综述：分子分型在去势抵抗性前列腺癌治疗和疗法开发中的作用

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：The role of molecular profiling for castration-resistant prostate cancer treatment and therapy development

　　

早期前列腺癌（PCa）主要由异常雄激素受体（AR）信号驱动。因此，标准治疗方案包括雄激素剥夺疗法（ADT）和AR通路抑制剂（ARPIs），疾病检测和治疗反应监测依赖于血液中的前列腺特异性抗原（PSA），这是AR转录程序的产物。关键的是，对这些疗法的耐药是不可避免的，但本质上是异质性的；可能由多种替代信号通路和分化机制（如神经内分泌转化）驱动。在此，研究人员回顾了当前去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的标准治疗方案，并强调了这种异质性——患者之间甚至患者内部——这要求一种新的范式来纵向监测每位患者不断演变的分子特征，以指导靶向治疗的合理选择，以及合理的患者分层以优化新兴疗法的临床试验。由于实体活检不适合广泛的纵向分析，研究人员在此考虑了基于液体活检的分析方法的最新进展，并评估其作为个性化、适应性疾病监测和治疗决策支持新范式基石的潜力。

**Introduction**
前列腺癌（PCa）是全球第二常见、第五致命的男性癌症，2022年估计有147万新发病例和近39.7万死亡。早期PCa预后良好，5年生存率达97.9%，但20%–30%的患者在初始治疗后5年内复发，前列腺特异性抗原（PSA）升高提示转移性疾病，主要由雄激素受体（AR）信号驱动。治疗耐药在初始使用促黄体生成素释放激素（LHRH）激动剂后不可避免，10%–20%的患者在雄激素剥夺疗法（ADT）开始后2年内进展为去势抵抗性前列腺癌（CRPC），几乎所有患者最终进展为无法治愈的转移性CRPC（mCRPC）。回顾CRPC治疗选择时，需剖析导致此不可治愈疾病的高度异质性患者旅程，并探讨减缓进展的潜在策略。

**Patient journey: the path to castration resistance**
PCa的初始检测主要通过血清PSA测量，PSA是AR信号的关键转录靶点。AR是一种转录因子，与睾酮或二氢睾酮（DHT）结合后被激活，转位至细胞核激活驱动细胞增殖和存活的基因转录。传统上，PSA水平、肿瘤-淋巴结-转移（TNM）分期、前列腺特异性膜抗原-正电子发射断层扫描（PSMA-PET）成像和Gleason评分用于将患者分为临床风险组，指导一线管理。

**Localised and biochemically recurrent PCa**
低风险疾病通常采用主动监测，中高风险PCa采用根治性放疗或根治性前列腺切除术（RP）等确定性治疗。确定性治疗常与ADT联合，ADT可降低循环雄激素90%–95%，从而减少AR驱动的转录。

**Metastatic PCa**
转移性去势敏感性PCa（CSPC）患者通常接受系统性ADT联合第二代AR通路抑制剂（ARPIs），如enzalutamide、apalutamide或darolutamide，这些药物通过竞争性阻断雄激素与AR结合并抑制核转位，进一步抑制AR信号。ARPIs可与多西他赛联合使用，多西他赛是一种结合β-微管蛋白的紫杉烷，使细胞周期停滞于G2/M期，随后导致凋亡。近期一项16,311例接受确定性治疗（RP或放疗）的患者队列显示，70%–85%在10年时实现无生化复发（BCR）的持久疾病控制，经风险组调整后RP与放疗无统计学差异。对于发生BCR的患者，启动挽救性ADT。约85%–90%的初治转移性PCa在ADT后数周内出现生化反应，以PSA下降至<0.2 ng/mL或降低50%衡量。然而，不可避免的CRPC进展中位时间为18–24个月。进展为CRPC后，进一步使用ARPIs或更换ARPIs，初治ARPI患者对enzalutamide的PSA反应率为54%，对abiraterone为29%。这些反应率取决于先前治疗和疾病背景，但mCRPC的进展不可避免，患者接受靶向治疗单用或与ADT/ARPIs联合治疗。

