胡志英，朱新江，陳舒晨，李皓靜，魏煒，李曉玲

中國醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院（遼寧省腫瘤醫(yī)院）胸內科，沈陽110042

肺癌是一種嚴重威脅人類健康的惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占肺癌的80%左右[1]，大部分NSCLC患者確診時已屬晚期，不能進行手術治療。有研究顯示，NSCLC患者的中位生存期為8～10個月[2]。探索NSCLC的發(fā)生、發(fā)展機制和新的治療方法對提高療效至關重要。磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，MTOR）通路在腫瘤細胞的生長、增殖等過程中具有重要的作用[3]。本文將對PI3K/AKT/MTOR通路在NSCLC發(fā)生、發(fā)展中的作用及對腫瘤免疫微環(huán)境的影響進行綜述，探索PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥與免疫治療聯合治療NSCLC的可能性。

1 PI 3K/AKT/MTOR通路的概述

PI3K屬于磷脂激酶家族，根據其結構和功能的不同分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型PI3K，其中研究最廣泛的是Ⅰ型PI3K，根據其與p110結合亞基的不同將Ⅰ型PI3K分為ⅠA型和ⅠB型。ⅠA型PI3K由催化亞 基（PIK3CA 編 碼 的 p110α、PIK3CB編 碼 的p110β、PIK3CD編碼的p110δ）和調節(jié)亞基（p85）組成，ⅠB型PI3K的催化亞基是p110γ。具有酪氨酸殘基的生長因子受體、鏈接蛋白、Ras蛋白與PI3K相互作用，激活PI3K[3]?；罨腜I3K將磷脂酰肌醇 4，5-雙磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2）磷酸化為磷脂酰肌醇 3，4，5-三磷酸（phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate，PIP3），PIP3與AKT（包括AKT1、AKT2、AKT3三種亞型）的PH結構域結合，隨后使AKT1的催化結構域Thr308（AKT2的 Thr309，AKT3的 Thr305）位點被磷酸肌醇依賴性激酶（phosphatidylinositol-dependent kinase 1，PDK1）磷酸化，AKT1的C-末端疏水區(qū)域的Ser473、AKT2的Ser474和AKT3的Ser472位點被MTORC2磷酸化，從而激活AKT[4]。p-AKT通過磷酸化結節(jié)性硬化復合體（tuberous sclerosis complex，TSC）1/2促使 Rheb GDP轉化為 Rheb GTP，從而激活MTORC1，p70s6激酶（p70s6 kinase，p70s6K）和真核起始因子4E結合蛋白1（4E-binding protein 1，4E-BP1）表達上調，下傳生存信號[5]。

2 PI 3K/AKT/MTOR通路的調控機制

研究發(fā)現，約90%的NSCLC細胞株存在PI3K/AKT/MTOR通路的激活[6]。EGFR基因突變、抑癌基因PTEN的缺失或突變及PI3K的突變或擴增均可激活PI3K/AKT/MTOR通路[7]。Guo等[8]培養(yǎng)了80株NSCLC細胞，發(fā)現在13株NSCLC細胞中存在p-AKT表達，其中12株NSCLC細胞分別存在EGFR、HER2突變，PIK3CA擴增及PTEN表達丟失。

表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）與表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）相互作用，使EGFR二聚體構象發(fā)生改變，激活PI3K/AKT/MTOR通路。有研究發(fā)現，與野生型EGFR相比，突變型EGFR可明顯增加PI3K和AKT的活化水平[9]。王彬[10]在135例NSCLC組織標本中發(fā)現EGFR基因突變與AKT1基因表達呈正相關。

PTEN具有磷酸酶活性，將PIP3去磷酸化轉變?yōu)镻IP2，阻斷PI3K/AKT/MTOR通路的激活。PTEN基因突變或表達丟失，促使PIP3在細胞內累積，導致AKT持續(xù)活化，進而激活PI3K/AKT/MTOR通路[11]。在NSCLC組織中PTEN基因突變率較低，Jin等[12]分析了176例NSCLC組織標本，發(fā)現PTEN基因突變率在肺鱗癌中為10.2%，在肺腺癌中為1.7%。約70%中度分化的NSCLC組織存在PTEN表達水平降低或表達丟失[13]。Yun等[14]分析了66例NSCLC組織標本和10例肺良性病變組織標本，發(fā)現隨著EGFR、p-AKT表達水平的升高，PTEN表達水平逐漸降低，表明PTEN基因突變或表達丟失可能與EGFR突變、AKT的活化共同參與NSCLC的發(fā)生有關。

