肺癌检出ARID1A突变，有啥意义？如何指导治疗及预后？

富含AT的相互作用结构域蛋白1A（ARID1A）基因是开关/蔗糖不可发酵（SWI/SNF）复合物的关键组成部分，ARID1A突变可见于多种人类癌症。大约5-10%的肺癌携带ARID1A突变。肺癌中ARID1A缺失与临床病理特征和不良预后相关。ARID1A和表皮生长因子受体 （EGFR）共突变导致EGFR酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI）疗效降低，免疫检查点抑制剂（ICI）临床获益增加。ARID1A基因突变在细胞周期调控、代谢重编程和上皮-间充质转化中发挥作用。本综述首次全面总结了ARID1A基因突变与肺癌的相关性，讨论了ARID1A作为新分子靶点的潜力。

肺癌发病率上升

原发性肺癌的定义为起源于肺细胞的恶性肿瘤，大致分为两类，其中非小细胞肺癌（NSCLC）最常见，占所有诊断的85%，其次是小细胞肺癌（SCLC），占所有诊断的15%。在NSCLC分类中，最常见的亚型是肺腺癌（PAC），占肺癌诊断总数的40%。肺鳞状细胞癌（PSCC）是另一种常见的组织学亚型，约占25%-30%。其他亚型，如肺肉瘤样癌（PSC）和肺类癌，相对罕见。

近年来，由于早期诊断和手术技术的进步，以及靶向治疗（如EGFR酪氨酸激酶抑制剂）或免疫治疗 [程序性细胞死亡蛋白-1/程序性死亡配体-1（PD-L1）抑制剂] 的应用，肺癌的临床谱和治疗发生了重大变化。晚期肺癌的比例有所下降，而初诊时为局限期的比例从2004年的17%增加到2018年的28%，相对3年生存率（从2001年的21%增至2017年的31%）和中位生存期（从8个月延长至13个月）也随之改善。然而，原发性肺癌的5年生存率仅为22%，与其他常见肿瘤（如乳腺癌、前列腺癌或结直肠癌）相比仍然较低。因此，更好地了解肺癌生物学，探索肺癌治疗的新靶点仍然至关重要。

本综述侧重于富含AT的相互作用结构域蛋白1A基因（ARID1A；也称BAF250a或SMARCF1）突变在肺癌中的关键作用，这是一个快速发展的研究领域，具有重要的科学和临床意义。整合了最近的研究结果，描述了ARID1A突变在肺癌中的复杂作用，阐明了潜在的治疗策略，并强调了支持开发新型靶向疗法的新证据。本综述首次全面总结了ARID1A突变驱动肺癌的机制，并讨论了包括免疫治疗和潜在小分子药物在内的治疗意义，填补了该领域的一个关键空白。

ARID1A的结构和功能

ARID1A是SWI/SNF复合物中突变率最高的亚基基因。ARID1A对于SNF/SWI复合物至关重要（图1），因为它通过蛋白质-DNA或蛋白质-蛋白质相互作用特异性地将其募集到靶点。ARID1A蛋白包含两个重要的保守结构域：进化保守的N端DNA结合结构域，其特异性结合富含AT的DNA序列，以及包含LXXLL序列基序的多个拷贝的C端结构域，其刺激蛋白质与核激素受体的相互作用并调节转录因子的活性。ARID1A是抑癌基因，ARID1A突变在许多人类癌症中较常见，包括卵巢癌和子宫内膜癌（突变频率高达50%）和肺癌（5-10%）。

图1. BRG1/BRM相关因子复合物的结构和功能

肺癌中ARID1A的表达及作为临床生物标志物的效用

关于肺癌中ARID1A基因突变的作用及其临床意义的证据正在积累。ARID1A突变与肺癌患者生存率低有关。肺腺癌中ARID1A表达缺失可促进转移，并预测预后不良。

ARID1A功能缺失（LOF）变异（包括无义突变、移码突变、剪接位点突变、结构重排和截短突变）在NSCLC中较为常见。错义突变存在于大约42%的病例中，同一患者经常发生两种或以上不同类型的ARID1A突变。这些突变可发生于ARID1A基因的任何位点，抑癌基因通常如此。

