结直肠癌是全球第三大的恶性肿瘤, 是导致癌症相关死亡的重要原因, 每年新发的患者约为120万例, 死亡近70万例^[1-2]。约30%~40%的患者初诊时即为晚期结直肠癌, 并且相当一部分局限期患者根治术后仍会出现复发或转移, 而晚期结直肠癌患者5年生存率仅有12%。随着近些年来对结直肠癌分子机制的研究, 分子靶向药物及免疫治疗进展迅速, 为携带少见突变的结直肠癌提供更精准和更有效的治疗手段及方案。

人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor-2, HER2), 即ERBB2, 是ERBB家族的成员之一。该基因属于一种原癌基因, 其编码的蛋白具有特殊的结构, 不与配体结合, 可与其他ERBB家族成员结合形成异二聚体, 使其酪氨酸激酶活性被激活, 从而激活下游信号通路, 最终导致肿瘤发生和发展。如表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)/HER2异二聚体可激活RAS-RAF-MEK-EPK通路, HER2/ HER4异二聚体可激活PI3K-AKT-mTOR HER2/ HER4通路^[3]。HER2的致癌性激活可由基因扩增和基因突变引起, 主要方式为基因扩增。基因扩增会导致编码产物HER2蛋白过度表达。目前已经发现, HER2在乳腺癌、胃癌和肺癌等多种肿瘤细胞中高度表达, HER2变异在乳腺癌患者的发生率为13%~20%, 在胃癌中为7%~34%, 在肺癌中为1.9%~14.3%^[4-5]。而在结直肠癌中相对较少, 占2%~5%^[6]。

随着靶向药物的飞速发展, 过去10年中多项研究已将HER2确定为结直肠癌治疗的潜在靶点之一。本文主要回顾总结HER2在结直肠癌患者中的检测、HER2在结直肠癌中作为致癌因子和预后及预测性生物标志物的作用以及HER2变异的结直肠癌近几年临床研究进展, 并对目前正在进行的相关临床研究以及未来发展方向进行展望。

1 HER2变异的检测

在临床上, 肿瘤的HER2变异主要为HER2基因扩增, 基因扩增可使基因拷贝数升高几十甚至上千倍不等, 最终导致编码产物HER2蛋白质过度表达。因此HER2阳性一般指HER2基因扩增或HER2蛋白过表达。免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)可检测HER2蛋白过表达, 荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)、显色原位杂交(chromogenic in situ hybridization, CISH)和银增强染色原位杂交(silver-enhanced in situ hybridization, SISH)等技术可检测HER2基因扩增。HER2阳性的定义在不同癌种中有所不同。与乳腺癌和胃癌比较, 结直肠癌的HER2阳性定义尚未统一(表 1)^[7-11]。HERACLES诊断标准中结直肠癌HER2阳性定义: ≥ 50%癌细胞IHC 3+, 或≥ 50%癌细胞IHC 2+且FISH阳性[≥ 50%癌细胞的HER2:第17号染色体计数探针(chromosome enumeration probe 17th, CEP17) ≥ 2] ^[12]。结直肠癌中的HER2基因扩增也可使用第二代测序(next generation sequencing, NGS)进行检测, 检出率为1.8%~22.0%。一项研究对大样本量的结直肠癌患者进行NGS测序, IHC和FISH检测, HER2过表达率为1.8%, 其中HER2蛋白表达与基因扩增之间的一致性达97%, 表明NGS可用于检测HER2阳性^[13]。在GOZILA子研究中, 通过肿瘤组织和(或)循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)检测HER2扩增, 共入组19例转移性结肠癌患者, 可评估18例, 组织学阳性[IHC 3+或FISH阳性(HER2/CEP17比值≥ 2)] 17例, ctDNA检测HER2扩增15例, 发现应用ctDNA和组织评估HER2扩增其结果大部分符合, 这表明液体活检或血浆ctDNA检测将来有望作为检测HER2状态的手段^[10]。