PIK3CA編碼PI3K的p110α亞基，PIK3CA基因突變通常發(fā)生在E9（E542K、E545K、Q546K）和E20（H1047R、H1047L）位點。E9編碼p110α的螺旋區(qū)域，此區(qū)域的突變干擾p110α與p85結合，從而激活PI3K/AKT/MTOR通路[15]。PIK3CA基因突變率較低，在肺鱗癌中為3%～10%，在肺腺癌中為0～2.7%[13]。Scheffler等[16]利用基因測序方法分析了1144例NSCLC組織標本，發(fā)現PIK3CA基因突變率為3.7%，且肺鱗癌中PIK3CA的突變率（8.9%）高于肺腺癌（2.9%）。NSCLC中PIK3CA基因擴增率約為18%，且常與EGFR突變、KRAS突變共存[2]。

3 PI 3K/AKT/MTOR通路在NSCLC中的作用

生理條件下，PI3K/AKT/MTOR通路在細胞存活、增殖及血管形成等過程中發(fā)揮作用，PI3K/AKT/MTOR通路的失調會促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展[17]。

3.1 抑制細胞凋亡和促進細胞增殖

活化的AKT對腫瘤細胞的存活與增殖非常重要。BAD和BAX屬于促凋亡BCL2家族，與bcl-2或bcl-xl結合促進細胞凋亡，p-AKT可使BAD、BAX與bcl-2或bcl-xl解離，抑制細胞凋亡。casepase 9是線粒體凋亡的重要酶之一，p-AKT通過抑制casepase 9的活性抑制線粒體途徑介導的細胞凋亡[18]。此外，p-AKT激活糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）、FOXO轉錄因子、MDM2原癌基因和NF-κB轉錄因子，抑制其促凋亡功能，促進細胞增殖[12]。

3.2 調節(jié)細胞周期

細胞周期蛋白、周期蛋白依賴性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）和CDK抑制因子（cyclin-dependent kinase inhibitor，CKI）協(xié)調控制細胞周期[18]。PI3K/AKT/MTOR通路將有絲分裂信號傳遞給p70s6k，使細胞周期蛋白和CDK4表達上調，CDK4抑制蛋白p21Cip1/WAF1和p27Kip1表達下調，促使細胞從G1期向S期進展[19]。吳玉梅等[20]用AKT阻斷藥MK-2206處理肺腺癌A549細胞株，發(fā)現p21和p27表達上調，cyclinD1表達下調，進一步應用流式細胞術檢測細胞周期分布時發(fā)現，A549細胞發(fā)生明顯的G0期阻滯，細胞生長受到抑制。此外，p-AKT可激活轉錄因子FOXO1、FOXO3、FOXO4，促使細胞向S期進展[12]。

3.3 促進腫瘤血管形成及腫瘤轉移

腫瘤血管的形成是促血管生成因子與血管生成抑制因子相互作用的結果，受PI3K/AKT/MTOR通路的調節(jié)。p-AKT通過上調缺氧誘導因子、一氧化氮、環(huán)氧合酶2的表達促進腫瘤血管形成[18]。高錫剛和王玲[21]檢測了46例NSCLC組織中p-AKT的表達水平和微血管密度值，發(fā)現p-AKT陽性NSCLC組織中微血管密度值明顯高于p-AKT陰性NSCLC組織。肖高春等[22]利用LY294002阻斷PI3K/AKT/MTOR通路后觀察腫瘤血管內皮細胞的運功能力，發(fā)現其水平、垂直和定向遷移均受到限制，且阻斷藥濃度越高，遷移距離越短。PI3K/AKT/MTOR通路通過激活基質金屬蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP2）、基質金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）促進NSCLC的侵襲和轉移[18]。

