小细胞肺癌 综述

摘要:小细胞肺癌(SCLC)约占所有肺癌的15%,其特征是异常高的增殖率、显著的早期转移倾向和预后不良。SCLC与接触烟草致癌物密切相关。大多数患者在诊断时已有转移,只有三分之一的患者可能被治愈。SCLC的基因组图谱显示广泛的染色体重排和高突变负担,绝大部分SCLC存在抑癌基因TP53和RB1功能性失活。对人类SCLC和小鼠模型的分析提出了以转录调控因子的相对表达水平为依据的亚型分类标准,揭示了肿瘤内显著的异质性。这种异质性与肿瘤的进化、转移和获得性治疗耐药有关。尽管SCLC治疗的临床治疗进步非常缓慢,但对疾病生物学的认识已经发现了SCLC新的弱点,可能用于靶向治疗。最近引入的免疫检查点疗法给SCLC患者带来新的希望,一小部分患者获得了长期的收益。目前,最迫切的需求是制定针对最有可能产生疗效应答患者的靶向治疗策略,以及让更多的患者在抗肿瘤免疫治疗中获益。

引言

小细胞肺癌(SCLC)是一种高级别神经内分泌癌,主要在吸烟和既往吸烟者中发病,预后异常差1。SCLC约占肺癌病例的15%。其典型呼吸道症状包括咳嗽、呼吸困难或咯血,影像学表现为中央型肺肿物,常伴肿大的胸部淋巴结。三分之二的患者在首次诊断时即出现远处转移。最常见的转移部位包括对侧肺、脑、肝、肾上腺、骨。与其易转移的特点相对应,SCLC是循环肿瘤细胞(circulating tumour cells, CTCs)浓度最高的几种实体肿瘤之一2(图1)。尽管目前的技术手段已经可以区分SCLC生物学亚型,但目前临床实践中并不区分亚型3。对极早期的患者的治疗包括手术和辅助铂类联合化疗;早期或者有局部晚期的患者可同时接受放疗和铂类联合化疗;对已发生转移的患者给予全身化疗,联合或不联合免疫治疗。SCLC最初对细胞毒性药物的治疗尤其敏感——同步放化疗(chemoradiotherapy,CRT)在高达25%的早期SCLC患者中实现了长期控制(long-term control),无论是在早期患者还是已发生转移的患者,CRT的缓解率(response rate)均超过60%。然而,在绝大部分患者中,这种反应是短暂的,早期患者的中位生存期<2年,而已出现转移的患者仅有约1年。在这篇综述中,我们从临床和生物学的角度概述了当前对SCLC的理解,并重点介绍基于小鼠模型和人类肿瘤的分析是如何为SCLC治疗研究提供新的方向的。

流行病学

发病率和流行

肺癌是全球癌症中死亡人数排名第一的疾病,2018年估计有210万新病例,导致180万人死亡4。而SCLC每年新增病例达到25万,并导致至少20万人死亡。任何组织学亚型的肺癌,在高收入国家/地区都更为普遍,这与烟草消费水平相对应4,6。尽管如此,SCLC在不同国家/地区或大洲的具体发病率尚未有很好的报道。与其它肺癌一样,SCLC在男性中更常见,但女性病例的比例在过去50年逐步攀升,这同样也对应着烟草消费的趋势7。在美国,SCLC的发病率在过去30年逐步下降,这与全美吸烟率下降相平行8。美国老人(>70岁)罹患SCLC的比例从1975年的23%上升到2010的44%9。尽管非洲裔美国人吸烟行为较普遍,但他们的SCLC患病率却低于美国白人10,11

危险因素

从流行病学的角度看,SCLC是与吸烟行为有最强关联的癌症之一,其流行程度往往反映吸烟行为的流行程度,滞后时间约为30年12。美国男性中SCLC发病率在1986年达到高峰,女性发病率在1991年达到高峰,此后稳步下降(图2)。只有2%的SCLC病例出现在从不吸烟者中(终生吸烟少于100支)13。研究认为,不吸烟患者与暴露于空气污染14、氡15之间可能存在联系,但证据有限。遗传因素被认为在SCLC的发病中起次要作用16。遗传因素可能通过增加尼古丁成瘾风险的形式,间接增加SCLC的风险17。除了极少发生在不吸烟者身上的新生SCLC病例外,一些不吸烟的患者可因体内EGFR或ALK驱动的肺腺癌向SCLC发生组织学转化而患病18,该情况将在下文讨论。

慢性阻塞性肺疾病是吸烟者的合并疾病(comorbidity),也是SCLC的独立危险因素12。一项荷兰注册的研究报道,在1995年至2012年期间,SCLC合并疾病的患者比例增加(参考文献19)。共病的可能性随年龄增大而增加,其中女性患共病相关的风险随年龄增长较男性更快。共病与死亡风险的小幅增加相关,不受局限期患者治疗影响。在一项法国登记研究中,在调整年龄、性别、分期和诊断方式后,共病与SCLC患者较低的8年生存率相关。与查尔森共病指数1、2和3级对应的危险比分别为1.6 (95% CI 1.1-2.3)、1.7 (95% CI1.1-2.7)和2.7(95% CI 1.7-4.4)。

与其他常见的实体瘤相比,SCLC的死亡率尤其高。分析美国SEER(Surveillance, Epidemiology,and End Results)注册的数据,尽管5年生存率略有提高,但1983-2012年期间的中位生存率仅为7个月21。过去十年的临床试验数据(将在下文讨论)表明,情况正在改善,但患共病的患者常因无法满足体力活动状态(performance status)等入排标准而无法进入临床实验。当下,CT已成为重要的肺癌筛查手段,显著降低了肺癌的死亡率,但SCLC预后似乎并没有改善22,23。