2 HER2变异结直肠癌临床病理特征、分子病理特征和预后作用

HER2变异在结直肠癌不同部位有所差异。PETACC-3试验纳入的辅助化疗的结直肠癌患者中, 基因表达和DNA拷贝数数据显示, HER2扩增多见于远端癌(脾曲、降结肠和直肠)^[14]。在晚期结直肠癌中, 上述趋势仍然存在^[15]。在HERACLES-A试验中, 在HER2扩增的结直肠癌患者中, 远端结肠癌占64%, 直肠癌占21%, 近端结肠癌只占15%^[16]。2017年ASCO一项摘要报道结直肠癌中的HER2变异^[17]。该研究采用全面基因组测序(comprehensive genomic profiling, CGP)检测8 874例转移性结直肠癌患者, 结果显示, 433例(4.9%)HER2发生变异, 其中265例(3.0%)为HER2扩增, 164例(1.9%)为HER2突变, 4例(0.5%)为HER2融合; 直肠癌、男性、原发灶分期较晚和神经侵犯者HER2变异率较高。

HER2变异在结直肠癌中的预后作用仍存在争议。一些研究表明, HER2变异是结直肠癌的不良预后因子^[18-19]。在PETACC-8前瞻性试验中, 分析1 689例Ⅲ期结肠癌术后辅助化疗的患者, 其中66例(3.9%)发现HER2变异, 包括HER2扩增和HER2基因突变。在单因素分析中, HER2改变与短时间复发相关(HR=1.55, 95%CI:1.02~2.36, P=0.04), 也和总生存时间(overall survival, OS)缩短相关(HR=1.57, 95%CI:0.99~2.50, P=0.05)。多因素分析同样证实, HER2是一个独立的预后因素^[20]。而有一些研究则表明, HER2变异没有预后意义^{[6, 21-24]}。Richman等^[6]分析QUASAR、FOCUS和PICCOLO研究共3 256例结肠癌患者, 数据表明, HER2扩增或过表达的患者的无进展生存时间(progression-free survival, PFS; HR=0.73, P=0.11)和OS(HR=0.87, P=0.48)比较, 差异均无统计学意义, 并且在KRAS野生型患者中, HER2扩增或过表达的患者PFS(HR=0.83, P=0.40)和OS(HR=0.99, P=0.95), 差异均无统计学意义。因此HER2的预后意义仍需进一步研究。

此外, 研究还发现, HER2扩增和RAS状态可能存在一定联系。一项纳入3 256例转移性结直肠癌的荟萃分析, 使用FISH和基因拷贝数变异检测HER2扩增, 显示在HER2扩增的Ⅳ期患者中, KRAS/BRAF野生型与突变型的肿瘤分别占5.2%和1.0% (P < 0.01), 在Ⅱ/Ⅲ期患者中分别为2.1%和0.2%^[6]。同样, 在PETACC-8研究中, HER2扩增的患者中, KRAS野生型占5.6%, 突变型占2.4%(P < 0.01)^[20]。HER2扩增容易出现在KRAS野生型的结直肠癌患者中, 且分期越晚阳性率越高。

3 HER2扩增或过表达与抗EGFR靶向治疗的相关性

HER2基因扩增可能导致抗EGFR靶向治疗耐药, 可以作为预测抗EGFR单抗耐药性的生物标志物^[25]。西妥昔单抗耐药细胞株中存在HER2扩增, RNA干扰(RNA interference, RNAi)抑制HER2基因表达后耐药消失。临床前研究表明, HER2扩增依赖的旁路信号介导癌细胞对EGFR抗体的耐药性^[26]。临床样本研究也显示, 西妥昔单抗耐药的肿瘤中存在HER2扩增, 在研究纳入的233例结直肠癌患者中, 220例HER2未扩增, 13例HER2扩增, 在接受西妥昔单抗单药或与化疗联合治疗后, HER2扩增组的PFS和OS比未扩增组更短^[27]。该研究同时测定HER2拷贝数, 发现获得性西妥昔单抗耐药的结直肠癌患者的HER2基因拷贝数高于治疗前的数值。类似地, 另一研究检测EGFR抗体耐药的结直肠癌患者的肿瘤ctDNA发现HER2基因扩增^[28]。Raghav等^[29]回顾性分析大鼠肉瘤基因(rat sarcoma, Ras)/鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B (v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B, BRAF)野生型的转移性结直肠癌患者, 发现HER2扩增的患者二线或三线使用EGFR抗体的PFS短于HER2未扩增者(原始队列:2.9个月vs 8.1个月, HR=5.0, P < 0.01;验证队列:2.8个月vs 9.3个月, HR=6.6, P < 0.01)。这些结果表明, HER2的激活与抗EGFR靶向治疗获得性耐药有关。

