疫疗法耐药)小鼠模型。通过研究免疫治疗期间从响应到AIR的整个过程,他们证明了肿瘤内在机制的贡献:免疫治疗后TGF-β通路的上调显著增加了肿瘤细胞中与耐药性相关的胶原Col3a1和Col6a1的表达。这些胶原在肿瘤周围形成了物理屏障;具体而言,Col3a1促进了类似城堡的屏障形成,阻止T细胞浸润,而Col6a1则在单个肿瘤细胞周围形成了类似盔甲的屏障,阻止T细胞杀伤。这种屏障的形成被认为是AIR发展的机制之一。这也提示了一种新的临床治疗选择,例如使用胶原酶破坏这一屏障,可能使AIR肿瘤细胞重新对免疫疗法产生敏感性。此外,基于肿瘤细胞内的表观遗传修饰,表观遗传药物(如DNMT抑制剂和HDACi)常与ICI联合使用[209]。Peng等人的研究[230]发现,DNMT抑制剂5-aza-2′脱氧胞苷(5-AZAdC)可以逆转卵巢癌中Th1型趋化因子CXCL9和CXCL10的产生,从而缓解表观遗传沉默并促进效应T细胞向肿瘤微环境的迁移,可能有助于逆转获得的免疫疗法耐药性。另一项研究表明,entinostat(一种HDACi)可以通过增强MHC I类分子的表达,逆转抗PD-1耐药/难治性NSCLC、肾细胞癌和去势抵抗性前列腺癌中的抗PD-1耐药性[231,232]。
针对外在因素,由于发现具有AIR的肿瘤中存在免疫检查点的补偿性上调,结合使用不同类型的ICI以实现多方面阻断已成为一个有前景的研究方向。PD-1是一种已存在的免疫抑制因子,与其配体PDL-1相互作用会导致T细胞耗竭并抑制抗肿瘤细胞毒性T细胞的反应[233,234]。CTLA-4通过CD28介导的T细胞受体共刺激将抑制信号传递给T细胞,从而阻止它们的增殖和激活[235]。因此,抗PD-1的T细胞效应增强功能与抗CTLA-4的T细胞激活促进功能相结合,产生了互补的协同效应,旨在逆转耐药性[236]。一项针对黑色素瘤患者的实验表明,抗CTLA-4可以诱导黑色素瘤特异性CD8+ T细胞和耗竭的CD8+ T细胞克隆,从而与抗PD-1治疗协同作用,促进耗竭T细胞的恢复[237]。此外,Hui等人[238]设计了一种四价PD-L1×4-1BB双特异性抗体ATG-101,它同时产生抗PD-1和4-1BB的激动效应,从而增加了CD8+ T细胞的增殖、效应记忆T细胞的浸润以及肿瘤微环境中的CD8+ T/Treg细胞比例,逆转了抗PD-1耐药性。还有一些表观遗传药物通过肿瘤细胞内的表观遗传修饰来针对获得的免疫疗法耐药性,例如DNMT抑制剂和HDACi,这些药物常与ICI联合使用[209]。Peng等人的研究发现,5-azacytidine(5-AZAdC)可以逆转卵巢癌中Th1型趋化因子CXCL9和CXCL10的产生,从而缓解表观遗传沉默并促进效应T细胞向肿瘤微环境的迁移,可能有助于逆转获得的免疫疗法耐药性。另一项研究表明,entinostat可以通过增强MHC I类分子的表达,逆转抗PD-1耐药/难治性NSCLC、肾细胞癌和去势抵抗性前列腺癌中的抗PD-1耐药性[231,232]。
尽管目前针对逆转获得的免疫疗法耐药性的临床试验还较少,但基于内在和外在因素的相关研究正在稳步进展,这可能成为处理这一问题的一个有前景的方法。
克服获得的靶向治疗耐药性 靶向疗法已被广泛应用,显著延长了生存期。然而,由于各种原因导致的耐药性在某种程度上阻碍了靶向药物的临床疗效[240–242]。不同的靶向药物具有不同的耐药机制,需要相应的对策,如开发新一代抑制剂、组合策略和旁路抑制。以下部分仅回顾了一些常见靶向药物(EGFR TKIs、ALK TKIs、KRAS抑制剂和HER2抑制剂)的耐药性克服策略[补充表2,https://links.lww.com/CM9/C827]。