机制

SCLC肿瘤突变谱揭示了其明确的吸烟特征,提供了烟草致癌物作为SCLC始动因素的直接证据24。在绝大多数SCLC病例中发现p53和RB(分别由TP53和RB1编码)这两种肿瘤抑制因子同时失活24。这种抑癌基因的双重失活不同于许多其他实体肿瘤以原癌基因突变驱动的特点,尤其是非小细胞肺癌(non-small-cell cancers,NSCLC),其原癌基因突变似乎对其发生至关重要。肺基质和免疫微环境的变化也可能导致SCLC的发生12。然而,总的来说,这些肿瘤内在和肿瘤外在因素如何影响SCLC起始的细胞类型,以及这些肿瘤如何生长、转移和对治疗的反应,仍不完全清楚。 

重要的基因突变

我们已经知道p53和RB1的失活经常发生在SCLC25、26中。其他早期研究描述了在SCLC肿瘤亚群中MYC家族基因(MYC, MYCL和MYCN)的扩增27 – 29。这些结果已在原发性肿瘤、病人队列及CTCs异种肿瘤移植模型中得到验证24,30-33。这些研究还发现了其他基因改变(表1),其中一些已经在小鼠模型和细胞层面得到验证,如RB家族成员p107和p130(分别由RBL1编码和RBL2) 34-36,PTEN37, 38,Notch receptors24、39、40和CREBBP41功能丧失。除了MYC家族基因42 – 44的扩增外,FGFR1(fibroblast growth factor receptor 1)45和GNAS(α-subunit of the heterotrimeric G protein Gs)46的扩增也在SCLC中被发现。在8%的SCLC肿瘤中发现组蛋白甲基转移酶KMT2突变并失活47。原发性肿瘤队列和患者来源的异种移植模型通常对应于SCLC发展的早期阶段,这可能会在识别驱动基因方面带来偏倚。然而,迄今为止,对更晚期SCLC患者的基因分析并没有发现新的驱动因素,除了WNT信号通路可能在SCLC化疗耐药48中发挥作用。

从基因组分析的结果上尚不能确定以突变定义的SCLC亚型,但这可能是由于分析的肿瘤样本数量较少。从逻辑上不吸烟的患者应当比吸烟患者的原癌基因突变率更高49,种族或吸烟状况不同的患者的突变差异仍不清楚。越来越多的研究发现肺腺癌发生组织学转化并形成了一个与SCLC类似的具有侵袭性的神经内分泌表型,同时获得对EGFR或其它酪氨酸激酶抑制剂的耐药性。然而,由于样本数太少,这种观点的证据仍然不够充足50-52

SCLC领域的一个普遍存在的问题是可供组织学诊断和后续研究的样本数量很少。从SCLC患者血液中分离CTCs可以缓解该短缺53。然而,相关临床及基础实验所需的样本量仍然很大。

除了人类物质的分析外,基因工程小鼠模型提供了一个宝贵的临床前的研究平台,以研究SCLC始动、进展、转移和治疗反应的分子和细胞机制。p53和RB基因失活对SCLC始动意义在小鼠模型中得到证实54,小鼠肿瘤也表现出与人类肿瘤类似的基因改变24,37。这些小鼠肿瘤的组织病理学分析显示,这些肿瘤与人类肿瘤的组织学特征非常相似55。最近学者对SCLC小鼠模型进行了综述56,许多下文描述的SCLC发展的分子生物学机制都是通过这些小鼠模型确认的。

分子通路

RB和p53都在调节细胞周期进程中发挥关键作用:RB是S期进入的主要抑制蛋白,而p53对多个细胞周期检查点而言都是不可或缺的,可以触发细胞周期阻滞或诱导细胞凋亡以应对各种细胞应激,例如异常复制。p107或p130的缺失、MYC家族成员的扩增、PTEN通路的改变以及BCL-2的高表达都与促进SCLC细胞的生长、增殖和存活有关57-59

因p53和RB缺失导致G1-S细胞周期检查点的失效导致细胞对后续细胞周期检查点的依赖增加,以确保基因组的稳定性和正确的染色体分离。因此,一旦对G2-M检查点很重要的激酶受到抑制,如ATR、WEE1和CHK1,就会进一步扰乱细胞正常的有丝分裂,这些激酶有望成为治疗靶点44,60 – 65。同样,SCLC中异常的细胞周期和由此产生的DNA损伤可能使SCLC对多种抑制DNA修复通路的治疗策略敏感66 – 68。PI3K-AKT-mTOR通路的激活与SCLC的增殖和凋亡抵抗有关69,70

学者们在SCLC中发现的一些涉及干细胞生物学、细胞命运决定和谱系可塑性的改变。p53和RB在多种情况下直接参与这些过程的调控(其他文献综述71,72),包括在tp53缺陷和RB1缺陷在前列腺癌中增加谱系可塑性和神经内分泌分化73,74。高水平的干细胞转录因子SOX2可能作为p53和RB失活的下游73-75,或者是基因组扩增的产物31进一步促进SCLC谱系可塑性。与染色质修饰的突变在SCLC中很常见,这表明表观遗传调控的改变可能参与调控细胞命运24,47,76,77

在SCLC中,肿瘤干细胞和祖细胞可能参与促进肿瘤内的可塑性,其机制包括通过表达REST转录抑制因子,这可能导致部分SCLC细胞中神经内分泌特征的丧失39。异质性在SCLC肿瘤中很突出,可能是SCLC肿瘤逃避治疗的主要机制;此外,异质性增加也是肿瘤对治疗的反应78,79。其机制可能是,SCLC的高度异质性提供了对治疗耐药的细胞库,随着时间的推移,会出现新的遗传或表观遗传变化驱动的获得性耐药机制。限制SCLC肿瘤可塑性的策略可能会减少耐药性的情况。

除了参与SCLC的进化和对治疗的反应,谱系可塑性和细胞命运调节因子的改变也可能影响SCLC肿瘤从不同类型的细胞(包括肺腺癌细胞)发展而来的能力50。尽管SCLC长期以来被认为起源于神经内分泌肺上皮细胞,但从小鼠模型的观察表明,除了神经内分泌细胞的一个亚群外,其他肺上皮细胞也可作为起源细胞56,81 – 83。起源细胞的表观遗传记忆可能会强烈影响肿瘤的进展、转移(见下文)和对治疗的反应。

