大腸直腸癌都一樣嗎?談基因變異與分子標記


台北榮民總醫院大腸直腸外科 張世慶醫師

2018 七月 13

大腸直腸癌自2006年即躍升十大癌症發生率之首。目前每年罹患大腸直腸癌的病患也超過了一萬五千例。影響病患的預後主要和癌症分期有最大的相關性。大腸直腸癌分四期。第一期患者手術後可以有90%以上的五年存活率,第二期患者也有80%的五年存活率。第三期患者由於己有淋巴結轉移,須接受化學治療。第四期患者則是出現了遠處腫瘤轉移,病患預後不佳。假如原發腫瘤沒有出現可能造成病患立即的生命危險,例如阻塞,破裂或出血不止,第四期併有多處轉移患者應以化學治療加上標靶藥物為治療選擇。

目前癌症的治療強調個人化、客製化、精準醫療。那麼如何讓病患得到最佳化的治療呢?有以下四點要特別注意:
一、病患個人的身體狀況: 年紀輕、體能佳。對於化學藥物的副作用自然有較佳的忍受能力,而可能接受較強的化學藥物,或是可以接受較多線的化學藥物治療,而達到比較好的預後
二、癌症的特性:同樣轉移的疾病狀態,預後是可能大不相同的。腫瘤本身的多樣性,轉移的部位,細胞生長的速度等,皆會造成同樣的治療,却有不同的結果。
三、病患本身的基因多樣性即所謂體質,可能造成化學藥物代謝的不同,而有不同的副作用。例如 DPD,UGT1A1等
四、癌症的分子特性或標記可做為化學或標靶藥物的選擇依據,例如 RAS,BRAF,HER2,MSI 等
 
本文主要針對第四期大腸直腸癌的精凖醫學治療來分析
1.手術: 雖然癌症轉移了,仍約有百分之十的病患是可以接受遠處轉移腫瘤切除手術的。如何在手術前預測病患切除轉移腫瘤後的預後?文獻上己有很多分數計算預測系統可以來推測病患的長期預後。目前最有名,也較好用的系統為美國memorial sloan kettering cancer center 的 Fong criteria. 這個系統可包含了五項計分項目:1.轉移腫瘤大於5公分,2.癌指數(CEA)超過200 ng/dl,3.轉移器官外仍有大於1公分的轉移病灶,4.原發癌症有淋巴轉移的情形,5.從原發手術到發生轉移的時間小於12個月。計分為1的病患,手術後約有60%的五年存活率。而計分為5的病患,則僅有20%的五年存活率。對於手術病患最重要的是手術切除腫瘤後,手術切面有沒有癌細胞。切面有癌細胞的病患,術後復發的比例即很高。
2.在化學治療加標靶藥物的治療,在目前則要根據分子標記來訂定治療方計
 
RAS: RAS基因有三種KRAS,NRAS及HRAS。臨床上會以檢驗KRAS及NRAS來做為標靶藥物的主要選擇依據。目前治療轉移性大腸直腸癌的第一線標靶藥物有兩類,即抗血管新生(VEGF)及抑制表皮細胞生長接受器第一型(EGFR)的單株抗體。如果RAS基因出現了變異,那麼抑制表皮細胞生長的單株抗體則會完全沒有治療效果。只能選擇抗血管新生的單株抗體。這一點最早由發表於新英格蘭雜誌2008年的 CTG CO.17臨床試驗所提出的。在KRAS基因出現突變的轉移結腸癌病患,沒有治療效果,而KRAS基因正常的病患使用抑制表皮細胞生長的單株抗體則多了4-5個月的存活期。後續有關轉移性大腸直腸癌的臨床試驗如:使用化學藥物是否加上抑制表皮細胞生長的單株抗體療效的比較(Crystal trial, OPUS trial,FIRE3,PEAK CALGB80405等臨床試驗) 皆是以RAS基因沒有突變的病患,才可以使用抑制表皮細胞生長的單株抗體。為什麼RAS基因出現突變,抑制表皮細胞生長的單株抗體,就沒有效果呢?這和細胞訊號傳遞有關,表皮細胞生長接受器受到刺激後會啟動主要兩類訊號傳遞(PI3K-AKT 及 RAS-RAF-MAPK)。抑制表皮細胞生長的單株抗體阻止表皮細胞生長接受器接受刺激,而使下游的訊號傳遞不再進行,進而使細胞的生長受到影響而停止。但如果下游的訊號傳遞物質,如RAS基因為突變狀態,那麼RAS蛋白質因突變而無法進入回收狀態,造成訊號傳遞持續進行,即使給了單株抗體阻止表皮細胞生長接受器接受刺激,仍然不能阻止突變的RAS蛋白進行訊號傳遞。所以RAS基因突變,就不能使用抑制表皮細胞生長的單株抗體。但至目前為止,並未發現有那些基因變異和抗血管新生(VEGF)單株抗體的抗藥性相關。因此使用抗血管新生單株抗體,不須做任何生物標記的檢測。
 
