花靖棋，沈華，鄧君鵬

南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院泌尿外科，江蘇蘇州 215001

腎癌（RCC）是全球范圍內(nèi)高病死率癌癥之一，在泌尿系腫瘤發(fā)病率僅次于前列腺癌和膀胱癌，但卻是致死率最高的腫瘤。雖然RCC 的首選治療是手術(shù)，但是30%原發(fā)性RCC 患者在就診時(shí)已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移［1］，另有25%患者術(shù)后出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，并且轉(zhuǎn)移性RCC 對(duì)放化療及系統(tǒng)性治療具有較高的耐受性。磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號(hào)通路是在RCC 患者中觀察到最常見(jiàn)的失調(diào)信號(hào)通路之一，主要通過(guò)調(diào)控上下游效應(yīng)分子的活化狀態(tài)來(lái)影響細(xì)胞增殖和凋亡等一系列生物學(xué)過(guò)程。PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路與RCC 的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，通路的激活參與了RCC 的發(fā)生和發(fā)展。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些PI3K、Akt 和mTOR的抑制劑，用于抑制該信號(hào)通路的異常激活；這些抑制劑可以通過(guò)阻斷信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，并抑制腫瘤血管生成；其中一些抑制劑已經(jīng)在臨床試驗(yàn)中展示了抗腫瘤活性，并在一定程度上改善了RCC 患者的預(yù)后。 現(xiàn)就PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路抑制劑在RCC 治療中的應(yīng)用進(jìn)展情況綜述如下。

1 PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)、功能及在RCC發(fā)生發(fā)展中作用

1.1 PI3K PI3K 最初由NISHIZUKA［2］在20 世紀(jì)80 年代初作為脂質(zhì)激酶被報(bào)道。到目前為止，基于序列同源性和脂質(zhì)底物特異性，已經(jīng)確定了三種類型PI3K（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）。生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和激素與受體酪氨酸激酶（RTKs）和G 蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）結(jié)合并激活PI3K。在胞膜上Ⅰ型PI3K 是由催化亞基P110 和調(diào)節(jié)亞基P85 構(gòu)成的異二聚體，可分為IA（PI3Kα、β、δ）和IB（PI3Kγ）兩個(gè)亞型，它們分別通過(guò)酪氨酸激酶受體和G 蛋白受體活化，使底物磷脂酰肌醇4，5-二磷酸（PIP2）磷酸化為磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸（PIP3）。Ⅰ類PI3Ks 直接生成磷脂用于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，而Ⅱ類和Ⅲ類PI3Ks 更多地參與細(xì)胞內(nèi)的膜運(yùn)輸過(guò)程［3］。

1.2 Akt Akt 是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，根據(jù)絲氨酸/蘇氨酸殘基的差異分為三種異構(gòu)體，即Akt1、Akt2和Akt3。PIP3與Akt結(jié)合后，參與兩個(gè)磷酸化過(guò)程。第一次在3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（PDK1）的參與下使Thr308 位點(diǎn)磷酸化，第二次通過(guò)mTORC2 在Ser473 位點(diǎn)發(fā)生磷酸化。Akt1 在組織中廣泛存在，參與細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活。Akt2 主要存在于肌肉和脂肪細(xì)胞中，維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)，而Akt3 主要存在于大腦和睪丸中。這三種異構(gòu)體具有80%以上的同源性，包含同源性PH、催化和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域，并具有共同的特定功能［4］。

