史愛琪，王建林，王育珠，郭國蓉，范丑丑，柳江燕

蘭州大學第二醫(yī)院核醫(yī)學科，甘肅省醫(yī)學影像重點實驗室，甘肅 蘭州 730030；*通信作者 柳江燕 ery_liujy@lzu.edu.cn

肺癌的全球發(fā)病率和死亡率在男性中居首位，在女性中僅次于乳腺癌[1]。肺癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，其中非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占85%~90%，主要組織學亞型為腺癌，預后差，5年生存率僅為17%[2]。目前針對表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）的靶向藥物酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKI）能有效延長EGFR突變型NSCLC患者的生存期[3]，早期明確EGFR突變狀態(tài)至關重要，但目前的檢測方法仍存在諸多不足，使EGFR基因型的驗證更具有挑戰(zhàn)性。近年來隨著分子影像技術不斷發(fā)展，18F-FDG PET/CT作為一種結(jié)合組織形態(tài)及功能代謝的無創(chuàng)性顯像方式，預測NSCLC患者EGFR基因突變狀態(tài)表現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，有望指導臨床選擇個體化治療方案并改善患者預后。本文對近年18F-FDG PET/CT在NSCLC患者EGFR基因狀態(tài)預測等方面的研究進展進行綜述。

1 EGFR 基因突變與NSCLC

1.1EGFR結(jié)構(gòu)及突變 EGFR是一種存在于細胞表面的受體型酪氨酸激酶（tyrosine kinase，TK），與配體結(jié)合反應激活下游信號通路，從而調(diào)節(jié)細胞增殖分化等過程。EGFR是NSCLC的主要突變基因，大約20%~50%的NSCLC患者發(fā)生突變[4]，最常見的是19del突變及L858R突變，約占所有突變類型的90%以上。EGFR特定位點的突變可不依賴于配體的結(jié)合，直接激活胞內(nèi)TK，啟動下游信號通路從而導致腫瘤細胞增殖[5]。研究表明，EGFR-TKI可抑制EGFR突變蛋白的活化和自身磷酸化，而對野生型蛋白無效[6]，因此早期明確EGFR突變狀態(tài)是靶向治療的必要條件。

1.2EGFR突變檢測現(xiàn)狀與問題 目前組織病理學活檢是檢測EGFR突變的“金標準”，通過手術、纖維支氣管鏡及經(jīng)皮肺穿刺活檢等方式取材均為有創(chuàng)方法，且易受病灶部位及技術等因素影響，部分晚期患者因健康狀況較差或不愿接受手術而無法獲取檢測標本。而通過外周血、循環(huán)腫瘤DNA及二代測序等檢測目前仍缺乏統(tǒng)一的標準指南[7]。因此探索通過無創(chuàng)成像方式預測EGFR基因狀態(tài)近年受到關注。

2 18F-FDG PET/CT 顯像預測EGFR 基因突變

2.118F-FDG PET/CT顯像預測EGFR突變的可行性18F-FDG PET/CT作為一種結(jié)合細胞糖代謝和組織形態(tài)學的無創(chuàng)性影像技術，已廣泛應用于多個領域。既往研究報道，葡萄糖進入腫瘤細胞主要通過細胞膜葡萄糖轉(zhuǎn)運體（glucose transporter，GLUT）調(diào)節(jié)，EGFR基因可通過下游途徑影響GLUT，進而影響腫瘤葡萄糖代謝[8]，而18F-FDG PET/CT可觀察腫瘤組織葡萄糖代謝情況，因此臨床上通過定量分析腫瘤病灶18FFDG的攝取水平評估EGFR突變狀態(tài)具有一定的可行性。