**Early molecular testing and treatment**
图1中的每个分支点代表治疗决策，凸显了安全、纵向和全面分子分型指导最佳管理的需求。尽管TNM和Gleason评分用于初始风险分层，分子分型在常规临床实践中仍基本缺失，可能是因为大多数男性有高效的确定性治疗。然而，依赖临床病理参数使AR抑制成为唯一治疗轴，有效选择肿瘤向不可治愈的mCRPC进化。管理CRPC的最有效策略可能是首先限制或延缓其发展。放疗和RP的BCR率相似，且对生活质量影响显著，因此两种方式的选择主要由临床和患者偏好驱动，而非癌症分子状态。然而，基于RNA的基因组检测（如Decipher、Prolaris和Oncotype DX Prostate）在预测转移和癌症特异性死亡率方面优于常规临床风险评分。一项146例RP后PCa患者的研究中，Decipher改变了30.8%病例的辅助放疗推荐。另一项研究显示，Decipher能在226例白人和非裔美国人种族多样化队列中稳健识别快速发作的2年BCR。尽管如此，这些基因组检测在合格患者中的使用率低于2%，原因是专业知识和患者成本有限。除确定性治疗选择外，ADT联合化疗的里程碑试验显示反应持久性增加。联合多西他赛使死亡风险降低28%，中位总生存期（OS）延长13.6个月；联合abiraterone使死亡风险降低37%–38%。这些成功强调了识别能与ADT合理联合治疗BCR的新疗法的必要性，而这只能通过分子分型指导实现。类似乳腺癌的分子分层策略（通过免疫组化和基因组检测分为腔内型等亚型指导亚型特异性治疗），PCa中多种基因组改变可导致CRPC（图1B），分子分型可建立类似模型：不是取代AR靶向治疗，而是识别合理联合疗法以产生更稳健反应。为此，已识别出几个可操作生物标志物需常规检测。同源重组缺陷（HRD）常见于BRCA1/2和ATM突变，约20%的mCRPC中存在，可识别可能从PARP抑制剂中获益的患者。例如，PARP抑制剂olaparib联合ARPIs改善了影像学无进展生存期。此外，ADT会损害同源重组，提示ADT与PARP抑制在前线治疗高危PCa中可能存在协同作用。肿瘤抑制因子PTEN（pI3K/AKT/mTOR信号抑制剂）的缺失在RP时约20%的PCa肿瘤中可检测，在CRPC时达50%，驱动ADT下的促存活信号并导致治疗耐药，这些患者可能受益于AKT抑制剂如ipatasertib或capivasertib。肿瘤抑制因子TP53和细胞周期调节因子RB1的突变尤为重要，其缺失与谱系可塑性和PCa向神经内分泌前列腺癌（NEPC）的转录重编程密切相关。NEPC是一种高度侵袭性、AR非依赖的亚型，预后不良。虽然这些标志物不能直接靶向治疗，但识别TP53/RB1缺失和AR信号活性可识别高风险NEPC患者，需密切监测并可能排除AR中心治疗策略。最后，10%–15%的患者对ADT表现出原发性耐药，AR扩增和剪接变体如AR-V7可预测治疗耐药，早期识别AR状态可识别这些无反应患者并转向其他治疗如紫杉烷类。通过基因组检测或免疫组化对诊断活检组织进行可操作改变的综合分子分型，具有识别ADT或挽救放疗合理联合治疗PCa BCR的高潜力。然而，由于原发性PCa通常由多个遗传独立病灶组成，初始异质性使分层更加困难，需对所有可用组织进行采样和分子检测。