平均而言,SCLC肿瘤内的遗传异质性似乎小于NSCLC24。如下文所讨论的,尽管转移的过程中仍然有可能选择新的基因,但目前的观测与模型一致,SCLC肿瘤已经获得一组允许快速增殖的基因变异,并更多的依靠表观遗传机制产生异质性和应对微环境的改变。

细胞通路

尽管SCLC肿瘤具有高度转移性,但细胞粘附和细胞迁移是如何受到SCLC细胞的遗传和转录变化的影响还没有完全了解。SCLC细胞的迁移潜能可能与肺发育过程中神经内分泌细胞显著的迁移表型内在相关84。肿瘤细胞和细胞外基质中的层粘连蛋白和纤维连接蛋白以及黏附分子(如整合素)之间的相互作用与生存和治疗的耐药性有关85。同样,高水平的CXCR4 (SDF1受体)可以促进SCLC细胞的迁移和存活86 – 88。有趣的是,α3β1整合素介导的粘附刺激SCLC细胞轴突样突起的生长89,其机制可能类似于脑发育过程中神经元祖细胞迁移的机制90。上皮-间叶转化与SCLC的治疗耐药有关77,91,92,但还没有被研究作为细胞迁移的驱动因素。粘附、迁移、存活和增殖之间的相互作用可能与SCLC细胞强大的转移潜能有关。

SCLC细胞能够以自分泌、旁分泌和内分泌的方式与微环境沟通。一些研究表明,SCLC细胞产生的神经肽通过自分泌和旁分泌环促进肿瘤细胞的生存和增殖。自分泌KIT、Hedgehog和IGF1信号通路可以增强SCLC细胞的生长97 – 99,而神经内分泌和非神经内分泌SCLC细胞之间的旁分泌FGF信号可能促进存活和转移100。SCLC患者出现的内分泌副瘤综合征,意味着SCLC细胞和体内其他细胞之间存在远程通信,但尚不清楚这些全身作用是否在SCLC生长中起作用101,102。总的来说,SCLC细胞分泌分子的程度,这些分子对应的细胞类型,以及这些相互作用对肿瘤生长和治疗反应的影响仍然很大程度上未知。

SCLC细胞异常快速的增殖率表明,它们可能选择性地依赖于细胞复制所需的生物合成通路。SCLC患者常用的大多数治疗药物,包括DNA交联剂(如顺铂)、拓扑异构酶抑制剂(如依托泊苷或拓扑替康)或γ辐射,直接或间接靶向DNA合成、复制和修复。SCLC中其他潜在的代谢弱电已经开始被探索,包括糖酵解和脂质合成途径103 -105。SCLC中普遍出现的mTOR信号通路突变为SCLC细胞氨基酸代谢的研究提供了依据,一项研究揭示了精氨酸在MYC-high SCLC肿瘤中的关键作用107。然而,对SCLC细胞代谢的研究才刚刚开始。

转移的驱动因素和轨迹

患者的SCLC转移灶很少被手术切除,对SCLC转移认识来自于CTC的研究和小鼠模型。SCLC患者的CTCs数量异常高,这为研究转移的驱动因素提供了机会,驱动因素包括基因组改变、表达变化和异质性2,32,53,108 – 110。尽管淋巴结转移在SCLC患者111和SCLC小鼠模型中42、83也很常见,但SCLC中大量的CTC提示血行转移是主要途径。在SCLC患者的血液和淋巴管中都观察到小簇的恶性细胞:这些小簇与CTCs之间的粘附可能是转移过程中癌细胞存活的一个重要原因2

在基因工程小鼠的肺中生长的SCLC肿瘤通常会转移到胸膜腔、淋巴结和远处的器官,包括肝脏,这与在患者身上观察到的情况类似54。一个值得注意的例外是SCLC小鼠模型中没有脑转移,这可能是因为人类和小鼠肿瘤之间的生物学差异,或者在发生脑转移之前小鼠已因原发肿瘤或肝转移死亡。通过分析小鼠模型中原发性肿瘤及其转移灶的情况,学者们发现转录因子NFIB是SCLC转移的主要决定因素112 – 114。与原发肿瘤相比,在人SCLC转移灶中NFIB水平升高112,113。NFIB在SCLC中促进转移作用的一个机制是通过诱导与细胞粘附、细胞迁移和神经元分化相关的基因表达90,112。NFIB以外的机制尚不清楚,但与神经元分化和迁移相关的因素也影响SCLC转移潜能83,115

免疫逃逸

SCLC细胞具有较高的肿瘤突变负荷,理论上可诱导强烈的T细胞反应。事实上,一些伴有副瘤神经综合征的SCLC患者表现出较高的免疫活性,其预后往往比没有这些综合征的患者更好116。报道指出SCLC患者可以从封闭CTLA4、PD1或PDL1等增强T细胞对癌细胞的活性的免疫疗法中获益117,118。然而,对T细胞检查点抑制治疗有效的患者仅占大约15% 119,120。基于T细胞的免疫治疗可能受制于多种机制,包括SCLC细胞表面MHC-I类分子的低表达121 – 124。肿瘤所处微环境中还有抑制性免疫细胞的存在,如调节T细胞,进一步促进免疫逃逸125,126。SCLC还通过分泌神经肽抑制抗原呈递细胞127。目前还不清楚免疫细胞和SCLC细胞之间的相互作用在人类肿瘤和基因工程小鼠模型中是否相似。值得注意的是,小鼠肿瘤模型具有较低的肿瘤突变负担,而人类SCLC是高度突变的癌症之一24,37,可以显著影响T细胞反应。巨噬细胞的活化128和使用靶向SCLC嵌合抗体T细胞接合器可能可以弥补当前T细胞反应的短板129