2.218F-FDG PET/CT多代謝參數(shù)預測EGFR突變18F-FDG PET/CT常用于定量FDG攝取的代謝參數(shù)主要有最大標準化攝取值（maximum standardized uptake value，SUVmax）、平均標準化攝取值（mean standardized uptake value，SUVmean）、代謝腫瘤體積（metabolic tumor volume，MTV）和病變糖酵解總量（total lesion glycolysis，TLG）等。SUVmax代表腫瘤代謝最活躍的部位，SUVmean是腫瘤病灶或感興趣區(qū)內(nèi)全部像素的SUV平均值。MTV和TLG是反映腫瘤代謝負荷的空間體積參數(shù)，MTV指腫瘤組織中較高代謝活性組織的體積，TLG可同時反映腫瘤代謝活性與體積（TLG＝MTV×SUVmean）。

2.2.1 SUVmax預測EGFR突變 目前已有大量研究通過18F-FDG PET/CT代謝參數(shù)預測EGFR突變狀態(tài)，但結(jié)果仍存在一定的爭議[9-11]。其中SUVmax研究最多，多數(shù)研究表明低SUVmax可預測EGFR突變，所得最佳閾值范圍為2.69~11.5。Wang等[10]納入I~IV期NSCLC，表明低SUVmax（<7.6）與EGFR突變明顯相關，而Hong等[11]為保持人口的同質(zhì)性，僅納入IIIB、IV期患者，得出低SUVmax（<9.6）可能是EGFR突變的預測因素；可見最佳閾值也有所不同，這表明臨床分期等因素會影響EGFR突變腫瘤的代謝程度，考慮是由于攜帶突變基因的同一腫瘤在演進的不同階段中分子生物學或基因等發(fā)生改變，導致腫瘤內(nèi)部存在異質(zhì)性，故PET/CT所反映的代謝特征可能會隨著臨床分期變化[12]，因此未來探索更多能體現(xiàn)代謝異質(zhì)性的參數(shù)將有助于提高預測EGFR基因突變的準確性。此外，Chen等[13]觀察到EGFR突變型肺癌細胞的活性氧（reactive oxygen species，ROS）活性低于野生型，并確認了NADPH氧化酶4（NOX4）/ROS/GLUT1軸在糖代謝中的作用，NOX4表達下調(diào)導致ROS活性降低進而導致GLUT1表達下降，可以部分解釋EGFR突變細胞對FDG攝取減少的原因。

部分研究發(fā)現(xiàn)突變型患者SUVmax更高[14-15]，最佳閾值為5.0~13.65，可能與突變型NSCLC葡萄糖攝取及乳酸產(chǎn)生顯著增加有關[16]；也有部分研究未能證明兩者之間的相關性[17-18]。以上結(jié)果提示，EGFR突變的具體特點如突變亞型或其他特征可能會顯著影響病灶的代謝程度，需要加大樣本量進一步研究。基于上述結(jié)果，為更全面地了解腫瘤整體代謝與EGFR突變的相關性，部分研究也對轉(zhuǎn)移灶進行分析，發(fā)現(xiàn)突變型腫瘤原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（和）或遠處轉(zhuǎn)移灶的SUVmax明顯降低[19-21]，而Wang等[14]的結(jié)果與之相反，顯示突變型患者原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶的SUVmax均高于野生型，但原發(fā)灶明顯高于轉(zhuǎn)移灶，提示原發(fā)灶與轉(zhuǎn)移灶代謝存在一定差異，考慮與轉(zhuǎn)移灶出現(xiàn)較晚有關。以上研究表明使用SUVmax預測EGFR突變結(jié)果并不理想，可能與其自身易受多種因素影響有關。

2.2.2 MTV和TLG預測EGFR突變 近年來，反映腫瘤整體負荷的體積代謝參數(shù)如MTV、TLG也被納入研究中，多數(shù)研究表明這兩者均不是EGFR突變的獨立預測因素，但也有部分學者發(fā)現(xiàn)低MTV或TLG可獨立預測EGFR突變[22-24]；結(jié)論仍然存在爭議，考慮與研究設計、患者選擇、病理類型及腫瘤分期有關，同時NSCLC可能與多種影響糖代謝的基因突變結(jié)合而引起結(jié)果差異，因此未來的研究可通過減少這些因素的影響入手展開進一步探索。