**CRPC mechanisms of resistance**
尽管ADT在CSPC中反应率约90%，enzalutamide在CRPC中仍达50%–60%，但阻断AR信号提供了强大的选择压力，通过内在和获得性机制驱动耐药。大多数CRPC仍由AR信号驱动，即使雄激素水平低或直接抑制。AR基因扩增在40%–60%的CRPC中出现，AR增强子区域扩增在81%的ADT后mCRPC患者中检测到，主要在ADT后检测，表明是对激素治疗选择压力的反应。AR突变从局限性PCa的0%–4%增加到mCRPC的10%–20%，主要影响配体结合域（LBD），使AR组成性激活或能被糖皮质激素甚至ARPIs激活。AR剪接变体（最显著为AR-V7）缺乏LBD，可组成性激活，通过异常RNA剪接产生并在ADT后选择。耐药还可通过谱系可塑性从腔内AR驱动癌症向NEPC转化，绕过AR信号。新证据表明ARPIs促进这种转分化，因为AR通过细胞外基质/整合素/YAP/TEAD信号维持腔内上皮身份，AR抑制会抑制此通路，促进向转录因子ASCL驱动的神经内分泌程序转换，尤其在TP53/RB1缺失的细胞中。CRPC还表现出显著的瘤内和瘤间异质性，这是治疗失败的主要原因。单个肿瘤具有空间和时间上不同的亚克隆，含有不同的耐药机制并随时间演变，使治疗靶向复杂化。CRPC通常免疫“冷”，CD8⁺（细胞毒性）T细胞浸润稀疏，新抗原负荷和呈递低，且富含免疫抑制性髓系群体。在没有个性化肿瘤和分子分型的情况下，这些因素共同导致CRPC整体患者群体对免疫检查点抑制剂的低反应率。然而，在CRPC患者群体中，3%–5%的肿瘤表现出高肿瘤突变负荷（TMB）或微卫星不稳定性，这些特征与强免疫治疗反应相关。同样，EGFR/MAPK、PI3K/AKT/mTOR、JAK/STAT、WNT/β-catenin和MYC信号等已确立的致癌通路可通过替代AR信号驱动CRPC，甚至在单个肿瘤内不同细胞亚群中赋予耐药。与AR靶向治疗一样，针对这些通路的治疗也会产生耐药。PARP抑制剂反应可因BRCA1/2回复突变恢复HR以及复制叉稳定化而受限。更广泛地，靶向治疗通过“on-target”激酶突变或“off-target”替代通路激活而失败，如EGFR和ALK靶向药物。这种异质性强化了CRPC不是单一疾病，而是一组共同进化的分子状态，需要全面分型来充分表征和治疗。

**Current therapies and monitoring for mCRPC**
**Therapies**
当前mCRPC治疗选择包括下一代紫杉烷cabazitaxel，对产生外排泵驱动的多西他赛耐药患者有效，但81.7%的患者出现≥3级中性粒细胞减少。对于>70%的通过PSMA-PET检测到PSMA表达的CRPC患者，治疗性放射性核素¹⁷⁷Lu-PSMA-617是一种新的mCRPC疗法，选择性结合前列腺细胞并递送β辐射载荷引起DNA损伤，延长影像学无进展生存期（PFS）和OS。对于接受基因检测并鉴定为BRCA1/2或ATM改变（或类似HR缺陷）的患者，PARP抑制剂比ARPIs单用改善OS。然而，这些疗法均非治愈性，仅延长OS数月。对于AR驱动的CRPC，有前景的新疗法包括通过蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）降解AR，如ARV-766，靶向野生型AR及LBD常见突变，在正在进行的I/II期临床试验中，50%的携带AR LBD突变的生物标志物选择患者实现了PSA下降50%（PSA50）。从不同角度解决AR轴，临床前研究表明通过TEAD抑制靶向ASCL1驱动的NEPC转录程序可能重新引导细胞分化朝向腔内前列腺谱系，恢复对标准AR靶向治疗的敏感性。此外，抑制新型通路如分泌型磷脂酶A2 IIA（hGIIA）与EGFR和vimentin的相互作用，可在临床前模型中抑制CRPC肿瘤生长，该相互作用抑制剂正处于I/II期临床试验。这些已确立和新兴疗法构成了日益多样化的武器库，以对抗CRPC的适应性，但实现其全部潜力需要正确的治疗在正确的时间到达正确的患者。

**Imaging**
除PSA监测外，PSMA-PET扫描常规用于BCR后重新分期，比常规成像具有更高灵敏度和特异性。然而，PSMA表达在NEPC和低肿瘤体积PCa中降低，因此在低PSA（PSA<0.2 ng/mL时为42%）相比高PSA（PSA>2 ng/mL时为97%）的PCa中检测率更低。这种低PSA/PSMA表型难以追踪，但可通过氟脱氧葡萄糖（FDG）-PET扫描补充，检测代谢活跃的癌症。双重PSMA和FDG扫描显示18.8%的CRPC患者有PSMA阴性但FDG阳性病灶。

**Liquid biopsy for improved detection, profiling and personalised treatment of CRPC**
通过将患者匹配到正确治疗以最大化预后，需要纵向分子监测，安全且重复地追踪肿瘤脆弱性随时间的演变，理想情况下在单细胞水平。尽管肿瘤组织仍是分子分型的金标准底物，实体活检具有侵入性，不适合精确靶向不断进化肿瘤所需的纵向监测。例如，在AR抑制前（有时在治疗决策前数年）获得的存档组织活检的分子分型不太可能可靠反映癌症的分子状态，因为治疗选择压力下可能发生广泛适应。因此，除PSA测量和PSMA-PET成像追踪疾病负担外，通过纵向兼容的液体活检（特别是基于血液的采样）进行分子分型，正成为初始实体活检的潜在宝贵补充，使CRPC在每位患者多样化和动态疾病旅程中的分子和/或表型追踪成为可能。