克服EGFR TKI耐药性 随着TKIs的发展和应用,EGFR突变NSCLC的治疗经历了革命[243]。然而,即使是像Osimertinib这样的第三代EGFR TKIs,也能克服常见的耐药突变(如T790M),但仍面临新的耐药挑战[243,244]。开发新型抑制剂和组合策略是克服EGFR TKI耐药性的重要方法。第四代EGFR-TKIs(如BLU-945)的研发正在取得进展,它已被证明是一种强效、可逆的抑制剂,既能保留对EGFR的选择性抑制,又能抑制导致Osimertinib耐药的C797S突变,有望用于治疗对第三代EGFR-TKIs耐药的肿瘤[245]。BLU-945在针对难治性EGFR驱动NSCLC的I/II期临床试验中显示出有希望的结果[246]。另一项研究将Osimertinib和mobocertinib的化学结构结合,得到了一种新型化合物,在临床前NSCLC模型中显示出针对L858R/C797S双突变的能力[247]。组合策略针对整个EGFR信号通路,例如使用Src抑制剂针对上游效应因子,MET TKIs针对平行效应因子,MEK1/2抑制剂针对下游效应因子。当NSCLC对Osimertinib产生耐药性时,组合策略似乎显示出持续的效果。Src抑制剂dasatinib与Osimertinib的组合在I期试验中对TKI初治的晚期EGFR突变NSCLC显示出了抗癌活性[248]。Wu等人[249]的II期试验将MET TKI tepotinib与Osimertinib结合,在EGFR突变NSCLC中显示出有希望的活性和可接受的耐受性。将MEK1/2抑制剂selumetinib与Osimertinib结合在NSCLC的Ib期试验中也显示出了抗癌活性和可接受的耐受性[249]。为了对抗EGFR通路旁路效应,正在探索将Osimertinib与BCL-2/BCL-xL抑制剂、端粒酶抑制剂等结合使用[250–252]。更重要的是,双特异性抗体通过实现双重通路抑制,为NSCLC治疗开启了新纪元[253]。例如,amivantamab是一种同时针对EGFR和MET受体的双特异性抗体,它可以抑制配体结合并促进受体下调[254],并通过抗体依赖的细胞毒性(ADCC)和Fc依赖的吞噬作用发挥免疫调节作用[255]。一项I期临床试验评估了amivantamab与lazertinib在奥西替尼治疗后复发的EGFR突变晚期NSCLC中的联合使用,显示中位无进展生存期(mPFS)为4.9个月,中位反应持续时间(mDOR)为9.6个月,表明了初步的疗效[256]。Ivonescimab是一种人源化的四价双特异性单克隆抗体,针对PD-1和VEGF,可以缓解PD-1/PD-L1介导的免疫抑制并阻止肿瘤微环境中的肿瘤血管生成[257]。II期试验评估了ivonescimab与培美曲塞和卡铂联合使用在EGFR TKI耐药NSCLC中的疗效,显示PFS为8.5个月,肿瘤缩小,表明了良好的抗癌活性[258]。最后,近年来抗体药物结合物(ADCs)发展迅速,它们将细胞毒性效应与单克隆抗体针对特定癌细胞抗原的高特异性和选择性结合起来,具有巨大潜力[259]。例如,在EGFR TKI耐药的NSCLC中也发现了HER2扩增[260],这为使用trastuzumab deruxtecan提供了依据,该药物针对HER2并与拓扑异构酶I抑制剂结合[261]。Li等人的II期临床研究表明,在HER2突变、EGFR TKI耐药的NSCLC患者中应用trastuzumab deruxtecan,显示出中位PFS为8.2个月,中位OS为17.8个月,显示出持久的抗癌活性[262]。如上所述,针对EGFR-TKI耐药的NSCLC,第四代EGFR-TKIs和组合策略的研发正在不断进步。同时,双特异性抗体和ADCs的应用也在扩展新的治疗方向。