2.2.3 構(gòu)建綜合模型預測EGFR突變 基于上述結(jié)果，為進一步提高預測準確性，部分研究同時納入代謝參數(shù)及臨床信息并構(gòu)建模型，發(fā)現(xiàn)預測EGFR突變狀態(tài)更有意義，如Lv等[19]發(fā)現(xiàn)SUVmax、女性、不吸煙及腺癌是EGFR基因突變的獨立影響因素，聯(lián)合建立模型后可以更好地評估肺腺癌EGFR突變狀態(tài)。Cho等[25]發(fā)現(xiàn)女性、高細胞角蛋白19片段水平、較低的TLG的自然對數(shù)轉(zhuǎn)換及低SUVmax與EGFR突變顯著相關。姜陽等[26]表明聯(lián)合預測模型（MTV、SUVmax、性別、吸煙史）對EGFR基因突變的預測價值明顯優(yōu)于單一代謝參數(shù)，并將模型進行了可視化以應用于臨床。上述結(jié)果表明聯(lián)合臨床指標與PET代謝參數(shù)在一定程度上可提高預測的準確性，但由于PET/CT參數(shù)自身的預測能力尚未統(tǒng)一，因此擬合不同因素的方法對EGFR狀態(tài)的預測效能仍需要大樣本及前瞻性研究進一步證實。

2.3 基于18F-FDG PET/CT的影像組學預測EGFR突變 影像組學是基于影像學圖像（如CT、MRI、PET/CT等）勾畫分割感興趣區(qū)，然后通過軟件提取病變的紋理等影像特征，并轉(zhuǎn)換為可量化的定量特征數(shù)據(jù)反映病變內(nèi)部異質(zhì)性及基因表達等信息的定量分析方法[27]。與代謝參數(shù)相比，影像組學獲得的信息能更加全面細致地反映病變內(nèi)部異質(zhì)性。研究發(fā)現(xiàn)基于PET和CT圖像的影像組學信息也可以預測EGFR基因突變狀態(tài)，而且紋理參數(shù)可以反映腫瘤異質(zhì)性，與靶向治療療效相關[28]。Zhang等[29]基于18F-FDG PET/CT圖像分別提取PET及CT紋理特征，并篩選出10個紋理特征建立模型，分析訓練組和驗證組的受試者工作特征曲線下面積，顯示該預測模型可良好地鑒別EGFR突變狀態(tài)，兩組曲線下面積分別為0.79、0.85，均高于臨床指標所構(gòu)建模型的曲線下面積，當兩者結(jié)合時兩組曲線下面積進一步升高（分別為0.86、0.87），較兩者單獨使用效能更好。因此，基于18F-FDG PET/CT顯像的多維度信息聯(lián)合模型在判斷EGFR基因突變狀態(tài)時顯示出強大的潛力，但由于目前影像組學相關科研方法尚未嚴格規(guī)范，未來需要進一步將科研轉(zhuǎn)化為臨床實踐。