新兴的分子生物学分类

虽然在基因层面上SCLC的突变情况无法进一步定义亚型,但特定转录因子的表达为区分SCLC亚型提供了第一个框架。SCLC被分为四个主要的亚型,包括高水平的ASCL1 (SCLC- A亚型)、NEUROD1(SCLC-N)、POU2F3 (SCLC-P)及YAP1 (SCLC-Y)130。SCLC-A可以进一步根据HES1表达分为两个集群(SCLC-A和SCLC-A2)(reF.131)。此外还有一种罕见的亚型以转录因子ATOH1表达升高为特征(reF.79)(图3)。这些子类型往往反映MYC家庭成员表达量的差异,MYCL表达量增加与SCLC-A有关,MYC基因表达增加则发生在其它亚型上。小鼠模型和临床试验的数据表明,极光激酶抑制剂可能对MYC-high的SCLC有效44,132,133。这四种亚型转录的差异包括不同程度的神经内分泌分化和代谢差异。这种新兴的分子分类可作为进一步细分亚型的框架131(图3)。重要的是,单细胞分析可能有助于定义肿瘤内异质性与这些亚型以及可能的新亚型之间的关系109,110。与肺腺癌向SCLC的转变类似,未来研究的一个重要方向将是监测特定亚型的SCLC肿瘤如何随着时间和治疗而演变。来自小鼠SCLC细胞系的数据表明,亚型之间可能存在发育层次,SCLC-A演变为SCLC-N,随后演变为SCLC-Y134。值得注意的是,当前小鼠模型中只演变出SCLC-A和SCLC-N130。通过开发含有多种基因变异和不同来源的细胞的新模型有望涵盖所有亚型,可能有助于定义新的亚型和调查SCLC肿瘤内和肿瘤间的异质性56

SCLC的分子亚型的识别和这些分子亚型与细胞程序之间的联系可能有助于为患者提供个性化的治疗方案。这种个性化的治疗方法还需要新的治疗方法,以对抗SCLC细胞的可塑性和SCLC肿瘤的异质性。这些治疗方法的一个关键是阻断SCLC在不同状态之间的转变,这可能通过靶向调控表观遗传来实现。

诊断、筛查和预防

SCLC是一种高级别的恶性上皮肿瘤。确诊需要依赖病理诊断,包括H-E染色和免疫组化染色。现行的WHO分类标准为SCLC提供了两个分型:分别为单纯性SCLC和混合型SCLC,后者指肿瘤中同时含有SCLC和非SCLC的肿瘤细胞。细胞学诊断同样有效,甚至比小活检的组织学诊断更准确,因为小活检样本中常混有人造物。

症状和体征

SCLC的临床特征包括原发性肿瘤靠近肺门及广泛的肺外转移。由于其生长迅速和易转移的特点,大部分患者在就诊时都已有症状且症状持续时间常短于3个月。纵隔肿物在SCLC中很常见。胸腔内的肿块可导致咳嗽,喘息,呼吸困难,咯血,上腔静脉受压导致的上半身水肿和潮红,食管受压所致的吞咽困难,喉返神经麻痹导致的左侧声带麻痹。疲劳、厌食、体重减轻和神经系统方面的主诉常与远处转移有关。脑、肝、肾上腺、骨、骨髓是最常发生转移的部位。

         SCLC常伴发副肿瘤综合征102,136。常见的SCLC副肿瘤内分泌病包括抗利尿激素异常分泌和库欣综合征;由自身抗体引起的副肿瘤神经综合征包括兰伯特-伊顿综合征、脑脊髓炎和感觉神经病变综合征。罕见表现为皮肌炎、高血糖、低血糖、高钙血症和男性乳房肿胀。这些抗体依赖综合征反映了在SCLC中常见的体液免疫异常激活;有趣的是,激活细胞免疫应答的免疫检查点在出现副肿瘤综合征的SCLC患者中未被明显抑制137-139

检查

鉴于SCLC的侵袭性,在出现症状后应尽快进行诊断和分期检查。除了病史和体格检查,评估包括影像学证据(胸部,腹部和骨盆的CT或PET / CT,以及脑MRI)评估疾病进展的程度;血常规、肝肾功能和乳酸脱氢酶,心电图等,以确保细胞毒性药物的安全应用136。由于肿瘤通常位于中心位置,活检通常由支气管镜完成,可用气管内超声进行辅助;其它可选的方法包括纵隔镜检查,经胸活检或胸腔镜检查。根据可及性的不同,首选对远端转移部位进行活检。以细胞学辅助的组织病理学作为诊断依据140。较高的CTC计数对SCLC2, 141患者来说是一个负面预后因素,但在临床试验以外的实践中很少使用。CTCs和/或循环细胞游离DNA的分析仍处于实验阶段,但可能有助于评价肿瘤特征,包括瘤内异质性142 – 144

         SCLC的放射学表现与其他肺癌相似,但更大,且位于中央位置,就诊时处于更晚期145,146。纵隔淋巴结肿大很常见。转移性播散通常在放射学上很明显,可能包括胸膜和心包积液。少数病例(约5%的SCLC患者)存在孤立的周围性结节而没有淋巴结受累,可能需要手术治疗。

分期

         TNM分期147优于此前的VALSG分期系统,后者区分局限期(肿瘤局限于半胸和一个放射治疗野内;无恶性胸膜或心包积液)和广泛期(疾病不符合限制期的标准)148。TNM分期为观测结果、预后信息和更精确的淋巴结分期提供了更好的解剖区分规则。例如,使用VALSG分期系统不能区分早期SCLC (T1-T2, N0-N1, M0)患者和局部晚期疾病(任何T, N2-N3, M0)患者。因此,在临床试验中使用TNM分类有助于确定最佳的治疗策略。

         从分期来看,SCLC的预后始终劣于NSCLC147。脑转移在SCLC中很常见,约10%的患者在诊断时表现为脑转移,另外40-50%随后发展为脑转移。大多数脑转移患者有症状,约15%无神经系统症状的患者(CT无脑受累证据)经MRI提示151有脑转移。在低收入国家,患者难以获得准确的分期。

         临床医生和研究者均推荐使用第八版TNM分期,但VALSG分期系统仍然被广泛应用与临床实验,其优势在于有效区分局限期患者和广泛期患者并指导治疗,前者可应用CRT治疗,后者需系统化疗或化疗联合免疫治疗。

