从分子病理学视角,探索PI3K/AKT/mTOR/PTEN通路各节点的相互作用
2026-03-13




激素受体阳性/人表皮生长因子受体 2 阴性(HR+/HER2-)是乳腺癌最常见的亚型,该亚型中PI3K/AKT/mTOR通路(Phosphatidylinositol 3-kinase/AKT/mTOR pathway,简称 PAM 通路)失调,在患者治疗耐药过程中发挥着重要作用。近年来,越来越多靶向PAM通路的抑制剂涌现,在乳腺癌治疗中取得了重要突破。然而,在理解PAM通路相关作用机制及选择最有效治疗方案方面,临床医生仍面临日益严峻的挑战。不久前,一篇发表于《Cancers (Basel)》的综述聚焦靶向PI3K/AKT/mTOR/PTEN通路的新型治疗方案的现状,从分子病理学角度讨论了分子作用机制,解读了基因检测内容。本文将梳理精华内容,帮助临床医生理解药物选择、耐药或不同变异间的相互作用。




PI3K/AKT/mTOR通路






PAM通路是目前乳腺癌领域研究较为深入的通路,超过70%的乳腺癌会出现导致该信号通路异常激活的变异。PAM通路的异常激活会导致细胞过度增殖、抵抗凋亡,促进肿瘤的发生和进展,此外,还会影响肿瘤对内分泌治疗、PARP抑制剂、化疗和靶向治疗的耐药,导致癌症进展和更差的预后。因此,阻断该通路为逆转耐药提供了新的治疗思路。


PAM通路中的关键节点和调节因子包括PI3K、AKT、mTOR、TSC1/2和PTEN,在HR+/HER2-乳腺癌中,导致PAM通路异常的最常见原因为PIK3CA激活突变、AKT1激活突变和/或PTEN失活。


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图1:PI3K通路及美国FDA批准或获快速通道资格认定的PI3K抑制剂[1]



 PI3Ks


PI3Ks主要参与调节信号传导、膜运输和代谢通路。PI3K可分为三类,其中Ⅰ类PI3K是由催化亚基和调节亚基组成的异源二聚体:


  • 催化亚基分为p110α、β、δ、γ四种,分别由PIK3CA、PIK3CB、PIK3CD和PIK3CG编码;


  • 调节亚基可分为p85α、p85β和p85γ,分别由PIK3R1、PIK3R2和PIK3R3编码。


其中,PIK3CA突变是PAM通路中最常见的遗传改变,可见于所有乳腺癌亚型,其他基因突变虽然频率较低,但也可能是与耐药相关的生物标志物。PIK3CA的突变主要发生在两个热点区域:螺旋结构域和激酶结构域。这些突变作为PI3K活性的功能获得性突变,可能导致AKT/mTOR下游信号异常激活,从而促进肿瘤发生发展。



AKT和PTEN


AKT是PI3K通路的另一个关键组成部分,分别由AKT1、AKT2和AKT3编码。在肿瘤细胞中,AKT1能够参与肿瘤细胞的增殖和生长,促进肿瘤发生并抑制凋亡,而AKT2则通过调节细胞骨架动力学,使肿瘤细胞更易于侵袭和转移。


PTEN是一种抑癌基因,能够编码具有双重特异性的脂质和蛋白磷酸酶,可下调PI3K/AKT信号传导;还可以通过对PIP3的去磷酸化负向调节PI3K/AKT通路,抑制生长和生存信号。此外,在乳腺癌中,PTEN功能丧失会导致PI3K信号激活。



 mTOR


mTOR是PI3K/AKT信号通路下游的一种丝氨酸和苏氨酸激酶,能够形成两种复合物:mTORC1和mTORC2。mTORC1主要由mTOR、raptor、GβL和deptor组成,参与调节细胞生长和代谢;而mTORC2则由mTOR、Rictor、GβL、PRR5、deptor和SIN1组成,主要控制细胞增殖和存活。由于mTOR在通路中更靠下游,因此靶向mTOR可以克服HR+乳腺癌中对CDK4/6抑制剂的耐药性。