克服ALK TKI耐药性 ALK TKIs是治疗ALK融合导致基因组改变的NSCLC的重要手段,但相关的耐药性不断出现[263]。与克服EGFR TKI耐药性的组合策略类似,当前克服ALK TKI耐药性的努力包括开发新型抑制剂和探索组合策略[264]。ALK TKI耐药的组合策略主要旨在在不同阶段抑制ALK信号通路,例如使用MET抑制剂和mTOR抑制剂来绕过通路。第一代和第二代ALK TKIs的主要耐药机制是靶点突变,而第三代通常会导致复合突变[265]。正在开发的第四代ALK TKIs包括TPX-0131和NVL-655,它们能够抑制广泛的单一突变,并具有中枢神经系统穿透能力,目前正在临床评估中[265,266]。鉴于c-MET也是ALK TKI耐药性的重要原因,将MET抑制剂与ALK TKIs结合是一个可行的选择。正在探索loralatinib与crizotinib联合使用在具有获得性MET扩增的ALK阳性肺癌中的疗效[267]。同时,另一项关于肺癌中loralatinib耐药机制的研究发现了一种新的旁路耐药机制,涉及NF2(调节mTOR激活)的功能丧失突变,表明mTOR抑制剂可能有助于克服ALK TKI耐药性[268]。
克服KRAS抑制剂耐药性 目前的KRAS抑制剂包括sotorasib、adagrasib、GDC-6036、JDQ443等,它们针对KRAS G12C。由于RAS的可塑性和遗传不稳定性,所有单一药物靶向治疗都会使肿瘤产生耐药性[137]。克服获得的KRAS耐药性主要针对通路介质(如SHP2、mTOR等)及其自身的免疫逃逸[141]。SHP2抑制剂(如RMC-4360、TNO155等)针对SHP2,SHP2是RAS-MAPK通路的关键正向调节因子。它们抑制RAS GDP-GTP交换,并对KRAS G12C具有单一药物活性[269,270]。Ryan等人[271]通过对KRAS G12C细胞系的实验表明,当细胞系对KRAS G12C产生耐药性后,将KRAS G12C抑制剂与SHP2抑制结合使用,可以持续抑制RAS通路并在体外和体内提高疗效。Brown等人的研究[272]发现,胰腺导管腺癌中对KRAS抑制剂的耐药性与Rictor(mTORC2的一个组成部分)的整合素连接激酶介导的磷酸化增加有关,共同抑制KRAS和mTORC1/2可以克服这种耐药性,使这种组合策略成为一种有前景的方法。突变KRAS通过多种机制调节免疫功能[273]。通过克服KRAS介导的免疫逃逸,与ICI的组合策略提供了一个潜在的选择。在Canon等人的体内实验[274]中,用sotorasib治疗Kras G12C肿瘤小鼠模型会导致促炎性的免疫微环境。与免疫检查点抑制剂(ICI)联合使用能够产生协同的肿瘤细胞杀伤效果,并显著提高生存率。同时,其他研究发现,将adagrasib与抗PD-1疗法结合使用可以在KRAS G12C突变肿瘤细胞中产生持久的抗肿瘤反应和免疫记忆反应[275]。目前,将KRAS抑制剂与ICI联合使用的策略正在一系列临床试验中进行评估[276–281]。