4 PI 3K/AKT/MTOR通路對腫瘤免疫微環(huán)境的影響

由腫瘤細胞、基質細胞（包括血管內皮細胞、周細胞、免疫炎性細胞等）和細胞外基質共同構成的腫瘤微環(huán)境，不僅是腫瘤生長、浸潤和轉移的基礎，還可影響多種腫瘤的臨床治療效果[23]。有研究發(fā)現，PI3K/AKT/MTOR通路可影響腫瘤微環(huán)境內免疫細胞的活性和程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）表達，參與免疫抑制微環(huán)境的形成，阻斷PI3K/AKT/MTOR通路，恢復患者機體的免疫應答，增強抗腫瘤固有的免疫效應[24]。在黑色素瘤模型中使用PI3K阻斷藥GSK2636771抑制PI3K/AKT/MTOR通路后，腫瘤組織中CD8+T淋巴細胞的浸潤明顯增加，導致腫瘤負荷減小，帶來生存獲益[25]。B7家族成員PDL1在腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成中具有重要的作用[26]。在 2013年 AACR 年會上，Lastwika等[27]指出，PI3K/AKT/MTOR通路是腫瘤細胞PD-L1表達的驅動因素，抑制PI3K、AKT和MTOR均可導致PD-L1表達下調。有研究發(fā)現，KRAS、EGFR、BRAF、ALK或MET突變的NSCLC細胞株中PD-L1高表達，可能與這些基因突變激活了PI3K/AKT/MTOR通路有關[28]。在肺鱗癌小鼠模型中，攜帶LKB1基因突變或PTEN表達丟失的鱗癌細胞同樣存在PD-L1高表達[29]。杜鴻飛[30]發(fā)現阻斷PI3K/AKT/MTOR通路后，EGFR突變的肺腺癌細胞系中p-AKT和PD-L1表達均下調。但是，Chen等[31]通過細胞培養(yǎng)發(fā)現在NSCLC細胞株中，PD-L1表達不受PI3K/AKT/MTOR通路的調控。目前關于PI3K/AKT/MTOR通路與腫瘤微環(huán)境內PD-L1表達的研究大多集中于p-AKT與PD-L1表達水平的相關性分析，而關于其作用機制的研究卻很少。PI3K/AKT/MTOR通路是否可以調控微環(huán)境內PD-L1表達，尚無定論，需要大量的基礎和臨床研究進一步分析。

5 PI 3K/AKT/MTOR通路阻斷藥聯合免疫治療對NSCLC療效的探索

PI3K/AKT/MTOR通路在NSCLC發(fā)生發(fā)展中的作用逐漸被認識，以此通路為靶點的藥物研發(fā)成為該領域的研究熱點，藥物主要包括泛PI3K阻斷藥、亞型特異性PI3K阻斷藥、PI3K/MTOR雙重阻斷藥、AKT阻斷藥和MTOR阻斷藥[32]。近年來，免疫治療在肺癌領域的發(fā)展備受矚目，免疫治療與其他治療方式的組合成為NSCLC治療的研究熱點。臨床試驗表明，在大多數腫瘤中，微環(huán)境內CD8+T淋巴細胞的浸潤與良好預后相關，而調節(jié)性T細胞（regulatory T cell，Treg）的浸潤與不良預后相關[24]。在NSCLC腫瘤模型中，MTOR阻斷藥和抗程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）抗體聯合應用可導致腫瘤組織中浸潤性T淋巴細胞（tumor-infiltrating T lymphocyte，TIL）增多，Treg減少，抗腫瘤免疫效應增強[32]。Ahmad等[33]在小鼠肺癌模型中發(fā)現，PI3Kδ特異性阻斷藥與腫瘤特異性疫苗聯合應用可導致腫瘤微環(huán)境內CD8+T淋巴細胞數量增加，Treg數量減少，從而引發(fā)有效的抗腫瘤免疫效應。此外，Ali等[34]也觀察到PI3Kδ阻斷藥可導致動物實體瘤模型中Treg數量減少和腫瘤生長延遲，表明PI3Kδ阻斷藥可通過靶向Treg改善腫瘤免疫治療的效果。PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥可減少腫瘤微環(huán)境內Treg浸潤和免疫抑制細胞因子分泌，下調PD-L1表達，增強腫瘤免疫監(jiān)視，防止免疫抑制微環(huán)境形成，PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥聯合免疫治療對腫瘤患者可能有效[29]。這為PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥與免疫治療聯合治療NSCLC患者提供了理論依據。有研究發(fā)現，單獨應用PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥時會出現輕微的免疫相關不良反應[35]。因此，PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥與免疫治療聯合應用是否會增加免疫相關不良反應還需要進一步研究。雖然目前PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥在NSCLC中的抗腫瘤作用還沒有達到預期，但不能否定PI3K/AKT/MTOR通路是NSCLC發(fā)生過程中的重要參與者[36]。隨著臨床試驗的開展和基礎研究的深入，PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥與免疫治療聯合應用在NSCLC治療中的效果將被揭曉。

6 展望

PI3K/AKT/MTOR通路在NSCLC的發(fā)生發(fā)展中具有雙重作用，一方面通過促進腫瘤細胞增殖和遷移導致腫瘤進展；另一方面通過參與免疫抑制微環(huán)境的形成介導腫瘤細胞的免疫逃逸。PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥通過對抗免疫抑制的形成，重塑腫瘤免疫微環(huán)境，抑制腫瘤進展。但仍需進一步研究PI3K/AKT/MTOR調控微環(huán)境內PD-L1表達的機制，開展關于PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥與免疫治療聯合應用的臨床試驗，進一步驗證其療效，并評估其安全性。此外，對于不同基因表型的NSCLC，如何選擇最合適的PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥，如何選擇生物標志物，進而準確地預測對PI3K/AKT/MTOR通路阻斷藥獲益的人群，這些問題尚需探索，以期為NSCLC患者提供更好的個體化治療。

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