ARID1A LOF突变的存在与ARID1A蛋白表达缺失有关。NSCLC患者间ARID1A蛋白水平差异很大（3-50%）。有研究报道了ARID1A蛋白完全缺失或下调与ARID1A LOF突变的相关性，然而，ARID1A突变状态与蛋白表达之间的关系很复杂，在NSCLC中并不总是相关。因此，ARID1A突变可能不是ARID1A蛋白表达的可靠预测因子。

这涉及技术和生物学原因：

很大一部分ARID1A突变是亚克隆突变，相关性不明确。此外，由于肿瘤异质性，与整个组织切片相比，有限的样本（如穿刺活检）会导致偏差。最后，尽管错义或框内插入缺失突变可能对蛋白功能产生有害影响，但产生的蛋白通常保留完整的表位，染色抗体能够结合，从而类似正常的蛋白表达。

ARID1A蛋白表达降低与肿瘤组织学分化、淋巴浸润、远处转移和TNM分期显著相关，但与肿瘤大小或组织学类型无关。有趣的是，在Kirsten大鼠肉瘤（Kras）/Tp53驱动的PAC基因工程小鼠模型中，基于慢病毒簇状规则间隔短回文重复序列（CRISPR）/CRISPR相关蛋白9（Cas9）的小鼠ARID1A敲除在早期阶段具有肿瘤抑制作用。然而，在更高级别病变中，促进肿瘤生长。

ARID1A缺失是一个独立的预后因素，与NSCLC的癌症特异性生存期较短有关，而其在SCLC中的预后价值尚不清楚。在SCLC中，ARID1A突变可预测总生存期延长（风险比=0.53，95% CI：0.31-0.92，P=0.03），但尚未在独立队列中得到验证。因此，需要前瞻性和更广泛的研究来阐明SCLC中ARID1A突变的预后价值。

肺癌中ARID1A与EGFR的相关性

EGFR突变可见于50%以上的亚洲肺腺癌患者，而在欧洲和北美人群中，虽然比例仅为10%-20%，但在非吸烟女性患者中可高达65.7%。大多数EGFR突变为外显子19缺失和外显子21 L858R突变，具有这些突变的患者可能获益于TKI治疗。然而，随着疾病的演变，耐药性的出现可能导致患者最终死亡。进一步探索耐药机制的研究表明，ARID1A和EGFR共突变限制了靶向治疗的疗效。

9%-22%的ARID1A突变肿瘤同时携带EGFR突变。对于EGFR驱动突变的NSCLC患者，EGFR酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI）可显著延长生存期。然而，在携带对TKI敏感的EGFR突变的NSCLC患者中，ARID1A突变与EGFR-TKI厄洛替尼治疗的无进展生存期较短有关。ARID1A在NSCLC EGFR-TKI耐药中的潜在作用，包括蛋白激酶B（AKT）信号通路的激活，如图2所示。此外，携带EGFR突变并伴有ARID1A缺失的PAC患者预后较差。EGFR和ARID1A共突变的PAC对EGFR-TKI的敏感性较低也在体外得到证实，归因于各种致癌受体酪氨酸激酶（RTK）的磷酸化和上皮-间质转化（EMT）的增加。因此，ARID1A缺失可作为EGFR-TKI（吉非替尼）治疗疗效预测标志物（图3）。然而，这一结论需要在体内（ARID1A和EGFR共突变的PAC基因工程小鼠模型）和进一步的临床研究中得到验证。

图2. ARID1A突变肺癌细胞的致癌机制和治疗靶点

图3. ARID1A和EGFR共突变肺癌ICI和EGFR-TKI治疗结局差异

少见肺癌中的ARID1A突变

ARID1A突变可见于两种罕见的肺恶性肿瘤，即PSC和肺类癌。PSC是一种神经内分泌肿瘤，是一组罕见的具有上皮和间充质特征的恶性肿瘤，可发生于各个器官，包括皮肤、骨和肺。神经内分泌肿瘤是起源于肽能神经元和神经内分泌细胞的罕见恶性肿瘤，常见于胃肠道、肺、支气管、胸腺和胰腺。接下来将讨论这两种罕见恶性肿瘤ARID1A突变相关研究，总结见表1。