**克服HER2抑制剂耐药性**
HER2抑制剂,如trastuzumab和zanidatamab等,已被用于乳腺癌、胃癌、HER2阳性结直肠癌等的治疗[282–284]。然而,由于靶向抗性产生机制和脱靶现象,耐药性问题日益突出。当前的主要策略是采用联合疗法[285],包括与抗PD-1等ICI以及氟嘧啶类、卡培他滨和奥沙利铂等化疗药物的联合使用。临床前研究表明,在HER2过度表达的癌细胞系中,抗HER2治疗可以在治疗过程中或出现耐药性时诱导PD-L1表达的增加[286]。此外,在胃癌患者中,HER2表达水平与肿瘤的免疫状态密切相关[287]。因此,将HER2抑制剂与免疫疗法结合使用是一种潜在策略。临床试验已经探索了这种联合疗法的有效性。例如,Janjigian等人进行的一项三期随机、安慰剂对照试验[288]发现,在标准化疗(氟嘧啶类药物和铂类药物)加上trastuzumab的基础上加入抗PD-1药物pembrolizumab,可显著提高转移性HER2阳性胃食管癌患者的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS),中位PFS为10.0个月,中位OS为20.0个月。值得注意的是,ADC(抗体偶联药物)的应用也是克服HER2抑制剂耐药性的一种潜在方法。在一项体内乳腺癌实验中,抗HER2 ADC显示出免疫刺激作用;当与ICI联合使用时,它们能够在全身和肿瘤微环境(TME)中诱导肿瘤抗原特异性免疫记忆和抗体产生,从而增强治疗效果[289]。Trastuzumab deruxtecan是一种针对HER2并偶联拓扑异构酶I抑制剂的多功能药物。Takegawa等人的研究[290]利用HER2阳性胃癌细胞系NCI-N87建立了对T-DM1耐药的细胞(N87-TDMR),并证明了这些细胞对trastuzumab deruxtecan的敏感性。在一项二期单臂临床研究中,对于在接受trastuzumab治疗后进展的HER2阳性晚期胃癌或胃食管交界癌患者,trastuzumab deruxtecan的中位PFS为5.6个月,中位OS为12.1个月,显示出积极的治疗效果[291]。
**HER2抑制剂与其他靶向疗法的联合**
HER2抑制剂与其他靶向疗法(如AKT抑制剂)的联合使用也有望克服耐药性[292–294]。
**结论**
新一代抑制剂、联合策略和旁路抑制是目前克服获得性靶向治疗耐药性的主要方法。进一步探索相关机制对于开发新的治疗策略至关重要。
**展望**
获得性耐药性是癌症治疗中的主要障碍,涉及复杂的、相互关联的机制,包括肿瘤细胞内在的改变和肿瘤微环境(TME)的重塑。正如本综述所总结的,化疗耐药性源于DNA修复能力的增强、ABC转运蛋白的过度表达、细胞谱系的可塑性、表观遗传失调以及TME介导的保护效应[4,5]。免疫疗法耐药性则由受损的IFN-γ信号传导、抗原呈递缺陷、致癌通路的激活以及免疫抑制性TME成分(如Tregs和MDSCs)驱动[64,295]。靶向治疗耐药性,如EGFR、KRAS、HER2和ALK抑制剂的耐药性,源于靶点突变、旁路通路的激活以及表型转变[113,138,156,175]。这些机制共同构成了一个复杂的网络,凸显了需要综合性和个性化治疗策略的必要性。长期以来,对获得性耐药性的研究受到传统模型的限制。临床上,从具有获得性耐药性的患者身上获取治疗后的肿瘤样本非常困难,尤其是无法追踪从治疗反应到复发的动态过程的连续样本。目前,大多数关于耐药机制的研究依赖于体外长期低剂量药物处理的耐药细胞系[296]。然而,这些细胞系模型缺乏体内微环境,包括与间质细胞、免疫细胞和细胞外基质成分的相互作用。因此,所识别的耐药机制往往与临床实际情况不符,无法完全反映患者的耐药性复杂性。基于类器官技术和基因编辑的新动物模型有效弥补了这些不足,为化疗、免疫疗法和靶向治疗中的耐药性研究提供了有力工具。这些模型的核心构建策略是一致的:使用基因编辑的类器官来建立新型的原位模型,以精确模拟人类肿瘤的发生和发展过程。对于耐药性研究,这种模型能够真实再现整个临床治疗过程,从初始反应到复发和获得性耐药性,与临床患者样本高度一致[74]。