病理

         WHO病理分类SCLC分为两种亚型:单纯型SCLC(~80%的病例)和混合型SCLC(~20%的病例)135(图4)。主要的组织病理学诊断依据包括圆形或纺锤形的小肿瘤细胞,其胞质较少,染色质呈细颗粒状。无核仁或不明显。有丝分裂速度通常很快,核分裂象>10个/mm2,平均为60,中位数为80。细胞凋亡常见,坏死广泛。由于细胞排列紧密,细胞核常相互挤压。

肿瘤细胞密集排列,呈片状,无结构特征。他们偶尔会呈现玫瑰花状,巢状、梁状和周围栅栏状(细胞核在巢周围平行排列)则更少见。神经内分泌特征在外科标本上可能比在支气管活检标本上更明显152。标本因操作过程中而混入人造物。偶见大或巨大的肿瘤细胞,但对于纯SCLC的诊断,它们必须小于总细胞数的10% 152

在混合型SCLC中,最常见的NSCLC组织学亚型是大细胞癌或大细胞神经内分泌癌(LCNEC),占SCLC的4-16%;其余混合型SCLC仅占所有SCLC肿瘤的1-3%。由于与SCLC的组织学相似性,大细胞癌或LCNEC细胞必须包含≥10%的肿瘤面积,才能诊断混合型SCLC;而对其余其他组织学亚型没有占比的要求。混合型SCLC在手术标本中比在小活检标本中更容易诊断,可能与受到挤压和小活检标本中细胞较少有关152,153。混合型SCLC患者的临床表现、对化疗的反应和生存率与单纯型SCLC患者相似,尽管混合型SCLC患者出现周围型肿瘤和可切除肿瘤频率更高154。混合型SCLC在SCLC-A和SCLC-N亚型疾病中非常罕见155。在SCLC合并腺癌或从不吸烟的患者中,应考虑是否存在EGFR突变或ALK重排。治疗后,13-45%的单纯型SCLC肿瘤出现形态学改变,包括更大的细胞体积和出现混合型的组织学特点,这与获得性化疗耐药背景下的诱导谱系可塑性一致156,157

免疫组织化学:SCLC的诊断依赖于光镜下的组织病理学,而目前的实践中,通常采用免疫组织化学来辅助诊断SCLC并进行鉴别诊断。常用的神经内分泌标志物有嗜铬粒蛋白、突触素、CD56(又称NCAM);其中CD56敏感性最高(90%的SCLC呈阳性),但特异性最低。一个新的神经内分泌标记物INSM1在SCLC-A和SCLC-N中普遍呈阳性。
细胞学:细胞学证据同样可以作为诊断依据,特别是当组织切片小、破碎或坏死时。细胞学涂片常显示孤立的肿瘤细胞或疏松聚集物。肿瘤细胞染色质深染,保存得当时呈现细小或粗糙颗粒状,并且均匀分布,类似“胡椒盐”。核仁缺乏或不明显,细胞质很少,核质比高。鉴别诊断:需要与SCLC鉴别的疾病包括其他神经内分泌肺肿瘤、NSCLC,特别是基底细胞样癌、肺外小细胞肿瘤和淋巴瘤。其他神经内分泌肺肿瘤(典型和非典型类癌和LCNEC)通常与SCLC具有相同的神经内分泌标志物和细胞角蛋白的表达。组织病理学上,典型和非典型类癌在肿瘤细胞形态和有丝分裂率上与SCLC不同,SCLC的有丝分裂率异常高,但类癌的有丝分裂率低(≤10次/ 2 mm2)。Ki67核染色显示,SCLC的增殖率总是>50%,通常达到80-100%,而肺类癌的增殖率<30% 161。类癌细胞的细胞质较SCLC细胞更多,而SCLC常出现的广泛坏死,在类癌肿瘤中则不常出现或局部出现。鉴别SCLC和LCNEC更具挑战性,除了肿瘤细胞大小(LCNEC>3个淋巴细胞直径),还要基于一系列形态学特征。与SCLC相比,LCNEC肿瘤细胞具有更丰富的细胞质、多边形形状、明显的细胞边界、泡状核染色质和可见的核仁145

         基底细胞样癌是鳞状细胞癌的一种亚型,与SCLC肿瘤细胞大小类似,在小的或破碎的活检样本中可能被误认为SCLC162。p40阳性染色可用于区分基底样癌和SCLC,该标记在SCLC中总是阴性的163。腺癌的标记物Napsin A在SCLC中也呈阴性164。细胞角蛋白染色有助于区分神经内分泌癌和非上皮肿瘤,如淋巴瘤;SCLC肿瘤通常表现为广谱细胞角蛋白AE1/AE3鸡尾酒抗体染色阳性,但抗CK34βE12抗体染色总是阴性165,该抗体识别高分子量细胞角蛋白CK1、CK5、CK10和CK14;淋巴瘤细胞角蛋白阴性,并表达白细胞共同抗原(也称为CD45)145

         需与SCLC鉴别的罕见疾病包括转移性默克尔细胞癌,其CK20呈阳性,TTF1和CK7呈阴性(参考文献166)。尤文氏肉瘤(带有EWSR1重排)和其他小圆细胞肉瘤(除了EWSR1重排)也可能需要鉴别;相比SCLC,这些肿瘤细胞常有异常的聚集,并且分裂率更低,角蛋白阴性或局部阳性,但CD99阳性167-169。必要时可采用FISH进行鉴别。小的未分化的SMARCA4缺陷胸部肿瘤是一种上皮肉瘤样的肿瘤,可供鉴别170

筛查

低剂量CT筛查肺癌风险人群(吸烟者和前吸烟者)可以发现SCLC病例。国家肺筛查试验(NLST)随机选择超过53,000名肺癌风险个体(基于年龄和吸烟史)进行每年一次的筛查,为期3年,每年进行低剂量CT或胸部X光检查,其中发现了133位SCLC患者。然而,与非小细胞筛查不同,CT筛查并不能降低SCLC在诊断时的分期:Ia – b期的患者占10%, IIa – b期占6%,IIIa – b期占29%而IV期伴转移占54%;以上比例在CT与胸部x线检查之间没有差异22。随后的NLST分析和其他类似研究表明,CT不能发现早期SCLC,因此,不影响SCLC患者的生存23,171-173。NELSON筛查试验涉及了超过15000名有肺癌风险的个体,并证实了每年低剂量CT筛查总体上降低了肺癌死亡率,但针对SCLC的数据分析尚未报道174。虽然多种蛋白质生物标志物可在患者血清中被检测到,但尚未转化为早期干预策略175。至今,仍无检测方法被证实可用于SCLC早期诊断或筛查。