BRAF: BRAF為RAS 蛋白質的更下游的反應蛋白質,在大腸直腸癌中,此基因發生突變的機率在5%左右,通常發生在帶有BRAF突變的結腸癌,有特別的臨床特性,例如較多位於右側大腸,女多於男,年紀較大等。由微觀來看,其為較易有黏液,分化不好,較為晚期,容易出現腹膜轉移等病理特性。由於BRAF也是表皮細胞生長接受器下游訊號傳遞物質,因此BRAF發生突變,也會造成抑制表皮細胞生長的單株抗體沒有治療效果。在最近的臨床試驗中(Tribe study),治療BRAF突變的轉移性結腸癌,以抗血管新生(VEGF)單株抗體合併使用三種化學藥物(oxaliplatin, irinotecan, 5-FU)可以有最好的治療效果,但也僅有平均19個月的存活期。
HER2: HER2是表皮細胞生長接受器第二型,它不像表皮細胞生長接受器第一型(EGFR)須要生長激素刺激才能往下游傳遞訊號,只要二個HER2分子碰在一起,即可往下游傳遞訊號。在最近的臨床試驗(Hercules trial)發現使用抑制表皮細胞生長的單株抗體失敗的病例,約有百分之五為 HER2表現陽性,這一類病患使用HER2抑制劑(Herceptin)合併酪胺酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor, lapatinib)仍有約百分之三十的腫瘤反應率。
 
MSI: MSI(microsatellite instability)微衛星不穩定現象約出現10-15%的結腸癌患者。什麼是微衛星不穩定呢?在人類基因體定序完成後,發現人類基因序列超過50%是重複性的,微衛星(microsatellite)是1-6個核苷酸的重複序列,如連續 20個 CA repeat 。如果 mismatch repair gene (配對錯誤修補基因)出現問題,如遺傳而來的基因突變或是因啟動子(MLH1)過度甲基化造成基因表現下降,而無法修補基因複製產生的配對錯誤,那麼即會發生微衛星不穩定。微衛星不穩定的重要性,在近幾年愈發重要。第一,微衛星不穩定可做為遺傳性結腸癌(Lynch syndrome)的篩檢工具,約90%的遺傳性結腸癌會出現微衛星不穩定。結腸癌組織如有微衛星不穩定,可先作BRAF 試驗去除甲基化造成配對錯誤修補基因所造成的因素後,再進行基因定序找出基因出錯的位置,對於確診遺傳性結腸癌的家族須在20-30歲即開始進行大腸鏡,胃鏡及女性生殖系統檢查以早期發現可疑病灶。第二、微衛星不穩定可做為第二期癌症是否使用化學藥物的依據。部份第二期結腸癌由於具有較差的預後因子(如CEA較高,分化不佳,淋巴管或血管內有癌細胞)必須輔以化學藥物(5-FU)。如果是微衛星不穩定的癌症,5-FU的治療不僅無效,更可能有害。根據 2004年臨床試驗(MOSAIC study),可使用FOLFOX於微衛星不穩定的癌症而有其效果。第三、由於基因複製出錯後,修補機制無法校正,所以這一類的腫瘤其基因突變的比例很高,基因突變高,蛋白質出錯的比例也就高,所以細胞表面會有較多的neoantigen(新抗原),這些抗原會被身體的免疫系統所辨認。因此這一類的癌症,其組織中會有很多的攻擊T細胞(cytotoxic T cell)出現,意圖攻擊癌細胞。然而癌細胞會發展出防禦系統,癌細胞會釋放出 program death 訊號,讓T 細胞凋亡。而癌細胞即可免於被攻擊而持續變大或轉移,另一方面癌細胞也可透過 antigen presenting cell ,經由 CTLA4使攻擊T cell (cytotoxic T cell)無法被活化。最近的免疫治療發展,即是針對program death receptor 或是 program death receptor- ligand 及CTLA4發展出其單株抗體。這些抗體可關閉造成攻擊 T 細胞凋亡的訊號,重新使攻擊 T 細胞(cytotoxic T cell)活化,而能去攻擊癌細胞。最近,2015年發表於新英格蘭雜誌的臨床試驗即發現微衛星不穩定的轉移性癌症在對多線化學標靶治療失敗後,仍對這一類免疫治療有接近40-50%的反應率。及相當的存活期。另外也發現癌細胞中若是基因突變率高對免疫治療效果也較好。

結語:在分子技術的快速進步下,未來的展望在液體切片及次世代定序。當癌症治療後一段時間,出現了新的病灶,有時進行穿刺切片有其困難,液體切片可從病患血液萃取出癌細胞DNA,更進一步找到基因突變的位點,做為治療的參考依據。另一方面,次世代定序價格己大幅下降,利用這項技術應可找到更多的分子標記,做為精凖醫療的參考。