细胞谱系的可塑性已成为化疗、靶向治疗和免疫疗法获得性耐药性的关键机制之一[141,297]。在化疗中,这表现为细胞谱系转化,例如肌浸润性膀胱癌(MIBC)中的半鳞状分化,从而介导顺铂耐药性[32]。在靶向治疗中,EGFR突变的肺腺癌在接受TKI治疗后可以转变为小细胞肺癌(SCLC),TP53和RB1的功能丧失促进了这种转变[113,141]。同样,接受雄激素受体(AR)抑制剂治疗的前列腺癌会发生神经内分泌转化,这种转化由SOX2的上调和表观遗传重编程驱动[297]。在免疫疗法中,肿瘤来源的胶原蛋白会驱动与可塑性相关的表型改变,形成物理屏障,阻碍T细胞的浸润[74]。EMT相关的可塑性还会通过下调抗原呈递和上调免疫抑制途径来增强免疫逃避[141,297]。这一过程受到内在和外在因素的共同调控,转录因子和表观遗传调节因子驱动转录重编程。这种可塑性通常通过非遗传机制(如表观遗传重塑)实现,使肿瘤能够快速适应治疗压力[297]。尽管具有重要的临床意义,但由于缺乏特定的早期生物标志物和调控途径的冗余性,将细胞谱系的可塑性转化为靶向治疗仍然具有挑战性[141]。当前的研究重点是通过抑制表观遗传调节因子或JAK/STAT等信号通路来限制可塑性,利用合成致死策略针对由可塑性驱动的肿瘤状态,并利用与现有疗法的协同作用[141,297]。未来的研究需要更多的临床前和临床验证,以确定可行的靶点和预测性生物标志物,从而改善耐药癌症患者的治疗效果。为解决肿瘤药物耐药性问题,基于机制驱动的新治疗策略正在推动精准肿瘤学的发展。其中,ADC和双特异性抗体通过革新药物递送和作用机制展示了克服耐药性瓶颈的潜力。同时,针对肿瘤细胞谱系可塑性的分化疗法为应对获得性耐药性提供了新的途径。例如,针对HER2的trastuzumab deruxtecan在对传统HER2抑制剂耐药的HER2阳性癌症中显示出疗效[262],未来的发展方向包括优化载荷效力、改善肿瘤渗透性和确定患者选择生物标志物。双特异性抗体同时针对两种抗原以破坏耐药性网络并增强抗肿瘤免疫:amivantamab针对EGFR和MET,可逆转MET扩增介导的EGFR-TKI耐药性[254];而那些针对免疫检查点和生长因子或共刺激分子的双特异性抗体则可以增强T细胞激活并抑制免疫抑制途径,增加CD8+ T细胞的浸润并逆转PD-1耐药性[238],进一步的发展方向包括针对多个耐药途径和减少肿瘤外的毒性。分化疗法作为耐药肿瘤的新策略展现出巨大潜力。例如,靶向CTSH可以诱导半鳞状分化型膀胱癌的终末鳞状分化并引发细胞焦亡[32]。其核心在于针对谱系可塑性——这是跨越不同治疗类型的获得性耐药性的关键驱动因素。通过利用已发生谱系转变的耐药肿瘤细胞的固有分化倾向,将分化疗法与化疗或免疫疗法结合使用,有望通过解决多种耐药机制来提高疗效,为具有谱系可塑性相关耐药性的实体瘤提供可行的治疗模型[32]。
总之,肿瘤的获得性耐药性是一个多方面的挑战,需要全面理解肿瘤细胞的内在机制和TME相互作用。在耐药性模型、细胞谱系可塑性以及ADC和双特异性抗体等新药物的开发方面的突破,为改善患者预后带来了新的希望。基于全面分子谱型的个性化联合疗法将成为未来癌症治疗的基石,实现更有效和持久的疗效。
**资金支持**
本工作得到了国家自然科学基金(编号U25C2036、82303880和82503629)的资助。