如上所述,SCLC与吸烟密切相关,98%的病例发生在吸烟者或既往吸烟者中13。禁烟和戒烟是减轻SCLC带来的社会负担最有效的策略,戒烟不仅降低了患SCLC的风险,也降低了诊断为局限性SCLC患者近50%死亡的风险176

治疗 

SCLC的初始治疗方法与分期有关(图5)。在非转移性SCLC中,治疗的目标包括实现对胸部疾病的长期控制和降低转移的风险。综合治疗可达到25-30%的5年生存率。控制胸部疾病的局部治疗包括手术和放疗。化疗既可以增强放疗的局部疗效,也有可能治疗微转移性灶。此时标准的化疗方案是顺铂-依托泊苷,在过去的三十年中没有改变。该方案可以全剂量用于同时接受CRT治疗的患者,并且大多数不良反应已被知晓。对于不适合顺铂的患者,可以考虑卡铂-依托泊苷177。其他化疗药物,如伊立替康或紫杉醇,也对这些患者中有效,但没有表现出优越性178。在早期NSCLC179和转移性SCLC137,138中,联合免疫治疗可以改善疗效,因此学者们开展了将免疫检查点抑制剂作为并行的初级或辅助治疗的研究,但这仍是实验性的。

         预防性颅内照射(PCI)是大多数对初始治疗有反应的非转移性SCLC患者的标准治疗方法的一部分,因为它显著降低了脑转移的风险,提高了生存率3,180

早期SCLC

局限期SCLC患者中有非常小比例的患者存在早期(T1-T2N0-N1M0) SCLC181。由于缺乏随机对照试验比较不同分期及手术和非手术的治疗手段,这些患者的最佳治疗方案仍未有定论。对于这些患者,至少有三种局部治疗选择:手术、分割放疗(将放射的总剂量分为多个小剂量)和立体定向放射治疗。PCI在这些患者中的作用并不像在局部晚期SCLC患者中那么明确。

手术:学者们曾开展过两个III期试验,分别在19世纪70年代和19世纪90年代进行182,183。2017年,一项系统综述指出,尽管目前可用的随机对照试验数据不支持手术切除在SCLC治疗中的作用,但由于当前高质量的证据太少,所以这一结论价值有限。这导致了手术治疗的价值在国家和国际治疗指南的不一致185。因此,对于临床医生和患者来说,在手术和非手术方法之间做出决定都是一个挑战。手术切除通常仅限于临床I期或II期(cT1-T2N0)疾病的患者140,186。手术治疗的目的是在实现R0切除187。经过完整病理R0切除的pT1-T2N0M0 SCLC患者的5年生存率约为50%188。手术切除后,应给予辅助化疗,除非进行不完全切除(R1-R2)或病理显示未预料到的纵隔淋巴结受累者(N2)189,否则辅助胸部放射治疗无效。

放疗:关于早期SCLC分割放疗的证据有限,因为在既往CRT的临床试验中,使用TNM分期。CONVERT试验表明,对TNM I-II期SCLC患者(占入组患者的15%)进行CRT治疗的效果与手术治疗相当,且急性和晚期毒性发生率较低190。小型的回归性研究为立体定向消融放射治疗早期SCLC提供支持,这使得立体定向消融放射治疗被纳入周围性T1-T2N0M0疾病患者的治疗指南中191,192。PCI在早期SCLC中的作用是有争议的,特别是在I期,因为与局部晚期期相比,它发生脑转移的风险更低193 – 195

局部晚期SCLC

SCLC大多数非转移性、局部晚期SCLC(任何T、N2-N3、M0)患者的疾病累及纵隔和肺门淋巴结。手术通常不是这些患者的治疗选择。放疗联合化疗常用于局部晚期SCLC的治疗196。对于体力状况为0-1(意味着至少可以走动,能够从事轻度或静坐工作)的患者,治疗标准是每天两次胸部放射治疗(3周45 Gy),同时使用顺铂-依托泊苷197,198。如果由于病人不能接受每天两次的放射治疗,则选择每天一次的放射治疗方案197。2019年对欧洲实践的一项调查显示,只有42%的中心每日进行两次放射治疗199。在现代分期和放疗时代(即3D适形放疗或强度调节放疗,无选择性淋巴结照射),在同时接受CRT治疗且体力状况为0-1的患者5年生存率预计约为30%197。严重的治疗相关的毒性因治疗方案的改进已较少发生:在CONVERT研究中,患者随机接受一天一次或一天两次的放疗方案,两个分组中严重的食管炎的比例均<20%,而该比例在2D放疗时代是>30%。

来自随机对照试验和Meta分析的证据表明,在CRT治疗过程中尽早开始放疗是可行的,最好在第一或第二周期化疗时开始197,198,200 – 203。在出现巨大肿块的情况下,药物剂量可能不允许早期开展放疗。这种情况下,放疗应适当推迟直到第三个化疗周期,此时肿块的体积可能已经缩小。在虚弱或者老年(≥75岁)患者中,可使用序贯CRT而不是同步CRT。这序贯治疗中,放射治疗针对化疗后的原发肿瘤体积和化疗前的淋巴结体积。

         PCI显著降低了非转移性SCLC的症状性脑转移的风险,并增加了总生存期180,207。PCI目前主要适用于给对初始CRT治疗有反应且体力状况为0-1的患者(参考文献3)。以下情况应用PCI的证据不明确:在体力状况为2(指可以走动,有自理能力但不能进行任何工作活动;每天>50%的时间不卧床)的已接受CRT的患者,70岁以上并伴有神经系统疾病(如中风或癫痫)的患者。对于这样的病人,应该鼓励医患双方共同讨论做出决定。

