同源重组基因缺陷在前列腺癌中的治疗进展
通过对前列腺癌的基因测序，发现在前列腺癌患者中DNA修复通路基因占有一定的比例，尤其是同源重组 (homologous recombination, HR) 修复基因的缺陷。对于同源重组缺陷 (homologous recombination deficient, HRD) 的患者，潜在的治疗包括PARP(poly[ADP] ribose polymeras e) 抑制剂以及铂类等治疗方法。
DNA修复通路基因突变在前列腺癌中的比例
DNA修复通路基因在局限性和转移性前列腺癌中的比例有所不同。TCGA (The Cancer Genome Atlas) 通过对333个原发局限性前列腺癌的测序，发现DNA修复通路基因突变或缺陷占有19%的比例，其中大部分为HRD，包括FANCD2 (7%), ATM (4%), BRCA2 (3%), RAD51C (3%), CDK12(2%), BRCA1 (1%)； TCGA通过74%的样本中的变异定义了前列腺癌的7种变异亚型类型，包括ERG, ETV1/4, FLI1的基因融合和SPOP, FOXA1, IDH1的基因突变，占比最高的为ERG(46%)；当同源重组发生缺陷时，双链DNA损伤时的错误重组可能会导致基因的融合，造成以上基因突变中融合比例较高。在转移性去势抵抗前列腺癌 (metastatic castration resistant prostate cancer, mCRPC) 中，研究者针对150名mCRPC的骨或软组织肿瘤活检样本进行高通量NGS (next-generation sequencing) 测序，DNA修复基因共占22%，包括BRCA2 (13%), ATM (7%), CDK12 (5%), BRCA1(1%)。
DNA修复通路基因除了在前列腺癌原发灶和转移灶体细胞突变中占有较高的比例外，在胚系中也有一定的比例。在692名转移性前列腺癌患者中，11.8%(82/692)具有DNA修复基因突变，包括BRCA2 (37 [5.3%]), ATM (11 [1.6%]), CHEK2 (10 [1.9%]), BRCA1 (6 [0.9%]), RAD51D (3 [0.4%]), PALB2 (3 [0.4%])。在2017 ASCO上，Michael L. Cheng等人通过对576个原发灶和462个转移灶测序，在进行肿瘤组织体细胞和胚系测序的患者中，28.84% (169/586)具有DNA损伤应答 (DNA damage response，DDR) 的突变；其中9.39% (55/586)仅具有体细胞DDR突变，16.38% (96/586)仅具有胚系DDR突变，3.07% (18/586)具有体细胞和胚系DDR的双突变。
根据以上不同研究的数据可以看出，在转移性前列腺癌中DNA修复通路基因胚系突变约占11-20%，体细胞突变约占12-20%。
同源重组基因缺陷前列腺癌的治疗进展
在HRD肿瘤细胞中，PARP抑制剂可以作为单一治疗制剂是基于“合成致死”的原理。“合成致死” (synthetic lethality) 是两个基因各自失活时均不能导致细胞死亡，而两个基因同时失活时即能导致细胞死亡。PARP功能丧失时，单链DNA (ssDNA) 损伤不能通过PARP介导的碱基切除修复进行修复，积累的ssDNA损伤随后通过细胞转录和复制转变成双链DNA (dsDNA) 损伤。这些dsDNA损伤在正常细胞中通过HR进行修复，然而在HRD肿瘤细胞中无法进行HR修复，导致随后的细胞死亡。
▲ PARP抑制剂在HR缺失细胞的合成致死示意图[5]
TO-PARP(Trial of PARP Inhibition in Prostate Cancer) 临床试验是一个在50名mCRPC患者中进行的II期临床试验；主要终点为反应率 (response rate)。通过高通量NGS对患者的肿瘤穿刺组织进行测序，在49名可以评估疗效的患者中，16名(33%)患者为DNA-修复基因biomarker阳性。其中DNA-修复基因biomarker阳性定义为：检测出DNA-修复基因的纯合缺失或者有害突变，或者二者皆有的变异。在这16名biomarker阳性的患者中，14名(88%)对PARP抑制剂奥拉帕尼响应；相反，33名biomarker阴性的患者中，只有2名(6%)患者对奥拉帕尼响应；biomarker的灵敏度为88%，特异性为94%。