吳子鑫，吳申偉蚌埠醫(yī)學院臨床醫(yī)學院，安徽蚌埠 233000

乳腺癌的發(fā)生與Ⅰ類磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)/雷帕霉素靶體蛋白(mTOR)通路的異常激活及其相關基因突變有關，且在乳腺癌各個亞型中該通路的變化不同。目前經(jīng)該通路的靶向治療已成為研究熱點。磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞單位α(PIK3CA)體細胞突變常出現(xiàn)在激素受體(HR)陽性、人表皮生長因子受體2(HER-2)陰性的乳腺癌患者中，約40%的乳腺癌患者會發(fā)生PIK3CA基因突變[1]。PI3K是一組蛋白多聚體，對細胞增殖、凋亡、糖原代謝等進行調控。PI3K是PI3K/AKT/mTOR信號通路的起始，可被細胞表面受體活化，對下游蛋白的磷酸化作用產(chǎn)生一系列信號轉導，PI3K/AKT/mTOR信號通路的過度激活對乳腺癌的發(fā)生有重要作用[2]。早期研究表明，PI3K抑制劑對HR+/HER-2-、PIK3CA基因突變的晚期乳腺癌患者具有一定的抗腫瘤作用，但由于脫靶效應造成的不良反應較強，未能實際投入使用。目前研制出的新型PI3Kα抑制劑阿培利司(Alpelisib)具有選擇性高、不良反應小的優(yōu)點，已被納入美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(NCCN)乳腺癌指南，為乳腺癌患者帶來希望[3]。本文就PI3K/AKT/mTOR信號通路及其與乳腺癌關系的研究進展進行綜述。

1 PIK3CA/PI3K/mTOR信號通路的結構及活化機制

1.1 PIK3CA基因 1994年Volinia等[4]利用DNA原位雜交技術首次發(fā)現(xiàn)PIK3CA基因，并將其定位于3q26.3。Kang等[5]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌PIK3CA基因突變多集中在編碼PI3K螺旋區(qū)的exon9和編碼催化激酶區(qū)的exon20。目前已證實PIK3CA是一類癌基因，編碼PI3K的P110催化亞基，當PIK3CA基因發(fā)生突變、丟失或擴增時，會編碼出異常的p110亞基，導致PI3K持續(xù)激活[6]。

1.2 PIK3CA編碼蛋白 PI3K是一種蛋白多聚體，可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類。Ⅰ類包含IA和IB亞單位，ⅠA是異源二聚體，由一個p85調節(jié)亞單位和一個p110催化亞單位構成。ⅠA由酪氨酸激酶受體途徑(RTK)進行信號轉導，ⅠB由G蛋白偶聯(lián)受體進行信號傳導。研究表明，RTK磷酸化后可通過活化PI3K p85亞基上的“SH2結構域”，消除p85亞基對p110亞基的抑制作用而激活PI3K，活化的PI3K使磷脂酰肌醇二磷酸磷酸化成為磷脂酰肌醇三磷酸。PIP3是信號傳導的第二信使，具有磷酸化的功能，可激活下游底物如Ras、AKT、PDK等。其中AKT是PI3K下游效應分子中主要的一類，PIP3與細胞內含有PH結構域的信號蛋白AKT和PDK1結合，使AKT的蘇氨酸磷酸化位點被PDK1磷酸化。AKT活化之后進一步使其下游底物磷酸化，對細胞的增殖、侵襲、凋亡、糖原代謝等方面進行調控[7]。

1.3 mTOR mTOR是一類絲/蘇氨酸激酶，已被確認是PI3K/AKT的下游靶點，作用于多種信號通路，具有調控轉錄、蛋白質合成的功能。細胞內有mTORC1及mTORC2兩種復合體。mTORC1促使細胞生長和細胞周期進展；mTORC2可調節(jié)細胞生存、代謝及細胞骨架的構建?；罨腁KT分別通過以下兩種途徑激活mTORC1：一是直接磷酸化PRAS40，消除PRAS40對mTORC1的抑制作用，直接激活mTORC1；二是使抑癌基因結節(jié)性硬化復合物(TSC1/2)失活，以保持Rheb的GTP結合態(tài)間接使mTORC1活化。mTORC1下游的效應因子主要是核糖體p70S6激酶蛋白(S6K1)和真核起始因子4E結合蛋白1(4E-BP1)。S6K1被活化的mTORC3磷酸化后，繼續(xù)活化核糖體40S蛋白S6，啟動mRNA 5′端的翻譯，激活參與蛋白質合成的核糖體蛋白。另外，mTORC1磷酸化4E-BP1形成eIF4F復合物，后者調控翻譯的進行，并對細胞周期調節(jié)蛋白進行編碼。mTORC2的效應分子主要是細胞骨架調控因子，如RAS蛋白、AKT、血清糖皮質激素誘導蛋白激酶1(SGK1)等，其還能直接激活蛋白激酶Cα和SGK1，調控離子的轉運、細胞增殖代謝以及細胞骨架形態(tài)[8]。

