Cancer Cell | 非遗传因素对肿瘤治疗获得性耐药的重要影响

来源：BioArt

在转移性结直肠癌病人中，靶向EGFR的抗体能够有效地减缓一部分病人的肿瘤发展。但是基因KRAS或者NRAS的第12、13、59、61、117和146位氨基酸发生的突变能够使病人产生原发性耐药。因此，EGFR的抗体在治疗结直肠癌病人时往往仅针对于这两个基因在这些位点野生型的病人使用【1,2】。不过，在治疗过程中，许多病人并没有从EGFR抗体的治疗中获益，表明除了原发性耐药机制之外，还有其他的耐药机制存在。最近的一项基于结直肠癌病人的转录组分析显示，短暂扩增（transit amplifying, TA）亚型和cetuximab（CET，EGFR单克隆抗体）的敏感性相关，表明非遗传性的分子特征同样能够影响EGFR抗体的敏感性【3】。

2019年7月8日，来自英国癌症研究院的Marco Gerlinger课题组，在Cancer Cell杂志以Genomic and Transcriptomic Determinants of Therapy Resistance and Immune Landscape Evolution during Anti-EGFR Treatment in Colorectal Cancer为题，对EGFR抗体治疗结直肠癌的耐药性，以及EGFR抗体治疗导致的免疫系统变化进行了研究。

研究人员以45例结直肠癌病人为研究对象，其中40例病人进行了单因素CET治疗，在这40例病人中，有35个病人成功进行了基准活检（CET处理之前）测序，其结果用于之后的研究。在这35例病人中，有20例表现出结肠癌初级进展，而剩下的15例则从治疗中获得了持久的效果。之后，研究人员对结直肠癌这种进行性疾病（progressive disease, PD）的活检做了RNA-seq测序，用于之后的研究分析。

研究人员首先从20例在CET治疗中仍旧获得初级进展的结直肠癌病人的基准活检样品中，检测到了对CET具有原发性耐药的遗传因素。BRAF V600E、BRAF D594F、KRAS L19F、KRAS A18D、KRAS G12D、KRAS amp、ERBB2 amp等遗传因素的改变都能导致原发性耐药的产生。另外，NF1基因的失活也能在结直肠癌中产生CET的耐药性。另外，对基准活检样品的RNA-seq数据分析显示，结直肠癌中TA（transit amplifying）亚型和共有分子亚型（consensus molecular subtype, CMS）2非常类似，TA/CMS2亚型能够作为CET处理获益的非遗传因素预测因子。

研究人员接下来对CET处理结直肠癌病人的获得性耐药（acquired resistance, AR）进行了分析。从14例CET处理后仍然发生进展的结直肠癌病人的活检数据中分析发现，仅有一例病人出现了KRAS突变（G12C），这个病例还伴随有EGFR突变（G322S），这个突变之前并没有报道。另外，还有一例病人出现KRAS扩增和伴随的EGFR突变（D278N），这个突变并不影响CET的结合表位。除此之外，在这些病例中并未发现其他RAS、EGFR、BRAF或者ERK突变或者基因的扩增。而通过更深层次的测序分析，在这14例病例中并没有找到相应的遗传因素以驱动病例产生获得性耐药。

接下来，研究人员对9例CET处理后仍旧获得进展的结直肠癌病人循环肿瘤DNA（ctDNA）进行了分析。分析发现，9例病人中有7例病人表现出了RAS、BRAF或者EGFR等能产生耐药性的基因突变，但仍旧有病人没有产生这些基因突变，表明存在非遗传因素能促进结直肠癌病人产生获得性耐药。

为了探究产生获得性耐药的非遗传因素，研究人员对转录组亚型进行了分析。结果显示，在没有遗传因素异常的病人中，获得性耐药的产生和转录组亚型由CMS2/TA向CMS4/SL的转变相关。在CMS4/SL亚型的病人中，TGF-β1和TGF-β2的表达特异性升高，进而导致EMT（epithelial-to-mesenchymal）等现象的产生。另外，CMS4亚型结直肠癌细胞和癌症相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts, CAFs）共同富集，后者是TGF-β和有丝分裂生长因子（growth factors, GFs）的主要来源。CMS2向CMS4亚型的转变过程引起许多生长因子的高表达，促进了结直肠癌获得性耐药的产生。

最后，研究人员对结直肠癌的免疫系统进行了检测。分析发现，CET处理导致细胞溶解活性（cytolytic activity, CYT）在CMS2向CMS4转变过程中大量增加。CET还导致适应性免疫系统中一些识别肿瘤细胞的免疫细胞得到富集，Th1和CD8+ T细胞浸润增加，另外，T细胞相关的炎症反应也相应增加，免疫检查点蛋白如LAG3、PL-L1、TIM3以及GITR等的表达量都相应增加。

综上，本研究表明，结直肠癌病人中对EGFR抗体治疗，遗传因素主要影响了其原发性耐药，而非遗传因素对获得性耐药有重要影响，这对于不同癌症病人的靶向治疗具有非常重要的指导意义。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2019.05.013

参考文献

1 Allegra, C.J., Rumble, R.B., Hamilton, S.R., Mangu, P.B., Roach, N., Hantel, A., and Schilsky, R.L. (2016). Extended RAS gene mutation testing in metastatic colorectal carcinoma to predict response to anti-epidermal growth factor receptor monoclonal antibody therapy: American Society of Clinical Oncology Provisional Clinical Opinion Update 2015. J. Clin. Oncol. 34, 179–185.

2 Amado, R.G., Wolf, M., Peeters, M., Van Cutsem, E., Siena, S., Freeman, D.J., Juan, T., Sikorski, R., Suggs, S., Radinsky, R., et al. (2008). Wild-type KRAS is required for panitumumab efficacy in patients with metastatic colorectal cancer. J. Clin. Oncol. 26, 1626–1634.

3 Sadanandam, A., Lyssiotis, C.A., Homicsko, K., Collisson, E.A., Gibb, W.J., Wullschleger, S., Ostos, L.C., Lannon, W.A., Grotzinger, C., Del Rio, M., et al. (2013). A colorectal cancer classification system that associates cellular phenotype and responses to therapy. Nat. Med. 19, 619–625.