● 前言
PAM是细胞中一条以磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、蛋白激酶B（AKT）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）为轴心的信号通路，在维持细胞稳态和调控代谢方面发挥着关键作用。在约50%的雌激素受体阳性（ER+）/人表皮生长因子受体2阴性（HER2-）乳腺癌中发现PAM通路因基因改变而组成性激活，该机制被认为是导致内分泌治疗耐药的主要驱动因素之一。除了遗传学改变，PAM通路也可能通过上游受体酪氨酸激酶（RTK）信号传导在大多数ER阳性肿瘤中被激活1-3。前两期已对PAM通路的PI3K、AKT进行了详细介绍*。
*乳标视界丨是耐药之源、也是“宽又阔”的靶向治疗通天大道：浅谈乳腺癌细胞中的PAM通路（AKT篇）
*乳标视界丨是耐药之源、也是“宽又阔”的靶向治疗通天大道：浅谈乳腺癌细胞中的PAM通路（PI3K篇）
今天，我们再看看最后一个节点分子——mTOR。
PAM通路中的mTOR
PAM信号通路是细胞正常生长、增殖、代谢和存活的关键调节因子。大约50%的ER+/HER2-乳腺癌中可观察到该信号通路的基因突变。正如AKT篇所言，在活性方面，mTOR除了PI3K-AKT途径之外，还可以受到多种信号通路的调节4,5。总体来看，在PAM通路中，AKT通过磷酸化和抑制TSC1和TSC2以及进一步的RHEB来调节mTORC1活性，而mTORC2上的第二次磷酸化可进一步活化AKT6。
图1. 细胞中的PAM通路5
mTOR是一类丝/苏氨酸激酶，由于其C端与PI3K催化域同源，有观点认为mTOR属于PI3K酶家族，但其并不具备酯酶激酶的活性，而具有Ser/Thr蛋白激酶活性。mTOR能够形成两种复合物：mTORC1和mTORC2，分别执行不同的生物学功能6。
01
mTOR
mTOR具有2549个氨基酸残基，几个结构域均相对保守7。
N末端包含多个串联的HEAT重复序列，与蛋白相互作用有关；
催化结构域（Kinase Domain）是mTOR的激酶功能核心区，位于C末端FATC之前；
催化结构域的上游是FRB结构域，用于与Rapamycin-FKBP12结合抑制mTOR的活性；
FRB结构域上游是相对较大的FAT结构域，FATC结构域对于mTOR的激酶活性极其重要，该区域的任何一个氨基酸的缺失均可导致mTOR失活；
C末端的FATC结构域可与FAT相互作用改变蛋白二级结构，使mTOR折叠并暴露出催化结构域。
02
mTORC1
mTORC1以mTOR为核心，连接Raptor、PRAS40、DEPTOR、rapamycin-FKBP12和mLST8等部分组成，两个mTOR和两个Raptor亚基的相互作用形成二聚体，mLST8亚基的远端串扰将mTOR锁在mTORC1复合物的核心，PRAS40则将自身限定在Raptor亚基相邻位置：
Raptor对于mTORC1的组装、正确定位和稳定性至关重要； PRAS40已被证明可抑制mTORC1的激活，当被生长因子/其他信号刺激通过生长因子受体信号传导磷酸化，这种作用将被解除； mLST8与mTORC1的激酶结构域相关，有助于稳定激酶活性； Rapamycin-FKBP12可以与mTOR的FRB结构域结合，以阻止底物进入活性位点； DEPTOR在mTORC1中充当抑制性亚基。
mTORC1复合物可以通过增加核糖体生成、mRNA翻译和自噬来控制细胞生长6。
03
mTORC2
mTORC2同样以mTOR为核心，组成部分有Rictor蛋白簇（包括mSin1、PRR5/Protor-1、Rictor）、DEPTOR和mLST8：
Rictor对于mTORC2的意义同样在于组装、底物识别和稳定性；
Protor-1是一种Rictor结合蛋白，可调节血清和糖皮质激素活化激酶1（SGK1）的mTORC2依赖性磷酸化；
mSIN1作为一种支架蛋白，有助于mTORC2与SGK1的相互作用，并抑制mTORC2的激酶活性。
mTORC2已被证明与细胞骨架、细胞增殖、细胞存活和迁移有关6。
图2. mTOR与mTORC 1/2的结构示意图6
mTOR与乳腺癌
相比于mTORC2，mTORC1在癌症的发生发展中的作用更为显著，也是目前靶向药物主要作用的靶点。mTORC1位于一个庞大信号转导网络的汇聚点，除了PI3K-AKT外，外源性生长因子和内源性营养物质（氨基酸、ATP等）的促生长信号均可作用于mTORC1，并以此激活下游通路，促进细胞生命活动从分解代谢向合成代谢转变，这一过程是细胞生长和增殖的基础。鉴于合成代谢过程的诱导对营养物质和能量的巨大需求，mTORC1在正常细胞中的状态受到非常严格的调控7。
图3. 多种途径调节mTORC15
乳腺癌等癌细胞中常见的基因突变：原癌基因如受体酪氨酸激酶（RTK）、致癌融合蛋白、PI3K、AKT、RAS和RAF的突变或扩增；抑癌基因如PTEN、NF1、LKB1/STK11和APC的功能丧失型突变都会导致mTORC1的异常激活。但从另一个角度来看，由于这些致癌信号（原癌基因激活突变与抑癌基因失活突变）最终均在mTORC1上收敛集中，因此针对mTORC1的靶向抑制或许可表现广谱的抗癌作用，mTORC1是极具有前途的靶点6。