转移的SCLC

30多年来,出现转移的SCLC的一线化疗方案为一种铂类药物(顺铂或卡铂)+依托泊苷1。一项III期临床试验报道顺铂-伊立替康在日本人群中优于顺铂-依托泊苷209,但随后在美国的两项随机研究未能证实这一结果。多个随机的III期研究已经证明,在新诊断的转移性SCLC患者的一线化疗中联合免疫检查点抑制剂有统计学上的收益137-139。在铂类-依托泊苷化疗方案的基础上,联合两种抗PDL1单克隆抗体(atezolizumab或durvalumab),并维持免疫治疗,提高了患者无进展生存期和总生存期137,138。在同样的情况下,加入PD1抗体pembrolizumab可产生类似的收益,但仅在无进展生存上有统计学差异139。在这些研究中,曲线中间部分(中位生存期延长约2个月)的收益不如生存曲线尾部的明显;总的来看,免疫检查点抑制使2年生存率大约翻倍,从11%上升到22%。这些观察结果表明,有一小部分SCLC患者从免疫治疗中获得了持久的益处,但大多数患者没有。与其他实体肿瘤相比,在SCLC中PDL1表达似乎与免疫治疗的益处无关139。肿瘤突变负荷用于预测SCLC对免疫治疗的反应是有争议的,Checkmate-032分析表明有相关性,但基于血液分析的IMPOWER133显示二者没有明显的关联137,212。寻找肿瘤和患者特征与免疫治疗反应的研究是一个活跃的领域。

         多年来SCLC没有新的治疗方法,在过去的3年里,FDA加速批准了3种新药。直到2020年,复发转移的SCLC唯一标准二线药物是拓扑异构酶I抑制剂拓扑替康。Lubinectedin是一种烷基化剂,可与DNA的小沟结合从而影响转录。Lubinectedin在一项105例患者的单臂II期研究中有效率达到35%213,因此在被加速批准用于二线治疗。PD1单克隆抗体nivolumab和pembrolizumab已获加速批准用于三线治疗119,120,虽然这些药物在一线免疫检查点抑制剂治疗出现疾病进展的患者中的作用尚不清楚。尽管没有被监管机构批准用于特定适应症,但许多其他细胞毒性药物在SCLC中具有临床活性,并写入指南作为复发性SCLC治疗的选项,包括nivolumab – ipilimumab复合药、紫杉醇、多西紫杉醇、伊立替康、替莫唑胺和口服依托泊苷3。对于对一线治疗有效且反应持续至少3个月的患者,再使用铂类药物进行治疗是另一个合理的选择。

         鉴于高达75%的晚期SCLC患者在化疗后仍存在胸腔内病灶,且随后出现胸腔内的肿瘤进展,有理由考虑胸部巩固放疗。一项欧洲试验将患者随机成两组,分别接受胸部巩固放疗和支持护理,结果显示,1年生存率的主要终点没有统计学差异,但一项事后分析表明,巩固放疗改善了2年生存率,且毒性反应发生率较低217。这种治疗的益处在残留胸内疾病患者中更为明显。当前研究尚未阐明的一个要点是在发生转移的患者中胸部放疗、PCI和免疫治疗的整合。

随访

SCLC患者复发的风险很高,约75%的局部晚期患者和> 90%的转移性疾病患者在治疗的2年内进展137,197。建议定期进行CT扫描,以尽早发现复发,并在适当的情况下提供抢救性治疗。然而,在随访频率及其对患者生存的影响方面,学长们并未获得足够的数据。对未行PCI的患者,脑MRI是推荐选项215。对SCLC患者进行影像学随访的另一个理由是,在肺和其他器官中发生第二次恶性肿瘤的风险很高,这通常与烟草有关218,219

         对SCLC患者的随访,尤其是那些非转移性疾病患者,还应包括对通常与该疾病相关的多种共病的管理(包括通常由吸烟引起的心脏和呼吸共病)19,220。患者也可能有与治疗相关的副作用,如肺纤维化或心脏并发症,这部分患者可能从专科专家的诊治中获益221。由包括非肿瘤专家在内的多学科团队对这些患者进行管理,可能有助于控制症状,改善生活质量,并可能改善预后。

         在诊断时和随访期间,应积极鼓励患者戒烟。事实上,在诊断为SCLC后继续吸烟会增加患第二原发性肿瘤的风险以及心血管、呼吸和脑血管疾病的风险,导致较差的生存率176,222

生存质量

个性化治疗是现代肿瘤学的核心,应该考虑每个患者治疗的风险效益比。考虑到大多数SCLC患者的不良预后,应在患者管理的早期进行开诚布公的讨论,内容应包括预后、护理目标和支持性护理。在最大程度上,所有的病人都应该由一个多学科小组讨论和管理,包括专科护士和支持护理专家。

         在讨论治疗方案时,病人需要被清晰告知治疗的短期和长期的副作用及他们对生活质量的影响。这一信息对于预期寿命有限的已发生转移的患者尤其重要,这些患者的毒性风险不应超过治疗的缓解症状的收益。由于SCLC在诊断时是一种对化疗敏感的疾病,因此状况不佳的患者可以在开始化疗后得到显著改善。过去20年非转移性患者生存率的提高导致人们越来越重视减轻根治性治疗(如CRT和PCI)的长期毒性。使用现代放射治疗技术,并严格限制对放射野内器官的放射剂量,减少了与胸部放射治疗和化疗毒性相关不良事件的发生,如放射性食管炎和肺炎197。然而,对于长期毒性,如肺纤维化对呼吸功能和生活质量的影响,目前的数据仍然有限。极少数已有转移的SCLC癌患者对免疫治疗反应异常良好,需要我们重视和减少治疗相关的毒性。

患者结果的改善,尤其是对非转移性SCLC患者,引起了临床医生和患者对PCI相关神经毒性风险的关注223。据报道,记忆丧失、智力缺陷、痴呆和共济失调通常发生在脑萎缩和脑成像白质改变的患者中。除了PCI,还有许多因素可以影响神经认知,包括吸烟引起的潜在共病、副肿瘤综合征、潜在的焦虑和抑郁、化疗和SCLC本身。一些研究表明SCLC患者的神经心理测试中表现的损伤在进行PCI之前就已存在207,224。将神经毒性降至最低是正在进行的临床试验的一个重要目标,如评估保留海马的PCI的获益和将PCI与MRI监测的效果进行比较216