1.3 mTOR mTOR 是一類高度保守的非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，于1994 年被BROWN 等［5］定義，該蛋白分子量較大，包含F(xiàn)AT 結(jié)構(gòu)域、激酶結(jié)構(gòu)域、FRB（fkbp12-雷帕霉素結(jié)合）結(jié)構(gòu)域、HEAT 重復(fù)序列、FATC 結(jié)構(gòu)域及NRD。mTOR 在生物體內(nèi)主要以兩種復(fù)合物的形式存在，即對(duì)雷帕霉素敏感的mTORC1 和不敏感的mTORC2。mTORC1 除了含有核心蛋白mTOR、mLST8（也稱為GβL）以及Raptor（與mTOR 相關(guān)的調(diào)節(jié)蛋白）之外，還包含另外兩個(gè)抑制蛋白亞基，即DEPTOR（mTOR 相互作用蛋白的DEP 結(jié)構(gòu)域）和Akt 底物蛋白PRAS40（富含脯氨酸的Akt 底物）［6］。Raptor通過(guò)與TOR 信號(hào)基體的結(jié)合幫助將底物招募到mTORC1 中，并且對(duì)于mTORC1 的亞細(xì)胞定位也是必不可少的。mLST8 則通過(guò)與mTORC1 激酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合來(lái)穩(wěn)定激酶激活環(huán)。 mTORC2由mTOR、Rictor（mTOR 的雷帕霉素不敏感伴侶）和mLST8 組成。除了這些基本的蛋白質(zhì)亞基，mTORC2 還具有DEPTOR、mSIN1（應(yīng)激激活映射激酶相互作用蛋白1）和Protor1/2［7］。mTORC1可以通過(guò)促進(jìn)翻譯、核糖體生物合成和自噬調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)。它的激活需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氨基酸，這導(dǎo)致raptor 介導(dǎo)的mTORC1 募集到溶酶體和晚期核內(nèi)體［8］。有些生長(zhǎng)因子，如胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）和氨基酸等，可以通過(guò)信號(hào)PI3K/Akt-結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合體1/2（TSC1/TSC2）-RHEB 激活mTORC1。mTORC1 可以促進(jìn)嘌呤核苷酸的合成和脂肪從頭合成。此外，mTORC1 還通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子缺氧誘導(dǎo)因子α（HIFα）刺激糖酵解和葡萄糖攝?。?］。mTORC1 還可以通過(guò)自噬—溶酶體和泛素—蛋白酶體途徑，參與蛋白質(zhì)和細(xì)胞器的翻轉(zhuǎn)。在營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下，mTORC1 可以通過(guò)磷酸化ULK1（哺乳動(dòng)物自噬啟動(dòng)激酶）來(lái)發(fā)揮抑制作用，從而進(jìn)一步阻斷自噬。mTORC1 激活抑制轉(zhuǎn)錄因子EB（TFEB），是溶酶體途徑最重要的調(diào)節(jié)因子。mTORC1 失活和營(yíng)養(yǎng)剝奪激活TFEB，然后發(fā)生核易位，進(jìn)一步導(dǎo)致溶酶體和自噬基因表達(dá)［10］。而mTORC2 主要對(duì)生長(zhǎng)因子產(chǎn)生反應(yīng)，影響細(xì)胞凋亡周期。mTORC2 激活后主要磷酸化AGC 激酶家族成員（SGK、PKCα 和Akt），它們都參與細(xì)胞存活、代謝和細(xì)胞骨架重塑。根據(jù)JULIEN 等［11］的研究表明，這兩個(gè)mTOR 復(fù)合物之間也可以相互干擾，mTORC1 下游效應(yīng)子p70S6K 可以通過(guò)磷酸化Rictor 來(lái)抑制mTORC2。

1.4 PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路在RCC 發(fā)生發(fā)展中的作用 RCC 占所有腎臟惡性腫瘤的90%以上，主要影響男性人群。SATO 等［12］通過(guò)對(duì)100 多例RCC的研究，發(fā)現(xiàn)在患者中存在著PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路突變和缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）積累。這說(shuō)明PI3K/Akt/mTOR 通路的激活參與了RCC 的發(fā)生發(fā)展。mTOR 作為PI3K/AKT 通路的下游效應(yīng)因子，被異常激活后，可以降低腫瘤抑制因子PTEN 的功能或增加PI3K 催化亞基的功能，從而導(dǎo)致Akt 異常激活［13］。SCHNEIDER 等［14］通過(guò)對(duì)135 例腎透明細(xì)胞癌中的PTEN 進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)在手術(shù)后5 年內(nèi)死亡患者的PTEN 表達(dá)顯著低于同期存活的患者。