与biomarker阴性组相比，rPFS (Radiologic progression– freesurvival) 在biomarker阳性组中显著延长，中位rPFS为9.8 vs. 2.7月，P<0.001。中位OS在biomarker阳性组中同样延长，分别为13.8 vs. 7.5月，P=0.05。基于此，奥拉帕尼在具有BRCA1、BRCA2以及ATM突变且经历过阿比特龙和/或恩杂鲁胺的mCRPC的治疗被FDA认定为突破性疗法。在2017年ASCO中均有相关临床研究收录在摘要中，奥拉帕尼在具有BRCA1、BRCA2以及ATM等15个HRD基因突变的mCRPC患者III期临床试验；同时PARP抑制剂rucaparib在BRCA1、BRCA2以及ATM突变的mCRPC患者的III期临床试验。
▲ 奥拉帕尼在biomarker阳性和阴性mCRPC患者的rPFS和OS曲线[7]
对于HRD常见的肿瘤在对PARP抑制剂敏感的同时，也对铂类化疗敏感，如卵巢癌。卡铂通过与DNA结合，并与感染转录与复制形成DNA交叉链。因此，对于HRD的前列腺癌患者，卡铂可以作为一种潜在有效的治疗药物。3名BRCA2双等位基因失活的mCRPC患者，利用卡铂和/或顺铂治疗时，具有持续的响应。目前，利用卡铂或者卡铂联合多西他赛治疗具有BRCA1、BRCA2以及ATM突变mCRPC患者的II期临床试验也在开展中。
结语
HRD在晚期前列腺癌中占有约20%的比例，在这类患者中，利用PARP抑制剂或铂类的临床试验正在进行中，也取得了突破性的结果。利用NGS方法鉴定这些HRD基因突变为阳性的患者提供了充足的治疗机会，可以预见前列腺癌中的基因革命正朝着我们阔步走来。
参考文献：
1. Cancer Genome Atlas Research Network.Cell. 2015 Nov 5;163(4)1011-25.The MolecularTaxonomy of Primary Prostate Cancer.
2. RobinsonD, Van Allen EM, Wu Y, et al. Cell. 2015 May 21;161(5)1215-28.Integrativeclinical genomics of advanced prostate cancer.
3. Pritchard CC, Mateo J, Walsh MF et al. N Engl J Med. 2016 Aug 4;375(5)443-53.InheritedDNA-Repair Gene Mutations in Men with Metastatic Prostate Cancer.
4. MichaelL. Cheng, Wassim Abida, Dana E. Rathkopf,et al. Next-generation sequencing(NGS) of tissue and cell free DNA (cfDNA) to identify somatic and germlinealterations in advanced prostate cancer. 2017.ASCO.
5. TuttA, Ashworth A. The relationship between the roles of BRCA genes in DNA repairand cancer predisposition. Trends Mol Med. 2002;8(12):571-6.
6. Meric-BernstamF. Heterogenic loss of BRCA in breast cancer: the "two-hit"hypothesis takes a hit. Ann Surg Oncol. 2007;14(9):2428-9.
7. MateoJ, Carreira S, Sandhu S et al. N Engl J Med. 2015 Oct29;373(18)1697-708.DNA-Repair Defects and Olaparib in Metastatic ProstateCancer.
8. Cheng HH, Pritchard CC, Boyd T et al. Eur Urol. 2016 Jun;69(6)992-5.BiallelicInactivation of BRCA2 in Platinum-sensitive Metastatic Castration-resistant Prostate Cancer.
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