表1. 肺癌各亚型中常见的基因变异

PSC

PSC包括梭形细胞癌、癌肉瘤、巨细胞癌、肺母细胞瘤和多形性癌。在PSC中，TP53和RB1基因突变发生率最高（分别为69%和25%），其次是ARID1A（22%）和MET外显子14跳跃突变（16-20%）。有趣的是，ARID1A突变仅在TP53突变的PSC中发现。与仅TP53突变的患者相比，ARID1A和TP53共突变患者的总生存期略短，但这种差异无统计学意义。由于这些肿瘤包括各种不同的细胞类型，因此ARID1A和TP53突变可能发生在同一PSC肿瘤内的不同细胞亚群中。

肺类癌

肺类癌起源于支气管肺黏膜中的肠嗜铬神经内分泌细胞，是一种罕见的原发性肺神经内分泌肿瘤，分为典型和非典型类癌。典型类癌约占肺癌的2%，其特点是生长缓慢、少见转移、手术治愈率高。非典型类癌更罕见（0.2%），生长更快，更可能发生淋巴结转移。

染色质重塑基因突变在肺类癌中较为常见（51.1%）。ARID1A突变，主要为截短和移码突变，可见于6.7%的肿瘤，提示染色质重塑基因（包括ARID1A）失活是重要的致癌机制。

肺癌中ARID1A失活的影响

ARID1A失活通过多种机制，包括细胞周期调节和代谢重编程，以及磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT信号通路和EMT的调控（以背景依赖性方式），影响癌症的发生发展（图2）。

细胞周期调控

细胞周期特异性基因对于细胞周期调控至关重要，其表达由含有ARID1A的SWI/SNF复合物调控。在小鼠中，在G0期，ARID1A蛋白结合并抑制细胞周期基因启动子，这些基因包括细胞周期蛋白依赖性激酶1（Cdk1）、细胞周期蛋白A2（Ccna2）、细胞周期蛋白E（Ccne1）和骨髓瘤病癌基因（Myc）。然后复合物解离，当细胞进入S期时启动子被激活。细胞周期进程由检查点监控，检查点可以响应DNA损伤，停止细胞周期，以维持基因组完整性，需要SWI/SNF复合物来维持检查点激活。ARID1A 通过与共济失调毛细血管扩张和Rad3相关蛋白（ATR）丝氨酸/苏氨酸激酶相互作用，被募集到DNA损伤位点，促进有效的双链断裂（DSB）末端切除。值得注意的是，虽然ATR的初始激活可能不需要ARID1A，但ARID1A缺陷可导致响应G2/M检查点DNA损伤的ATR激活缺陷，从而促进癌症进展。

在人NSCLC细胞系中，小干扰RNA（siRNA）介导的ARID1A下调促进肿瘤细胞增殖，抑制药物诱导的凋亡。ARID1A敲低显著上调细胞周期蛋白D1（CCND1）和B细胞淋巴瘤2（BCL2）细胞凋亡调节因子的表达。CCND1蛋白调节G1-S相变，其过表达已在肺癌中被报道。这可能导致过早过渡到S期，从而导致未修复的DNA损伤的积累，最终促进肿瘤细胞的增殖。BCL-2是一种经典的抗凋亡蛋白，其上调可能抑制肿瘤细胞死亡。

代谢重编程

癌细胞的能量代谢倾向于通过糖酵解产生能量（而不是通过氧化磷酸化产生有氧能量），这种现象被称为Warburg效应。这种代谢重编程使癌细胞即使在厌氧或缺氧条件下也能产生高能量水平。代谢开关，包括葡萄糖转运蛋白，特别是葡萄糖转运蛋白1（GLUT1），显著增加癌细胞的葡萄糖摄取。代谢重编程与其他特征（如血管生成）一样普遍，是癌症的标志。