其他PI3K通路相关基因


除上述核心节点外,PI3K通路中还有其他基因发挥关键调控作用,例如抑癌基因TSC1和TSC2,它们可形成TSC1/2复合物,负向调节mTORC1信号传导;PDK1会在PI3K通路激活后,参与对AKT1的激活;而RET的激活可诱导PI3K/AKT通路的激活,是乳腺癌治疗的潜在靶点。




通路间的相互作用






PI3K通路各节点不仅具有单独的作用,也会与其他通路产生相互作用,在癌细胞信号传导中形成一个复杂的网络。因此在研发精准治疗方案时,也需要考虑不同通路之间的协同效应。


其中的典型代表是PI3K和ER通路在乳腺癌中的相互作用。ER+乳腺癌是一种雌激素依赖性癌症,标准治疗方案为内分泌治疗,即通过阻断雌激素产生,或阻止雌激素与ER相互作用,产生抗肿瘤作用。然而,PI3K通路可以通过AKT1磷酸化ER,在缺乏雌激素的前提下激活ER,并使癌细胞对内分泌治疗耐药。反之,ER也会促进PI3K通路的基因转录,并可直接与p85α结合以增加PI3K信号传导。基于这些发现,研究者尝试将PI3K抑制剂与雌激素受体拮抗剂联合使用,以达到更好的疗效,该联合模式在毒性可控的前提下,有望成为临床治疗的重要选择。


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图2:HR+/HER2-乳腺癌中PI3K通路、细胞周期与ER通路的串扰[1]




建立HR+/HER2-乳腺癌特异性基因谱






由于PI3K/AKT/mTOR通路异常与治疗耐药密切相关,进入精准检测时代以后,对于标准治疗后出现疾病进展的转移性HR+/HER2 -乳腺癌患者,通常会进行基因检测,明确通路相关基因变异状态以指导下一步治疗。对于晚期或转移性HR+/HER2-乳腺癌,二线治疗方案的选择高度依赖于患者肿瘤或ctDNA中可检测到的基因组生物标志物信息。


因此,对于需要制定二线治疗方案的HR+/HER2-乳腺癌患者,NGS乳腺癌Panel具有重要的临床价值,可以检测肿瘤中是否在关键的乳腺癌相关基因(包括ESR1、PIK3CA、AKT1、PTEN,以及PI3K通路或其他协同通路中的其他基因)。在极少数情况下,还可能需要进行RNA测序以检测RET融合、NTRK融合等。如果需要评估微卫星不稳定性(MSI)和肿瘤突变负荷(TMB),可以选择包含MSI和TMB的NGS Panel。




结论

本综述盘点了PI3K/AKT/mTOR/PTEN通路中各节点及其基因异常形式,阐明了其在HR+/HER2-乳腺癌发生发展、治疗耐药中的关键作用,为该亚型乳腺癌精准治疗手段的开发提供了理论与临床参考。目前,已经有一些靶向PI3K通路中不同节点的药物获得FDA批准,或在临床试验中显示出有希望的结果。未来,随着PAM通路调控机制的深入解析、临床医师与分子病理学专家的深度协作,以及NGS、PCR等基因检测技术的普及与标准化推进,HR+/HER2-乳腺癌的精准治疗将逐步走向成熟并广泛落地,有望让更多患者从个体化诊疗中获益。


参考文献


[1] Liu L, Graff SL, Wang Y. New Emerging Therapies Targeting PI3K/AKT/mTOR/PTEN Pathway in Hormonal Receptor-Positive and HER2-Negative Breast Cancer-Current State and Molecular Pathology Perspective. Cancers (Basel). 2024 Dec 24;17(1):16. (译文:激素受体阳性 / HER2 阴性乳腺癌中靶向 PI3K/AKT/mTOR/PTEN 通路的新兴治疗 —— 现状与分子病理学视角)


审批编号:CN-179605

有效期至:2027-03-09

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