4 HER2扩增或过表达结直肠癌患者的靶向治疗 4.1 抗HER2靶向治疗的早年探索

HER2作为一种已确定的治疗靶点, 在乳腺癌和胃癌等多种肿瘤中应用广泛, 其中曲妥珠单抗、拉帕替尼和T-DM1在内的多种药物已被批准用于治疗HER2扩增或过表达的乳腺癌和胃癌。化疗基础上联合曲妥珠单抗可以提高HER2扩增或过表达晚期乳腺癌患者的整体生存, 并已推广应用于术前新辅助和辅助化疗, 成为HER2扩增或过表达乳腺癌患者的治疗标准^{[5, 30-31]}。在结直肠癌中也有学者早在2003年即开始探究抗HER2靶向治疗的效果^[32]。Clark等^[32]一项HER2过表达晚期结直肠癌的Ⅱ期研究, 二线或三线治疗中采用曲妥珠单抗联合FOLFOX方案, 共纳入21例可评价的HER2 ≥ 2+的患者, 5例(24%)达到部分缓解。但由于入组困难, 患者数少, 该试验提前终止。Ramanathan等^[33]研究一线或二线采用曲妥珠单抗联合伊立替康治疗HER2过表达的晚期结直肠癌, 入组138例患者, 其中11例HER2过表达, 7例有可评价病灶, 其中5例(71%)部分缓解, 中位生存期14个月。这项研究由于资金问题也提前终止。除此之外, 其他类似研究报道甚少。总体来说, 抗HER2抗体联合化疗在HER2扩增或过表达的晚期结直肠癌中并未取得好的结果, 但由于样本量较少, 可能需要更进一步的验证。

4.2 抗HER2靶向治疗近年临床研究进展

近年来, 抗HER2的靶向药物不断推陈出新, 不仅在乳腺癌中大放异彩, 也给HER2扩增或过表达结直肠癌治疗带来新希望。抗HER2的靶向药物除经典的曲妥珠单抗外, 还有拉帕替尼、帕妥珠单抗和T-DM1等^[34]。其中拉帕替尼是EGFR和HER2的双重小分子酪氨酸激酶(tyrosine kinase inhibitor, TKI)抑制剂。帕妥珠单抗是一种针对HER2胞外二聚结构域的单克隆抗体。T-DM1是一种药物耦联抗HER2单克隆抗体的药物。当T-DM1与HER2发生抗原特异性结合后, 抗体蛋白在溶酶体中裂解, 产生细胞毒效果, 导致细胞死亡。

前文也提到HER2扩增或过表达可能是导致抗EGFR靶向治疗耐药的机制之一。故有临床前研究探索在西妥昔单抗耐药的患者肿瘤组织来源的异种移植瘤动物模型中, 观察抗HER2和抗EGFR单抗联合治疗肿瘤的效果^[35]。该研究发现, 帕妥珠单抗和西妥昔单抗联合使用未能产生明显的肿瘤退缩效应, 而拉帕替尼与帕妥珠单抗或西妥昔单抗的联合则可以观察到显著的肿瘤退缩。还有临床前数据证明, 在HER2变异的对EGFR抗体耐药的大肠癌细胞株中, 酪氨酸激酶抑制剂来那替尼(neratinib)和阿法替尼(afatinib)对HER2激活有较强的抑制作用^[36]。这些数据为转移性结直肠癌患者靶向HER2治疗提供强有力的临床前基础。同时临床上也报道HER2扩增或过表达的转移性结直肠癌在抗HER2双药联合靶向治疗中获益的病例报告^[37-38]。

