摘要
KEAP1/NFE2L2通路与细胞保护反应相关，其突变在非小细胞肺癌（NSCLC）中高频发生，可导致肿瘤细胞对化疗和放疗拮抗。本研究通过对KEAP1/NFE2L2及DNA损伤反应通路的突变情况进行分析发现，KEAP1-NFE2L2通路突变的肺腺癌疾病进展迅速，患者接受化疗疗效及预后较差，可能需要从免疫治疗等手段进行尝试。
研究背景
NGS时代揭示了非小细胞肺癌（NSCLC）的分子图谱存在显著差异，如TP53突变虽是NSCLC的重要突变，但在肺鳞癌（LSCC）发生率几乎是肺腺癌（LAC）的2倍，然二者亦有相似之处，如应激反应通路（SRP）的两个主要组分，Kelch样ECH相关蛋白1（KEAP1）和核因子红细胞2相关因子2（NFE2L2，又称NRF2）的基因突变在LAC和LSCC中分别为23%和31%，LAC中KEAP1突变发生率明显高于LSCC，NFE2L2改变在LSCC中略高，鉴于SRP在NSCLC中的高频改变而引起广泛关注。
当细胞处于稳态时，KEAP1通过蛋白酶体机制介导NFE2L2降解；而当细胞处于氧化应激时，KEAP1灭活导致NFE2L2释放、累积和核易位，细胞核中，NFE2L2介导解毒酶、抗氧化蛋白和多药耐药蛋白基因转录，上述过程是细胞保护反应的重要环节。临床前研究显示， NFE2L2活化导致肿瘤细胞对化疗和放疗拮抗，其通路突变与EGFR靶向治疗耐药相关。
既往研究提示，NFE2L2和NFE2L2相关转录蛋白的免疫组化表达似与NSCLC较短生存相关，然而KEAP1/NFE2L2通路突变的临床意义仍有待明确，Rizvi等认为，KEAP1突变与免疫检查点抑制剂有效性相关，Frank等注意到30例KEAP1突变NSCLC化疗后缺乏肿瘤客观反应。总体而言，KEAP1/NFE2L2通路基因改变与转移性NSCLC生存关系的证据仍然很少。本研究通过分析SRP基因（KEAP1、NFE2L2和CUL3）突变以及DNA损伤反应（DDR）通路（TP53、ATM、ATR）等基因突变与其对NSCLC生存的影响。
研究方法
通过NGS对接受一线化疗的转移性NSCLC（IRE队列，N=88）患者的SRP通路进行研究，同时分析DNA损伤反应通路（TP53、ATM和ATR）的突变情况。LAC患者还检测了pATR（磷酸化ATR） 和pATM（磷酸化ATM）的表达。两个独立队列（MSKCC、TCGA）共包含超过1400例进展期LAC的数据，用于评估结果的可重复性。
研究结果
IRE队列中，携带KEAP1/NFE2L2通路突变患者（图1）的无进展生存（PFS）和总生存（OS）明显短于野生型患者（log-rank p=0.006和p=0.018）（图2），这一关联主要由LAC中的疾病快速进展者（FPs）的KEAP1/NFE2L2突变高表达驱动，与疾病进展和死亡风险增加相关。携带KEAP1/NFE2L2突变的LACs表现为pATR和pATM高表达，与TP53改变具有排他性（图3，4，5）。KEAP1/NFE2L2突变与患者生存期较差的关系在MSKCC队列（log-rank p＜0.001）及TCGA队列（N=162, log-rank p=0.039）中得到验证（图6）。
图1 IRE 队列中的突变分布（A），LAC（B）和LSCC（C）突变分布
图2 KEAP1/NFE2L2突变和野生型患者的PFS（A）和OS（B）的Kaplan-Meier 生存曲线，（C）森林图显示了多变量Cox回归分析的PFS和OS
图3 全队列（A）、LSCC（B）和LAC（C）中，不同疾病进展模式下的突变分布（FPs快速进展，绿色；CPs传统进展，蓝色；SPs缓慢进展，桔色）