SHANMUGASUNDARAM 等［15］通過(guò)對(duì)S 期激酶關(guān)聯(lián)蛋白2（SKP-2）/p27 的研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)途徑可以上調(diào)SKP-2 表達(dá)來(lái)激活mTORC2，然后泛素化降解p27，從而使腫瘤細(xì)胞在G1～S期發(fā)生紊亂，促進(jìn)細(xì)胞增殖。mTOR可以調(diào)節(jié)HIF1-α、HIF2-α 和p70S6 激酶的mRNA 翻譯，在磷脂酶D 存在的情況下，mTOR 在翻譯水平上增強(qiáng)了HIF1-α 和HIF2-α 表達(dá)［16］。細(xì)胞外基質(zhì)的降解以及腫瘤血管的大量生成往往是導(dǎo)致RCC 細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的主要原因?；|(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）作為降解細(xì)胞外基質(zhì)的重要酶類，幾乎能降解細(xì)胞外基質(zhì)中的各種蛋白成分，破壞腫瘤細(xì)胞侵襲的組織學(xué)屏障。TANG 等［17］發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt 信號(hào)通路特異性抑制劑顯著降低SP1 與MMP-2 啟動(dòng)子的結(jié)合，而MMP-2與腫瘤的侵襲呈正相關(guān)。

2 PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路抑制劑在腎癌治療中的應(yīng)用

2.1 PI3K 抑制劑 由于PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的過(guò)度激活與RCC 細(xì)胞的生存、增殖和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，以該通路分子為靶點(diǎn)的治療策略成為熱門研究對(duì)象。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種類型的PI3K 抑制劑，包括泛Ⅰ類PI3K 抑制劑和特異性PI3K 抑制劑。FDA 已批準(zhǔn)四種PI3K 抑制劑用于臨床癌癥治療，包括GS-1101（idelalisib/CAL-101）、Copanlisib（BAY 80-6946）、IPI145（Duvelisib，INK-1197）和Alpelisib（BYL719）。除了這些被FDA 批準(zhǔn)用于臨床治療的PI3K抑制劑外，還有一些PI3K抑制劑正在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估，例如BKM120、Pictilisib、Taselisib 等。由于接受泛PI3K 抑制劑治療的患者經(jīng)常出現(xiàn)高血糖和肝毒性等不良反應(yīng)，特異性PI3K 抑制劑受到人們廣泛關(guān)注，例如GDC-0077、CYH33、Serabelisib（INK1117，TAK-117）、AZD6482 等［18］。SOURBIER等［19］發(fā)現(xiàn)，LY294002 和渥曼青霉素這兩種PI3K 抑制劑可以降低Akt 活化和GSK-3 磷酸化，通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡使細(xì)胞生長(zhǎng)降低70%。

2.2 AKT 抑制劑 AKT 抑制劑通過(guò)不同的機(jī)制發(fā)揮作用，可以直接與AKT 蛋白激酶結(jié)合，阻斷其活性位點(diǎn)，從而阻止AKT 與其底物的相互作用；也可以通過(guò)干擾AKT 信號(hào)通路上游的激活因子來(lái)抑制AKT 的激活，又或者通過(guò)促進(jìn)AKT 的降解來(lái)減少其在細(xì)胞內(nèi)的濃度。與PI3K 抑制劑作為ATP 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同，小分子Akt抑制劑可分為ATP競(jìng)爭(zhēng)抑制劑和變構(gòu)抑制劑。ATP競(jìng)爭(zhēng)抑制劑主要針對(duì)活性激酶進(jìn)行抑制，而變構(gòu)抑制劑則可以更好地結(jié)合到Akt-pH和激酶結(jié)構(gòu)域界面。許多Akt抑制劑在臨床前研究中具有抗癌作用，但是臨床評(píng)估進(jìn)展緩慢。自2004年以來(lái)，已經(jīng)陸續(xù)報(bào)道了Akt 抑制劑臨床試驗(yàn)的各個(gè)階段的結(jié)果，從最新結(jié)果來(lái)看，Akt 抑制劑想要在RCC 中發(fā)揮更好的治療效果，仍需要進(jìn)一步的研究［20］。

2.3 mTOR 抑制劑 mTOR 抑制劑由ATP 競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑和變構(gòu)抑制劑組成，雖然mTOR 復(fù)合物包括mTORC1 和mTORC2，但目前研發(fā)出的抑制劑主要是針對(duì)mTORC1。迄今為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了三代mTOR抑制劑。