**Improving response monitoring beyond PSA**
血液分析物PSA单独不足以监测CRPC反应，因为约30%的CRPC肿瘤不再依赖诱导PSA产生的AR信号，导致假阴性读数。补充血清标志物如嗜铬粒蛋白A或神经元特异性烯醇化酶（NSE）可通过识别晚期PCa中的神经内分泌分化补充PSA监测，而癌胚抗原（CEA）在侵袭性、低PSA PCa中升高，与不良预后相关。从同一样本中同时测量这些标志物可提高临床评估CRPC治疗反应的信心。

**Circulating tumour DNA**
血液中循环的肿瘤衍生DNA片段（循环肿瘤DNA，ctDNA）为通过液体活检进行CRPC分子监测提供了另一途径。与PSA或PSMA不同，ctDNA不依赖于AR信号或前列腺腺癌谱系的维持，鉴于其检测率与转移负荷密切相关，成为追踪NEPC或其他低PSA/PSMA mCRPC进展的稳健途径。ctDNA在94%的晚期疾病患者中可检测，现有技术能以98.9%的准确率区分原发与转移性疾病，并检测低至总无细胞DNA 2%的ctDNA分数。除检测外，最小侵入性血样中的ctDNA可用于纵向监测CRPC进展，提供癌症表型状态（如NEPC状态）或可靶向及临床相关基因突变的实时分子特征。ctDNA检测HR改变如BRCA1/2和ATM现已成为FDA批准预测PARP抑制剂反应的方法，而检测AR、TP53、RB1或PTEN改变或NEPC状态具有预后信息，但尚未常规用于指导治疗。

**Circulating tumour cells**
循环肿瘤细胞（CTCs）分析是一种互补的液体活检策略，提供ctDNA无法解析的单细胞分辨率信息，从而涵盖作为CRPC治疗耐药关键机制的异质性。CTCs是“转移的种子”，其计数是FDA批准的临床实践，用于分期晚期和转移性疾病患者，与疾病负担和预后相关。有趣的是，CRPC相关的AR-V7转录本是一种新兴生物标志物，从CTCs中识别比从循环或外泌体AR-V7 mRNA更有效，其在液体活检中的检测与AR靶向治疗结局密切相关。除CTCs中的DNA或RNA分析外，蛋白质监测可提供更直接和功能性的致癌信号测量，关键蛋白标志物如AR-V7的核定位和PSMA，代表有前景的生物标志物，在临床试验中预测反应但尚未广泛临床应用。CTCs的表征长期以来在指导精准医学方面具有巨大潜力，允许直接读取每个细胞、每位患者、每个时间点驱动CRPC的信号通路。然而，CTCs的应用受到两个关键因素阻碍：其稀有性和每个细胞同时测量的生物标志物低多重性（尤其是蛋白质）。CTCs确实稀有，每7.5 mL血液中仅5个CTCs用作临床不利PCa的阈值。CTC富集策略分为四种方法：使用EpCAM等生物标志物的阳性选择（如CellSearch）、通过去除非肿瘤血细胞的阴性选择、基于大小的物理分离（独立于生物标志物表达），或“不遗漏任何细胞”方法（分析全血中所有有核细胞）。为进一步增加CTC回收，白细胞分离术可能是最终策略，此标准临床程序可直接分离包含数千个CTCs的有核细胞，同时保留血浆和红细胞。初步测试评估1–2 L血液，平均回收10,057个CTCs（范围100–58,125）。虽然仍处于研究阶段且未常规实施，且需要足够的外周静脉通路，但该策略可在检测到CRPC发病时实施，特别是在紫杉烷或放射配体治疗前（可能导致较大血样采集中的并发症），以实现详细的CTC分析，指导个性化治疗方案选择。CTCs的关键蛋白表达分析通常通过免疫荧光（IF）成像实现。然而，标准IF的低多重性将分子标志物监测限制在4–6个标志物，最多报道15个标志物。最近应用质谱流式细胞术将每个细胞的多重性提高到约20个感兴趣的蛋白，但此技术无法解析蛋白质的亚细胞定位（如非活性细胞质AR与活性核AR），从而缺失功能状态的关键维度。其他高多重性CTC检测包括15重原位RNA检测，捕获转录异质性，但基于转录本，是蛋白质水平表达和通路激活的间接测量。研究人员近期提出了一种前瞻性流程，实现CTC的多重免疫荧光分析，捕获每个细胞多达50个（磷酸）蛋白生物标志物的表达和亚细胞定位，产生了治疗无反应的定量特征并识别了治疗可操作生物标志物。这种方法需要临床验证，但提供了使用CTC表征肿瘤异质性并可能指导合理联合治疗选择的原则性证明。虽然基于液体活检的ctDNA和CTC分析构成了对CRPC进行当代分子分型的有前景途径，但两者都可能受到某些癌症中低脱落以及平台变异性的限制。在测试的更高成本足以证明常规临床实施的合理性之前，需要进一步分析优化（可重复性、跨平台标准化、输入噪声评估）和基于每种治疗的生物标志物临床验证。