值得一提的是，在乳腺癌中基本没有观察到mTOR的突变，其异常激活属于上下游关联分子的组成性激活7。因此mTORC1和mTORC2在肿瘤细胞与正常细胞中的区分度并不是很大，mTOR的功能下调型抑制剂比失活型/不可逆型抑制剂在不良反应控制上或许存在优势。
mTOR抑制剂研究进展
对于伴PIK3CA突变的乳腺癌，Alpelisib、Inavolisib等靶向抑制剂的出现确实阻断了PI3K-AKT的信号传导，部分肿瘤细胞还是能表现出持续的mTORC1信号激活，其中的分子生物学原理尚未完全阐明，但与细胞耐药密切相关8。目前靶向mTOR的抑制剂已得到长足发展，具有代表性的药物有已在国内上市的依维莫司。
01
BOLERO-2研究
BOLERO-2是一项国际、双盲、随机对照的III期研究，旨在对比依维莫司+依西美坦与安慰剂+依西美坦治疗既往芳香化酶抑制剂（AI）经治且进展的的ER+/HER2-晚期乳腺癌女性患者中的疗效与安全性。患者入组后以2:1随机分配接受口服依维莫司（10 mg/d）或安慰剂联合依西美坦（25 mg/d）治疗，根据是否存在内脏转移和既往对内分泌治疗的敏感性进行分层。主要终点为无进展生存期（PFS），次要终点包括总生存期（OS）、客观缓解率（ORR）、临床获益率（CBR）和安全性等。
BOLERO-2研究共纳入724例患者（试验组：485例；安慰剂组：239例）。2012年，BOLERO-2研究主要结果于NEMJ9发表，数据显示，试验组中位PFS显著优于安慰剂组，达到主要终点（6.9m vs 2.8m；HR=0.43；95%CI 0.35-0.54；P<0.001）。
图4. BOLERO-2研究主要终点：PFS（研究者评估）
2014年，BOLERO-2研究次要终点OS分析结果于Ann Oncol10发布，结果显示，截止2013年10月，共发生410例OS事件，试验组267 例（55.1%），安慰剂组143例（59.8%）中位OS分别为31.0个月（95%CI 28.0-34.6）与26.6个月（95%CI 22.6-33.1），未达到统计学显著性（HR=0.89；95%CI 0.73-1.10；P=0.1426）。
图 5. BOLERO-2研究次要终点：OS
安全性方面，试验组中23%的患者（11%与治疗相关）和安慰剂组12%的患者（1%与治疗相关）报告了严重不良事件（SAE），最常见的3/4级不良事件（AE）是口腔炎（试验组：8% vs 安慰剂组：1%）、贫血（6% vs <1%）、呼吸困难（4% vs 1%）、高血糖（4% vs <1%）、疲劳（4% vs 1%）和肺炎（3% vs 0%）。因AE对依维莫司/安慰剂停药的患者，试验组为7%，安慰剂组为3%。治疗期间或停药后因AE死亡的患者中，试验组共7例，安慰剂组为1例。
基于BOLERO-2研究结果，2012年美国食品药品监督管理局（FDA）批准依维莫司与依西美坦联合用于治疗来曲唑或阿那曲唑治疗失败后的绝经后激素受体（HR）阳性HER2阴性晚期乳腺癌患者。
02
BOLERO-5研究
BOLERO-5是一项在中国开展的桥接研究，旨在评估BOLERO-2研究结果在中国患者中的适用性。该研究共纳入了159例中国患者，主要研究结果于2021年欧洲肿瘤内科学大会（ESMO）上公布11。
研究数据显示，依维莫司联合依西美坦治疗组（80例）相比安慰剂联合依西美坦治疗组（79例）显著延长了患者的中位PFS（7.4个月 vs. 2.0个月；HR=0.52；90%CI 0.38-0.71），联合治疗组降低疾病进展或患者死亡风险达48%。
在安全性方面，依维莫司联合依西美坦组与安慰剂联合依西美坦组的AE导致的停药率分别为5.0%和3.8%。此外，≥3级不良事件的发生率方面，依维莫司联合依西美坦组为45.0%，安慰剂联合依西美坦组为11.4%。研究未发现新的安全性信号，依维莫司的安全性特征与既往研究结果一致。
基于BOLERO-5研究的积极数据，依维莫司于2022年初获得中国国家药品监督管理局（NMPA）批准，联合依西美坦用于治疗在来曲唑或阿那曲唑治疗失败后的HR+/HER2-绝经后晚期乳腺癌女性患者。这一批准为内分泌治疗耐药的患者提供了新的治疗选择，进一步拓展了晚期乳腺癌的治疗方案。
总结与未来展望
mTOR作为细胞增殖和代谢调节的重要信号通路，其异常激活与多种肿瘤的发生发展密切相关。既往研究表明，mTOR抑制剂对该通路的有效阻断，可在内分泌耐药性乳腺癌的治疗中展现出良好的前景。
在临床试验中，mTOR抑制剂与内分泌治疗联合使用表现出显著的疗效，延长了患者的PFS。然而，mTOR抑制剂的临床应用仍面临药物不良反应管理的挑战。随着对mTOR信号通路及其调控机制的深入理解，结合生物标志物的筛选与精准医学的发展，mTOR抑制剂有望在乳腺癌的个体化治疗中发挥更大的作用。此外，新型mTOR抑制剂和联合治疗策略的研发也将为乳腺癌患者带来更多的治疗选择和希望。
参考文献：
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9. Baselga J, et al. N Engl J Med. 2012 Feb 9;366(6):520-9.
10. Piccart M, et al. Ann Oncol. 2014 Dec;25(12):2357-2362.
11. Shao Z, et al. 2021 ESMO Abstract 238P.
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