基于以上概念进行的HERACLES研究是一项多中心、开放标签的Ⅱ期临床试验, 分为HERACLES-A和HERACLES-B这2个研究队列。HERACLES-A研究纳入KRAS野生型、HER2扩增或过表达和≥ 1个可测量病灶的难治性转移性结直肠癌患者(包括未行或已行EGFR抗体治疗)。入组标准:标准治疗失败且HER2扩增或过表达[>50%的细胞IHC 3+, 或IHC2+同时FISH阳性(HER2: CEP17>2)]的转移性结肠癌患者治疗方案:曲妥珠单抗首次4 mg/kg, 随后每次2 mg/kg, 每周1次; 拉帕替尼, 每天1 000 mg口服, 直至病情进展。主要终点是客观缓解率。2015年ASCO会议上首次报道HERACLES-A研究结果, 共914例KRAS野生的患者纳入筛选, 48例HER2扩增或过表达, 其中27例入组, 患者平均随访94周, 8例(30%)对曲妥珠单抗联合拉帕替尼治疗产生客观缓解, 其中1例(4%)完全缓解, 7例(26%)部分缓解, 12例(44%)疾病稳定(stable disease, SD), 总体疾病控制率达到74%;并且入组患者没有发现与药物相关的严重不良事件^{[7, 16]}。2017年AACR年会上又更新HERACLES-A试验最终研究结果, 33例患者入组, 23例(70%)获得疾病控制, 其中2例完全缓解, 特别有1例随访36个月时仍未进展^[39]。2019 ESMO大会上报道HERACLES-B研究结果^[9]。该研究也是一项开放标签Ⅱ期临床研究, 纳入RAS和BRAF野生、所有标准治疗失败的HER2扩增或过表达[IHC3+, 或IHC2+同时FISH/SISH阳性]结直肠癌患者, 共入组30例, 采用帕妥珠单抗联合T-DM1治疗, 结果显示总体客观缓解率(objective response rate, ORR)仅为10%, 没有达到预设的主要终点(ORR 30%), 但另有70%的患者SD, 总体疾病控制率(disease control rate, DCR)达到80%。进一步亚组分析显示, 免疫组织化学HER2 3+患者组较2+患者受益更明显, 中位PFS分别为5.7个月和1.9个月(HR=0.23, P=0.000 2)。不良反应方面, 患者耐受性良好, 除了仅有的2例3级血小板减少, 其余均为1~2级不良反应。此外, 有研究报道1例58岁转移性结直肠癌男性患者伴有HER2扩增和KRAS G12D突变, 在标准化疗以及曲妥珠单抗和帕妥珠单抗双重HER2靶向治疗后进展, 随后使用T-DM1治疗, 转移性肺部病灶消退, 提示T-DM1在KRAS突变的HER2扩增大肠癌中可能获益^[40]。

2019年ESMO大会上同时报告TRIUMPH研究, 招募RAS和BRAF野生、HER2扩增、所有标准治疗失败的晚期肠癌患者, 采用曲妥珠单抗+帕妥珠单抗治疗^[10]。该研究同时检测组织和ctDNA中基因改变状态, 共18例入组, 其中14例在组织和ctDNA中均有HER2扩增; 3例仅通过组织分析、1例单由ctDNA分析确认HER2扩增。治疗结果显示, 在HER2扩增患者中, 曲妥珠单抗加帕妥珠单抗的ORR为35.3%, DCR为64.7%, 而ctDNA检测发现RAS、BRAF和PI3K野生同时HER2扩增的亚组中, ORR能达到54.5%, DCR为90.9%。