2 PI3K/AKT/mTOR信號通路與乳腺癌的關系

2.1 PI3K/AKT/mTOR信號通路在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1.1 促進細胞增殖 多項研究表明，PI3K-AKT-mTOR信號通路調節(jié)核糖體、蛋白質的合成及血管形成，從而促進細胞無限增殖?；罨腜I3K激活AKT，AKT再激活多個具有調控細胞增殖功能的下游底物，如c-myc、CREB、mTOR、核因子κB等。c-myc具有促使細胞分裂、無限增殖的功能，AKT通過誘導c-myc的轉錄，刺激細胞增殖。mTOR是細胞生長、增殖的重要調節(jié)因子，AKT經(jīng)TSC1/TSC2復合物激活mTOR，后者再激活具有調控蛋白翻譯功能的4E-BPI和eLF4GI。此外，mTOR可以激活nPKCd，進而磷酸化4E-BPI并使其失活，減小eIF-4E與4E-BPI之間的相互作用，從而啟動mRNA 5′端的翻譯，促進蛋白質合成。AKT 還可激活核因子κB，增強生存基因的轉錄。Kang等[5]研究表明，AKT持續(xù)激活可以促進乳腺上皮細胞的生長和轉化，并阻止細胞的凋亡。Sodi等[9]研究表明，AKT/mTOR的同步激活通過調控O-N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶，進而調節(jié)乳腺癌細胞的能量代謝。

2.1.2 抑制細胞凋亡 PI3K/AKT/mTOR信號通路是調控細胞凋亡的關鍵通路。AKT1是一類細胞凋亡抑制劑，可通過調節(jié)細胞凋亡途徑的蛋白及基因，抑制細胞的凋亡，加快腫瘤的進展。AKT磷酸化Bcl-2家族成員BAD，使啟動子從Bcl-2上解離，從而阻止凋亡的發(fā)生。其他促凋亡成分如蛋白水解酶caspase-9、促凋亡因子Bad、轉錄因子FKHR等都可被AKT磷酸化而失活，使Fas配體下調，抑制正常的凋亡通路。前文已述，AKT活化后使TSC1/2失活而激活mTOR，調控致癌過程和代謝事件(包含自噬)。Zhou等[10]研究表明，白花丹素通過抑制PI3K/AKT/mTOR 通路，加強前列腺癌細胞的自噬作用。在致癌因子作用下，抑癌基因失活也會導致PI3K-AKT-mTOR途徑的過度激活。PTEN作為體內一種抑癌基因，對PI3K/AKT/mTOR信號通路具有負向調控的作用。研究表明，過度表達的PTEN 可以抑制 PI3K /AKT /mTOR信號通路，加強缺血、缺氧、炎癥反應等狀態(tài)下細胞的自噬運動，進一步抑制癌變的發(fā)生。De Amicis等[11]發(fā)現(xiàn)，PTEN不僅負向調控PI3K/AKT/mTOR信號通路，還可增加自噬基因UVRAG的表達，使乳腺癌細胞的存活率降低。因此，PTEN的突變可以導致PI3K/AKT/mTOR信號通路的激活，并且降低細胞凋亡因子的敏感程度。Carnero等[12]研究發(fā)現(xiàn)，PTEN基因敲除的小鼠模型會產(chǎn)生基底細胞樣乳腺癌，證實PTEN的缺失與基底細胞樣乳腺癌的發(fā)生有關。PI3K/mTOR的雙重抑制劑BEZ235，在與組蛋白脫乙酰酶抑制劑曲古菌素A聯(lián)用時能夠增強細胞凋亡，誘導細胞自噬，阻礙腫瘤的發(fā)展進程[13]。

2.1.3 促進腫瘤轉移 AKT顯著增強血管內皮生長因子的表達以促進新生血管的生成，使腫瘤供血更加豐富，促使腫瘤轉移。研究表明，與未發(fā)生肝轉移的乳腺癌患者相比，發(fā)生肝轉移的乳腺癌患者PI3K/AKT/mTOR信號通路被顯著激活，提示此通路的活化與腫瘤轉移密切相關[14]。這與Pierobon等[15]發(fā)現(xiàn)的PIK3CA突變的乳腺癌患者肝轉移發(fā)生率更高的結論相符合。

2.2 PI3K/AKT/mTOR信號通路在乳腺癌治療中的作用 在乳腺癌的各種致癌過程中，PI3K/AKT/mTOR信號通路的突變是腫瘤發(fā)生的關鍵驅動因素，并與乳腺癌治療的耐藥性有關。PI3K是PI3K/AKT/mTOR信號通路的起始，可被細胞表面受體所激活，通過對下游蛋白的磷酸化作用，發(fā)生一系列的細胞內信號轉導，最終導致乳腺癌的發(fā)生[16]。PI3K抑制劑已被證明能阻斷PI3K/AKT/mTOR信號通路對不同生長因子刺激的反應，Coussy等[17]通過構建患者來源的異種移植物模型，在基因和蛋白質水平激活PI3K/AKT/mTOR信號通路和RTK/MAPK通路，使用PI3K和MEK抑制劑聯(lián)合治療PIK3CA基因突變的乳腺癌患者，結果顯示該模型腫瘤消退，這為PI3K抑制劑應用于臨床提供實驗依據(jù)。