**Molecular profiling for rational selection of targeted therapies to treat CRPC**
由于CRPC仍被归类为不可治愈，实施精准诊断以帮助部署和指导在其他癌症中成功应用的靶向治疗武器库至关重要。许多靶向治疗，如抑制EGFR、VEGF/VEGFR、Src、mTOR、免疫检查点、PI3K、HSP90、Aurora激酶、IGF-1R、内皮素A和治疗性疫苗，已在CRPC中试验，如图2A和补充表1所示。不幸的是，大多数试验未能证明疗效，无法改善患者结局超过标准ARPIs（单用或联合）。然而，重要的是，绝大多数这些临床试验并未根据指示治疗反应可能性提高的生物标志物测量对患者进行分层（图2B）。这一点至关重要，因为大多数这些治疗预期仅使一部分患者受益（如图1B所示），因此适用患者亚组中的阳性效应很容易在一般CRPC群体中被掩盖。因此，这些试验的失败凸显了当代分子分型的不足，导致无法进行适当的患者分层，使人们对治疗本身报告的不充分性产生怀疑。值得注意的是，大多数进行分子分型以指导靶向分层的试验（通过前瞻性患者分层或试验后分析反应）显示了阳性结果（图2C）。例如，EGFR抑制剂cetuximab仅在EGFR过表达和PTEN持续表达的亚组患者中显著改善PFS；而大多数其他未经选择群体的EGFR抑制剂临床试验失败。Aurora激酶抑制剂alisertib作为单药用于NEPC患者，其中高N-MYC和Aurora-A过度活性的亚组患者表现出完全反应，包括肝转移消退。同样，免疫治疗PD-L1抑制剂pembrolizumab的试验在高PD-L1与低PD-L1表达队列中看到显著更长的生存期。PD-L1抑制剂nivolumab联合CTLA-4抑制剂ipilimumab也观察到类似结果，高PD-L1队列的客观反应率为25%，低PD-L1队列为10%。基于HR缺陷选择患者进行PARP抑制剂niraparib联合ARPI abiraterone治疗也有效，HR基因改变患者的PFS显著更长（16.6个月）对比无HR改变者（10.9个月），最终在携带BRCA1/2突变的mCRPC患者中进行的niraparib联合abiraterone III期临床试验也显著改善生存。此外，CRPC的高瘤内异质性和可塑性表明单药治疗不太可能实现持久控制，进一步凸显了分子分型选择合理联合治疗以及纵向追踪以调整治疗应对持续肿瘤适应的必要性。

**Outlook**
综上所述，这些发现和结果为显著改进和扩展CRPC的分子分型提供了有力依据。这可能优化患者使用已批准的CRPC治疗谱，同时使患者更好地分层到适合的靶向治疗试验中。特别重要的是，液体活检（如血液）衍生分析物（如ctDNA和CTCs）分型的进展提供了指导靶向治疗选择的途径，无需依赖重复（有创且可能无法触及的转移性骨病）活检或存档组织样本（其分型可能不再准确描述当前治疗脆弱性）。相反，最小侵入性液体活检可在疾病旅程的几乎任何阶段实现安全的纵向分子监测。精准肿瘤学——利用基于纵向液体活检的分子分型合理选择治疗，特别是联合治疗——代表了治疗异质性和表型可塑的CRPC的一个特别有前景的策略。