2019年Lancet Oncology报道一项MyPathway研究中的HER2扩增或过表达晚期结直肠癌研究的结果^[8]。MyPathway研究是一个多中心的Ⅱa期研究, 是含有多个队列的篮子试验。篮子试验根据特定的基因变异将肿瘤进行分类, 不限定原发肿瘤部位, 使得靶向治疗用于相应基因变异成为可能。该研究中纳入年龄≥ 18岁、组织学确认为HER2扩增或过表达[FISH或CISH, CEP17>6或拷贝数>6;或NGS提示扩增; 或IHC 3+]的难治性转移性结直肠癌患者共57例, 探索标准剂量帕妥珠单抗联合曲妥珠单抗的治疗疗效, 主要终点是客观缓解率。57例患者的中位治疗持续时间为2.1个月, 18例(32%)达到客观缓解, 其中1例(2%)完全缓解, 17例(30%)患者部分缓解, 25例(44%)患者达到SD。产生客观缓解的患者中, 中位缓解持续时间为5.9个月, 甚至其中有4例(22%)的缓解持续时间>12个月。截止2017年8月1日, 57例中50例(88%)疾病进展, 25例(44%)死亡, 预计中位PFS为2.9个月, 预计中位OS为11.5个月。进一步分析可以看到, HER2扩增且RAS野生患者抗HER2双靶向治疗效果最好, PFS为5.3个月, OS为14个月, 但HER2扩增且RAS突变者, PFS只有1.4个月, OS为8.5个月, 所以研究表明, 抗HER2双靶向治疗更适合HER2扩增且RAS野生的患者。美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)结直肠癌指南2019 V2版推荐HER2扩增且RAS野生的晚期或转移性结直肠癌患者, 三线及三线治疗后可使用曲妥珠单抗联合帕妥珠单抗或曲妥珠单抗联合拉帕替尼进行治疗(2B级)^[41]。

突卡替尼(tucatinib)是一种新型的高选择性的HER2小分子酪氨酸激酶抑制剂, 可以抑制表皮生长因子受体或其他相关受体, 且能有效通过血-脑脊液屏障。Ⅰ期试验结果已经证明突卡替尼在HER2扩增或过表达实体瘤患者中的安全性, 并且在HER2扩增或过表达结直肠癌的人源肿瘤异种移植模型(patient-derived tumor xenograft, PDX)中具有显著的抗肿瘤活性^[42]。2019年欧洲肿瘤内科学会(European Society for Medical Oncology, ESMO)上报告的MOUNTAINEER研究中, 共纳入23例RAS野生型、HER2扩增或过表达[IHC3+, 或IHC2+同时FISH/SISH阳性, 或NGS检测证明HER2扩增]的晚期结直肠癌患者, 采用曲妥珠单抗联合突卡替尼治疗, 结果显示客观有效率高达52.2%, 中位PFS为8.1个月, 中位OS为18.7个月^[11]。其不良反应也可耐受, 未发生4~5级不良反应, 3级不良反应仅有1例腹泻和1例高血压, 其余均为1~2级不良反应。

纵观近年的HER2扩增或过表达的结直肠癌临床研究, 可以看到基于曲妥珠单抗的双靶向联合治疗, 在HER2扩增或过表达的晚期结直肠癌患者的后线治疗中仍能取得较大的客观缓解率和疾病控制率, 并且也有一定的生存获益。