針對這一通路的藥物開發(fā)早期取得了一定的成功，但其進展受到藥代動力學、耐受性和療效問題的阻礙。Sarker等[20]早期研究表明，由于PI3K通路調控細胞多種功能，PI3K抑制劑治療乳腺癌過程中可能會造成嚴重不良反應。一項早期臨床試驗將PI3K抑制劑布帕尼西與內分泌治療聯(lián)合來治療乳腺癌患者，結果呈現(xiàn)出以陰道炎、高血糖、貧血、腹瀉和情緒障礙(焦慮、抑郁、易怒)為特征的毒性反應[21]。除此之外，Toska等[22]研究提示由于通路反饋機制，持續(xù)抑制PI3K通路可反向導致該通路的激活，降低治療效果。Beselar[23]認為有兩種方法可充分發(fā)揮PI3K抑制劑的效果，一是研制毒性更小的替代物；二是開發(fā)安全性更高的特異性PI3K抑制劑。

新型PIK3α選擇性抑制劑可以最大限度地抑制p110α，同時使患者免受因抑制p110酶產(chǎn)生的不良反應，打開了乳腺癌分子分型的新篇章。Mayer等[24]試驗表明，p110α特異性抑制劑Alpelisib聯(lián)合來曲唑治療耐藥的ER陽性晚期乳腺癌患者，安全有效；并且對同時具有PIK3CA基因突變的乳腺癌患者療效更加明顯。Juric等[25]根據(jù)有無PIK3CA基因突變將乳腺癌患者進行分組，結果表明在無PIK3CA基因突變的組別中，Alpelisib與氟維司群(fulvestrant)聯(lián)合治療療效不明顯，而在PIK3CA突變組，Alpelisib-fulvestrant聯(lián)合治療療效顯著優(yōu)于單獨使用fulvestrant組。Jain等[26]研究發(fā)現(xiàn)，Alpelisib與曲妥珠單抗-美坦新偶聯(lián)物(T-DM1)聯(lián)合應用治療轉移性HER-2陽性乳腺癌患者具有一定療效，為今后PI3K抑制物在HER-2陽性轉移性乳腺癌患者中的研究提供理論基礎。André等[19]進行一項納入572例HR+/HER-2-晚期乳腺癌患者的隨機臨床三期試驗，結果顯示，在存在PIK3CA基因突變的乳腺癌患者中，使用新型PI3Kα抑制劑Alpelisib聯(lián)合fulvestrant治療的患者中位無進展生存期(11個月)明顯長于只使用fulvestrant的患者(5.7個月)，使用Alplisib-fulvestrant組患者比單獨使用fulvestrant組患者的死亡風險約低35%。在此臨床研究中，高血糖和皮疹是Alplisib-fulvestrant聯(lián)合治療乳腺癌患者出現(xiàn)的主要不良反應，只有少數(shù)患者出現(xiàn)3級腹瀉。此研究證實了Alpelisib對PIK3CA基因突變的HR+/HER-2-乳腺癌患者具有良好的臨床效果，為其應用于臨床奠定了基礎。

目前，Alpelisib是美國食品藥品監(jiān)督管理局首個批準的PI3K抑制劑，PIK3CA基因檢測及Alpelisib的使用已被納入NCCN乳腺癌臨床實踐指南。指南表明若考慮使用Alpelisib治療HR+/HER-2-乳腺癌患者，可進行PIK3CA的基因檢測，檢測樣本可取腫瘤組織或外周血ctDNA。對存在PIK3CA基因突變且HER-2-的絕經(jīng)后乳腺癌患者，首選Aplelisib-Fulvestrant聯(lián)合治療。

PI3K/AKT/mTOR信號通路抑制劑靶向治療已成為乳腺癌治療中的熱點研究，關于PI3K抑制劑、AKT抑制劑、mTOR抑制劑的研究均在快速進展中。雖然新型PI3Kα抑制劑Alpelisib已被納入NCCN指南，但其在使用過程中造成的靶點外正常通路被阻斷及脫靶效應仍是目前棘手的問題[27]。今后需要更多的研究來闡明該類靶向藥物產(chǎn)生毒副作用的機制，最大限度減少副反應發(fā)生。通過發(fā)展精準醫(yī)療模式，針對不用乳腺癌亞型研發(fā)高特異性、低毒性、高效性的靶向藥物。未來可以采用基因測序技術，同時利用傘式實驗，根據(jù)每位乳腺癌患者不同的體細胞變異找到潛在的可能用藥的靶點，再根據(jù)不同的靶基因分配不同的精準靶向藥物。另外，目前的研究方向多關注兩種最常見的突變，即PIK3CA和PTEN基因突變，今后應探索更多其他途徑的突變。總之，盡管PI3K抑制劑的發(fā)展具有挑戰(zhàn)性和局限性，但其仍然是乳腺癌靶向治療的前沿，在未來優(yōu)化患者預后方面具有很大的潛力[28]。