展望

许多前沿的进展正在确定新的研究方向,并为这种难治性癌症的患者提供了新的希望。许多关于SCLC生物学的新见解以SCLC代表性基因工程小鼠模型的开发和分析,这些见解通过对SCLC细胞系、患者来源的体内模型和原发性人类肿瘤的平行分析中得到了补充和加强225。通过转录组学77和蛋白质组学46方法对SCLC体内获得性治疗抗性机制的分析揭示了新的潜在的肿瘤特异性弱点。对SCLC表型关键转录驱动因素的新理解,定义了SCLC亚型,可能有助于将治疗性临床研究集中在最有可能对特定靶向药物产生反应的患者群体上130。影像技术的进步和放疗技术的进步提高了局部疾病患者的生存率,同时减少了短期和长期的不良反应197。将免疫疗法引入已发生转移的患者的标准治疗方案最终使这部分患者在总体生存方面收益137,138。这些进展强调了我们在SCLC治疗上的进步,并为这种疾病定义了一些新的治疗可控制的靶点(图6)。

         尽管有这些亮点,SCLC在很大程度上仍然是一种致命的疾病。我们对该病的理解存在一些差距,这导致目前的治疗对患者生存效果有限。

         值得注意的是,通过有效的预防措施可以很大程度上减轻SCLC的社会负担,尤其是SCLC病因非常明确时。SCLC是与烟草暴露最密切相关的疾病之一12。全球和多方面的公共卫生宣传和政府应推广禁烟和戒烟,烟草控制的重要性再怎么强调也不为过。

         早期SCLC的有效筛选是一个重要且尚未解决的问题。通过基因突变、蛋白质组学或多参数方法构建高度敏感的血液检测手段是一个活跃的研究领域。临床前研究表明,通过质谱检测神经内分泌标志物是一种可能的方法。大多数SCLC患者死于转移。如前所述,在高风险人群中,每年的CT筛查不能发现早期SCLC——不管有没有筛查,大多数患者在诊断时都有IV期疾病22。这一观察结果可能暗示了局限期SCLCs和广泛期SCLCs之间的生物学差异。有限期SCLCs通常表现为大的原发肿块和体积较大的腺病,而广泛期SCLCs在诊断时通常表现为广泛的转移。NFIB在在一些但不是所有的SCLC模型影响肿瘤的转移83,112,除此之外,关于人类SCLC血源性转移的驱动因素的数据还很缺乏。

         研究揭示了SCLC存在显著的肿瘤间和肿瘤内异质性。我们才刚刚开始剖析这种异质性对疾病生物学的影响。转录因子POU2F3驱动的亚型SCLC(参考文献227)表明:不同的亚型提示肿瘤起源于不同的肺上皮细胞和且有着不同的肿瘤发生通路83。我们只是刚刚开始了解,在何种程度上,亚型是可变的,肿瘤在亚型之间进化是否反映了谱系可塑性,或只是环境在已有的亚克隆之间的选择。SCLC中多个影响表观遗传调控通路的突变24,40,41,77;这些表观遗传途径如何决定或驱动转录状态之间的转换是未知的。尽管假设存在亚型特异性弱点130,但不同亚型对临床预后、治疗反应性和疾病进展模式的影响程度尚不明确。肿瘤内异质性,包括相互作用的神经内分泌亚群和非神经内分泌亚群的混合,在小鼠模型中涉及转移潜能39,228,但在人类肿瘤中未被广泛描述。单细胞分析技术的进展,如单细胞转录谱、蛋白质组分析和空间多色成像,非常适合用于研究这些问题。

         化学联合免疫疗法已成为已发生转移患者的一线治疗的新标准,这既是进步的标志,也是痛点137,138。尽管SCLC肿瘤的基因组高度突变,但与许多其他实体瘤相比,SCLC患者通过联合免疫检查点阻断治疗获得的总体生存率改善较小。数据提示:SCLC可以被细胞毒T细胞识别,从而产生持久的收益。但这也带来了疑问:为什么这种收益只出现在少数转移性SCLC患者中?近80%的患者在诊断后2年内死亡,我们要如何在这些患者中激活有效的免疫反应?临床研究的一个重点是探索免疫激活的补充途径,包括阻断其它免疫检查点,使用双特异性T细胞接合器或自然杀伤细胞激活物,以及评估DNA损伤反应抑制剂或表观遗传靶向剂以诱导SCLC免疫反应229

         早期和局部晚期SCLC也面临类似挑战。在治疗转移性疾病成功的基础上,正在进行多项试验来评估PD1-PDL1在接受CRT的患者中的作用。免疫治疗和放射治疗相结合有一个很强的理论基础:辐射通过释放肿瘤抗原、诱导CGAs-STING途径、上调MHC-I表达、刺激I型干扰素和促进CD8+T细胞浸润来影响肿瘤微环境230-232。针对DNA损伤反应(例如PARP抑制剂)或表观遗传调节剂(例如LSD1抑制剂)新药物的评估正在局限期SCLC患者中开展。在这种情况下,25-30%接受综合疗法治疗的患者无进展存活5年,但大多数患者在18个月内出现疾病进展197,这为开发和测试残余灶的生物标志物提供了良好的样本。我们很想知道是否可以使用检测血液和脑脊液中肿瘤DNA的方法来区分那些可能受益于额外治疗(如经PCI或额外的全身治疗)的患者和那些可能仅通过CRT即可治愈的患者。

         过去十年在确定驱动SCLC的遗传学和生物学方面的进展已经确定了多种新的治疗策略。由于临床前研究的数量和多样性的增加,SCLC基础研究的步伐显著加快。我们对SCLC的描述仍然存在许多差距,临床进展落后于非SCLC。今天,临床研究中正在积极寻求几种新的治疗靶点。我们相信,基础研究中获得成果对临床试验有重要的启发作用,未来十年为SCLC有可能迎来临床意义的进展。

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