2.3.1 第一代mTOR 抑制劑 第一代mTOR 抑制劑是變構(gòu)抑制劑。早期人們發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素具有抑制酵母的增殖特性，隨著研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)雷帕霉素還具有免疫抑制劑的作用［21］。目前，F(xiàn)DA 已批準(zhǔn)替西羅莫司和依維莫司這兩種針對(duì)mTORC1 變構(gòu)抑制劑用于癌癥（包括RCC）患者的臨床治療，這兩種藥物都是雷帕霉素衍生物。替西羅莫司是雷帕霉素的前藥形式，通過(guò)與肽基脯氨酸順?lè)词疆悩?gòu)酶FKBP12 形成復(fù)合物，然后與mTOR 的FRB 區(qū)結(jié)合，可以部分阻斷mTOR 的活性位點(diǎn)，從而抑制mTORC1 的活性［22］。LE 等［23］通過(guò)大型隨機(jī)試驗(yàn)，證明了替西羅莫司可以作為治療晚期預(yù)后不良RCC 患者的一線藥物，該藥物顯著提高了患者總生存率。雷帕霉素介導(dǎo)的mTORC1 抑制可抑制蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞生長(zhǎng)并增強(qiáng)自噬，從而促進(jìn)腫瘤消退。AMATO 等［24］通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)依維莫司也可以通過(guò)將FKBP12 招募到MTORC1 來(lái)發(fā)揮變構(gòu)作用，并將RCC 患者的無(wú)進(jìn)展生存期從1.9 個(gè)月延長(zhǎng)至4.9個(gè)月。盡管雷帕霉素能有效地靶向mTORC1，但它并不能阻斷其所有底物的磷酸化。mTORC1 的下游底物包括eIF4E 結(jié)合蛋白1（4EBP1）和核糖體S6激酶（S6K），它們分別控制帽依賴的翻譯起始和延伸［25］，而eIF4E 的過(guò)度表達(dá)與某些特定細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)。雷帕霉素通過(guò)抑制mTORC1 在很大程度上阻止細(xì)胞增殖，而不是引發(fā)細(xì)胞死亡。mTOR在幾種類型的人類癌癥中被過(guò)度激活，用雷帕霉素治療這些病例會(huì)導(dǎo)致mTORC2 介導(dǎo)的Akt 激活，又因?yàn)槔着撩顾刂灰种苖TORC1，從而往往會(huì)導(dǎo)致治療策略失敗。

2.3.2 第二代mTOR 抑制劑 第二代mTOR 抑制劑（即mTOR 激酶抑制劑）作為靶向激活mTOR 的抗癌藥物，特別是同時(shí)抑制mTORC1 和mTORC2。這些抑制劑與ATP 競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合到mTOR 激酶活性位點(diǎn)，它們大多對(duì)mTOR 激酶表現(xiàn)出高度特異性和選擇性。 在各種mTOR 激酶抑制劑中，AZD8055對(duì)mTORC1 的抑制效果比其他PI3K 的抑制效果好數(shù)百倍［26］。KAUFFMAN 等［27］建立了小鼠RCC 異種移植模型，將AZD8055 與西羅莫司對(duì)比，結(jié)果顯示AZD8055 具有更好的腫瘤生長(zhǎng)抑制和更長(zhǎng)的小鼠生存時(shí)間。另外，抑制劑dactolisib（BEZ235）具有對(duì)mTOR 復(fù)合物和PI3K 的雙重抑制作用［28］，并且這些抑制劑對(duì)Akt 具有雙向作用。抑制mTORC2 會(huì)導(dǎo)致Akt在絲氨酸473位點(diǎn)的去磷酸化，并迅速短暫地抑制Akt 在蘇氨酸308 位點(diǎn)的磷酸化，從而導(dǎo)致Akt信號(hào)抑制；同時(shí)使用激酶抑制劑抑制mTOR 也可以緩解Akt介導(dǎo)的反饋抑制，導(dǎo)致PI3K的激活，從而通過(guò)蘇氨酸308 位點(diǎn)的再磷酸化激活A(yù)kt。這清楚地表明，mTOR 激酶抑制可以導(dǎo)致不同的穩(wěn)態(tài)。此外，研究表明mTOR 激酶抑制劑與RTK 抑制劑的聯(lián)合使用可能會(huì)抑制導(dǎo)致細(xì)胞死亡和腫瘤消退的雙向Akt 信號(hào)通路。這些結(jié)果揭示了致癌信號(hào)的適應(yīng)能力，并提示了聯(lián)合治療對(duì)避免雙相效應(yīng)的重要性［29］。盡管它們具有一定的有效性，但長(zhǎng)期服用這些藥物可能會(huì)導(dǎo)致黏膜組織潰瘍、血液系統(tǒng)異常、誘導(dǎo)胰島素不敏感、肥胖和糖尿病等不良副作用，因此抑制劑如WYE354、AZD2014 和AZD8055 仍然無(wú)法獲得FDA的批準(zhǔn)［30］。