图4 森林图显示了LAC中多变量Cox回归分析的PFS和OS（A），LSCC中KEAP1/NFE2L2突变和野生型患者的PFS（B）和OS（C）的Kaplan-Meier 生存曲线
图5 LAC 中核pATM 和pATR （3+） 病例（A），LAC中三种疾病进展模式下KEAP1/NFE2L2突变分布、pATM 和 pATR表达（B），热图显示了LAC中的排他性/共存突变（C）
图6 MSKCC LAC和EGFR/ALK野生型LAC中，KEAP1/NFE2L2阳性和阴性患者OS的Kaplan-Meier生存曲线（A和B），KEAP1/NFE2L2突变和野生型标本在MSKCC队列（Q1-4）OS四分位条形图中的分布（C），森林图显示了MSKCC LAC中多变量Cox回归分析的OS（D），TCGA LAC中KEAP1/NFE2L2阳性和阴性患者OS的Kaplan-Meier生存曲线（E）
讨论
这项研究评估了IRE队列中SRP及DDR通路基因与患者的预后关联，然后在两个独立队列中验证了结论，使得研究结果更为可信，而且这项研究结果与最近发表的其他两份研究结果一致。
这项研究结果有望开辟新的治疗，主要源于（1）KEAP1/NFE2L2突变与转移性LAC的不良生存相关，这部分患者接受治疗更易出现快速进展，因此KEAP1/NFE2L2突变可定义一种新的分子亚型，其特征是化疗耐药和疾病快速进展；（2）KEAP1/NFE2L2突变与EGFR突变/ALK重排具有排他性，表示KEAP1/NFE2L2突变LAC可能代表了一种独特的分子亚型，EGFR和ALK靶向治疗并无用武之地，因此需要加紧研发能够选择性靶向SRP通路的新药；（3）携带KEAP1/NFE2L2突变的LAC似乎具有高效的DNA保护机制，以应对代谢需求增加、癌基因突变产生的复制应激以及与某些化疗药物暴露。本研究认为，SRP突变与DNA保护机制联合会产生一种“超级适应”状态，其特征是极度耐药和快速进展。如前所述，NFE2L2驱动了增强细胞保护的转录程序，SRP突变与DDR的关联表明，KEAP1/NFE2L2突变LAC能有效处理DNA损伤。此外NFE2L2诱导代谢重组促进过度活化的PI3K-Akt信号通路维持细胞增殖，因此KEAP1/NFE2L2通路异常调节使得癌细胞快速增殖且对化疗耐药。这些特征合理地解释了KEAP1/NFE2L2突变导致的预后较差以及为什么这些基因突变在快速进展LAC中更多见。
同时明确SRP和DDR通路的变化很有意义，因为DDR的主要调控基因突变很可能对SRP的异常调节有促进作用。但在评估生存结果时，未观察到这两个通路间的潜在相互作用，然而转移性LAC中，发现KEAP1/NFE2L2突变与pATR和pATM核表达间存在显著关联。这种共存现象以及KEAP1/NFE2L2和TP53突变的相互排他性，提出假说：两种分子通路（SRP和DDR）协同产生耐药和快速增殖特征的混合表型。
点评
当前阶段，分子层面的研究促进了研究者对疾病本质的认识，也驱动了以此为基础的精准治疗。作为走在分子靶向治疗最前沿的NSCLC，虽然取得了不俗成绩，然仍有部分患者未能得到有针对性的治疗。本研究发现KEAP1/NFE2L2突变的NSCLC可能成为新的亚型之一，提示此类患者接受化疗的疗效及预后极差，对于这部分患者暂时还研发新的治疗策略，也有研究提示这部分患者可能从免疫治疗有一定获益概率，待临床阶段加以验证。
参考文献：Mutations in the KEAP1-NFE2L2 pathway define a molecular subset of rapidly progressing lung adenocarcinoma. J Thorac Oncol.