2.4 PET/CT新型顯像劑預測EGFR突變 目前在EGFR-TKI治療過程中，由于很難判斷藥物是否到達靶點或者確定使患者體內(nèi)藥物濃度達到產(chǎn)生預期藥理作用的劑量，導致部分患者容易產(chǎn)生耐藥，因此準確評估靶向藥物的藥代動力學信息對療效至關重要。近年來，PET/CT分子標記顯像劑得到進一步發(fā)展，更多研究開始對EGFR-TKI靶向藥物或者單克隆抗體進行放射性核素標記作為PET/CT顯像探針，從而在體直接觀察藥物與全身腫瘤病灶EGFR靶向結(jié)合的具體情況，了解EGFR表達狀態(tài)，并可通過治療前后對比，實現(xiàn)高敏人群篩選和治療動態(tài)監(jiān)測、治療策略指導。既往多數(shù)研究使用18F、11C標記的EGFR-TKI（如PD153035、Gefitinib、Erlotinib及Afatinib）或86Y、64Cu、89Zr等標記的單克隆抗體（如西妥昔單抗等）作為PET/CT分子探針。其中，11C-PD153035在腫瘤組織中的攝取與EGFR表達水平存在關聯(lián)，且研究發(fā)現(xiàn)患者治療前SUVmax與疾病無進展生存期和總生存期顯著相關，提示可通過11C-PD153035 PET/CT顯像篩選對TKI治療敏感的NSCLC患者[30]。隨著TKI的不斷發(fā)展，18F-Afatinib、11C-Erlotinib及11C-Osimertinib作為新型的EGFR-TKI PET顯像劑逐漸應用于動物模型或人體研究中，而且均能有效識別EGFR突變型NSCLC，前兩者效果更為顯著，同時研究發(fā)現(xiàn)與18F-Afatinib相比，11C-Erlotinib無法對L858R和T790M這兩種突變進行區(qū)分，考慮是由于Erlotinib與EGFR可逆性結(jié)合，對應的放射性藥物劑量存在不確定性所致[31-32]。近年來，Yang等[33]合成新型喹唑啉類EGFR抑制劑F-MPG和OH-MPG，在體外和體內(nèi)都顯示出更好的抗腫瘤活性、更高的EGFR信號抑制、更好的治療效果和更低的肝臟毒性，進一步監(jiān)測療效后發(fā)現(xiàn)F-MPG或OH-MPG治療組的18F-FDG攝取量明顯下降。以上結(jié)果表明這兩種新型藥物在NSCLC治療中很有前景，即通過化學結(jié)構(gòu)的修飾提高顯像劑與EGFR特異性結(jié)合的能力是一種有效的策略。

在單克隆抗體類分子探針的研究中，EGFR高表達的腫瘤中此類顯像劑攝取水平更高，但由于單克隆抗體分子探針會與正常組織發(fā)生交叉免疫反應，因此還需要進一步改進。Pyo等[34]研究64Cu標記的抗EGFR重復體（64Cu-rEgA）在EGFR表達腫瘤顯像中的應用，發(fā)現(xiàn)該復合物在EGFR表達腫瘤中呈快速及特異性攝取，可能成為針對EGFR表達的新型PET/CT顯像劑，但目前報道較少，還需進一步探索尋找更加特異的顯像劑。

總之，PET分子顯像在NSCLC患者EGFR突變檢測中存在一定的臨床轉(zhuǎn)化可行性，但目前多在動物實驗中進行研究，且顯像劑也存在不同程度的不足，因此后續(xù)研究應著重于選擇半衰期、代謝率及清除率適宜的顯像劑，以此減少不必要的攝取。

3 總結(jié)與展望

18F-FDG PET/CT作為非侵襲性的雙模態(tài)顯像方式，在評估NSCLC患者EGFR基因突變狀態(tài)方面已經(jīng)有成果，并體現(xiàn)出一定的臨床轉(zhuǎn)化可行性，但仍存在諸多問題。首先EGFR突變與18F-FDG攝取之間的關系仍有爭議且結(jié)果不一致的原因仍不清楚，尚需進一步研究闡明，因此探索其他更能反映腫瘤異質(zhì)性的指標有重要意義。雖然代謝參數(shù)與臨床指標聯(lián)合可普遍提高預測效能，但也需要進一步多中心、大規(guī)模研究證實。影像組學研究剛步入起始階段，尚缺乏統(tǒng)一的標準指導。但隨著特異性分子探針的開發(fā)及影像基因組學的發(fā)展，通過PET/CT分子影像無創(chuàng)地預測EGFR突變狀態(tài)將會展示更好的前景，有望指導臨床進行個體化靶向治療方案的選擇，從而提高患者的生存期。未來可建立前瞻性隊列研究，選取更多具有潛在價值的參數(shù)，將計算機、核醫(yī)學影像組學參數(shù)及人工智能綜合運用，推動PET/CT分子影像預測EGFR突變臨床實踐化。