4.3 正在进行的临床研究

目前在国内外已有较多与HER2扩增或过表达的结直肠癌相关的临床试验正如火如荼开展。小分子酪氨酸激酶抑制剂中除了拉帕替尼这个目前已经被高度关注的药物, 其他还有若干药物在临床研究中, 如来那替尼(neratinib)和吡咯替尼等。来那替尼是一种口服的、不可逆的EGFR、HER2和HER4抑制剂。在美国, 来那替尼已经被批准用于HER2阳性乳腺癌患者的延长辅助治疗^[43]。此外, 对于HER2未扩增患者携带HER2基因点突变, 一项篮子试验纳入HER2和HER3突变及未知突变的不同肿瘤, 给予来那替尼进行治疗, 发现其疗效因肿瘤类型和突变位置的不同而不同, 在乳腺癌、子宫颈癌和胆管癌以及含有激酶结构域错义突变的肿瘤中疗效最佳, 而在膀胱癌或结直肠癌中未观察到任何反应^[44]。来那替尼在HER2变异的结直肠癌中疗效仍需进一步临床试验研究。此外, 本中心作为组长单位的"吡咯替尼联合或不联合曲妥珠单抗治疗HER2阳性晚期结直肠癌的临床研究"(ChiCTR2000028711), 目前已经开始进行患者招募。还有HERACLES研究系列中的HERACLES RESCUE研究, 旨在对HERACLES-A研究队列中进展的患者, 评价T-DM1在曲妥珠单抗联合拉帕替尼失败后的临床效果。目前一种新型抗体耦联药物DS-8201(trastuzumab deruxtecan)在前期的HER2阳性乳腺癌临床试验中效果显著, 已被美国FDA授予突破性疗法和快速通道资格, 目前在HER2扩增或过表达晚期结直肠癌中也已有注册临床试验正在进行(NCT03384940), 但尚未有结果报道。其他众多相关的临床研究见表 2。

5 HER2扩增或过表达结直肠癌患者的免疫治疗

近几年免疫治疗药物的快速崛起引人注目, 而针对HER2扩增或过表达结直肠癌的免疫治疗也在研究中。HER2肽疫苗由麻疹病毒表位MVFHER2(266-296)和MVF-HER2(597-626)组成。一项Ⅰ~Ⅱ期研究(NCT01376505)正在探索HER2疫苗在转移性实体瘤患者中的毒性和有效性, 研究纳入的患者仅需有HER2检测结果但不要求HER2过表达。另一项Ⅰ~Ⅱ期研究(NCT02713984)将评估抗HER2特异性嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy, CAR-T)在HER2阳性肿瘤中的作用。目前关于CAR-T疗法, 在临床前研究中对于HER2过表达的肿瘤细胞其表现出生长抑制作用, 而仅有极少量Ⅰ期和Ⅱ期的临床报道^[45]。此外, 一项针对晚期实体恶性肿瘤的开放标签试验(NCT03319459)正在进行, FATE-NK100是一种自然杀伤细胞(natural killer cell, NK)细胞产品, 计划3个患者队列:第1组晚期肿瘤患者接受FATE-NK100单药治疗, 第2组HER2 2+患者接受FATE-NK100联合曲妥珠单抗, 第3组EGFR阳性患者接受FATE-NK100联合西妥昔单抗; 具体结果仍需等待后续报道。

6 展望

在结直肠癌患者中, HER2是一种临床相关的生物标志物。尽管其生存预后作用尚不确定, 但临床前及临床证据均支持HER2扩增或过表达是抗EGFR靶向治疗耐药的预测因子。目前HER2扩增或过表达的检测主要通过IHC、FISH和NGS, 未来液体活检或血浆ctDNA测量有望成为新的手段。近年来, 临床试验结果表明, 针对HER2的靶向治疗在约三分之一的HER2扩增或过表达结直肠癌患者中肿瘤退缩反应良好, 且具有可耐受的安全性。目前还有众多的新型的针对HER2靶向药物如抗体偶联药物(TDM-1和DS-8201)、新型TKIs (来那替尼和突卡替尼)和HER2免疫治疗(疫苗、NK细胞和CAR-T细胞)都在积极研究。目前针对HER2扩增或过表达患者的治疗研究多样, 而在结直肠癌患者中仍有2%左右的患者携带HER2基因突变, 这部分患者的治疗是否也对抗HER2靶向治疗有效需要进一步探索。因此在何时检测HER2状态以及用何种检测手段仍需要更多的研究去探索, 这或许对选择治疗方案顺序有着指示意义。未来, 抗HER2治疗也可能会被运用到更早期的结直肠癌患者的全程治疗中去。