2.3.3 第三代mTOR 抑制劑 第三代mTOR 抑制劑是RapaLink，它將第一代和第二代mTOR 激酶抑制劑的結(jié)合口袋進(jìn)行獨(dú)特結(jié)合，創(chuàng)造了一個(gè)二價(jià)的相互作用，使得其能抑制對(duì)之前的mTOR 激酶抑制劑（TORKi）具有抗性的突變。RapaLink-1 比第一代和第二代抑制劑對(duì)mTOR 表現(xiàn)出更強(qiáng)的抑制作用。這種藥物被證明可以有效地降低p4EBP1 的水平和抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，使細(xì)胞停留在G0/G1期。根據(jù)FAN等［31］的研究，該藥物可以有效阻斷mTORC1，并進(jìn)一步與FKBP12結(jié)合，使RapaLink-1分子在細(xì)胞中積累。因此，該藥物比早期的mTOR抑制劑表現(xiàn)出更好的功效，從而可以有效地阻斷癌癥相關(guān)過(guò)度激活的mTOR突變體。KUROSHIMA 等［32］比較了Rapalink-1 與替西羅莫司在體外和體內(nèi)對(duì)RCC 的治療效果，發(fā)現(xiàn)Rapalink-1 對(duì)RCC 細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和克隆形成的影響更大。

2.4 PI3K/mTOR 雙重抑制劑 由于mTOR 和PI3K屬于相同的PIKK家族，具有相似的結(jié)構(gòu)組成和激活機(jī)制，人們研發(fā)出了PI3K/mTOR雙重抑制劑。與單獨(dú)使用mTOR或PI3K抑制劑相比，PI3K/mTOR雙重抑制劑確實(shí)顯示出更好的治療效果。ROULIN 等［33］的研究發(fā)現(xiàn)，NVP-BEZ235或索拉非尼處理786-O 和Caki-1 細(xì)胞，可降低RCC 腫瘤細(xì)胞的增殖和增加其細(xì)胞凋亡，NVP-BEZ235 與索拉非尼聯(lián)用效果優(yōu)于單獨(dú)用藥。還有許多其他的雙PI3K/mTOR 抑制劑已經(jīng)在臨床前模型或癌細(xì)胞系中開(kāi)發(fā)和測(cè)試，有望用于癌癥治療。XU 等［34］使用VS-5584 對(duì)RCC 細(xì)胞株進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)VS-5584 可以抑制RCC 細(xì)胞中PI3K/Akt/mTORC1/2 的活化，從而增加細(xì)胞凋亡，具有抗增殖活性。SN202 可以通過(guò)降低PI3K 下游信號(hào)分子Akt 和S6K 的磷酸化來(lái)抑制PI3Kα、PI3Kγ和mTOR。WANG 等［35］使用SN202 對(duì)RCC 細(xì)胞株進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)SN202 以劑量依賴性方式抑制細(xì)胞增殖，并顯著抑制RCC細(xì)胞的生長(zhǎng)。因此，SN202作為PI3K/mTOR 的雙重抑制劑可能是一種有前景的RCC治療藥物。

綜上所述，PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路是人類癌癥中最常見(jiàn)的失調(diào)通路之一，通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移等固有細(xì)胞程序，或調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，包括血管生成、炎癥、免疫反應(yīng)等，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。雖然到目前為止，人們對(duì)于PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路在RCC 細(xì)胞中作用機(jī)制的認(rèn)知并不全面，許多新的信號(hào)通路抑制劑也處于臨床試驗(yàn)階段。但是，從早期的PI3K 抑制劑，到現(xiàn)在的雙重抑制劑，都明顯改善了RCC 患者的生存率，證明其抑制劑在RCC 的靶向治療中顯著療效性。在未來(lái)的研究中，可以注重抑制劑與其他抗腫瘤藥物或免疫治療相結(jié)合，以增強(qiáng)治療效果。此外，也可以根據(jù)患者的遺傳變異和分子特征，選擇最適合的靶向治療藥物。因此，以PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路為靶點(diǎn)的RCC靶向治療值得深入研究。