敲除ARID1A通过增强糖酵解调节剂磷酸甘油酸激酶1（Pgam1）、丙酮酸激酶M（Pkm）和磷酸甘油酸激酶1（Pgk1）的表达，导致代谢重编程，进而促进小鼠PAC肿瘤进展。此外，ARID1A缺失增强了缺氧诱导因子1（HIF1A）与糖酵解调节剂启动子区域的结合，增加了这些启动子区域组蛋白-4赖氨酸的乙酰化，从而增强糖酵解能量的产生。在肺癌中，HIF1A通过葡萄糖转运蛋白GLUT1调节葡萄糖摄取，控制糖酵解。

PI3K/AKT信号通路

PI3K/AKT通路的异常激活会破坏细胞生长、增殖和代谢。在多个癌种中发现了ARID1A缺失和PI3K/AKT通路基因突变（如磷脂酰肌醇3-羟基激酶（PIK3CA））同时存在。在肺癌中，ARID1A是PI3K/AKT/mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶标）通路的调节因子，ARID1A-KD显著增强AKT磷酸化，从而调节生物过程，如增殖、转移和凋亡。

ARID1A在EMT中的背景依赖性作用

上皮来源的恶性细胞以一系列表型状态存在，在上皮间充质表型之间形成连续体，每种表型都表现出不同的功能特征。在原发性癌中，癌细胞通常主要表现为上皮表型。然而，在转移过程中，上皮肿瘤细胞会失去其分化的上皮特征，如细胞间粘附和极性，获得间充质表型。这一过程被称为EMT，通常被癌细胞选择用来调节增殖、迁移和应激反应。

在肺癌中，ARID1A敲低可诱导准间充质细胞中上皮转分化，但对准上皮细胞没有影响。相反，神经胶质瘤细胞中ARID1A敲低导致间充质转分化，强调了ARID1A对上皮-间充质相互转化影响的背景依赖性。

肺癌中ARID1A突变的治疗靶向

虽然ARID1A在特定情况下可能促进肿瘤发生发展，但通常被认为是肿瘤抑制因子。虽然目前直接恢复ARID1A功能不可行，但ARID1A突变的肿瘤细胞表现出特定的弱点，如合成致死性，这或许可以作为治疗干预的潜在靶点。下文描述和讨论了潜在的基于ARID1A突变的治疗靶点。

免疫检查点抑制剂

免疫检查点是免疫系统抑制机制，对于维持免疫耐受（防止自身免疫）和调节免疫反应的持续时间和程度以最大限度地减少外周组织的损伤至关重要。这些通路的异常激活是癌症免疫逃逸的主要机制。ICI可显著改善癌症患者的预后，毒性中等，因此，ICI（如纳武利尤单抗、帕博利珠单抗、伊匹木单抗）被广泛用于治疗各种类型的恶性肿瘤。

除了PD-L1表达、TMB状态和dMMR外，ARID1A也可作为肺癌ICI治疗疗效相关生物标志物。接受ICI治疗的ARID1A/B突变的NSCLC患者的中位总生存期为21个月，而野生型患者为10个月。ARID1A突变与TMB、PD-L1表达和新抗原载量增加有关，通常提示免疫原性更高，免疫应答更强。此外，ARID1A突变有利地改变NSCLC肿瘤免疫微环境，导致大量活化的CD8 T细胞和树突状细胞，以及免疫相关细胞因子表达的有益变化。

最近的体外数据表明，在EGFR突变PAC细胞中，ARID1A表达与免疫细胞浸润和免疫检查点评分呈负相关，这是由自噬抑制1型干扰素产生介导的（图3）。因此，作者建议自噬抑制剂可用作ICI治疗的补充。

ICI在ARID1A缺陷肺癌中的应用仍然具有挑战性。自噬信号通路在癌症中的作用在很大程度上仍然未知，因为自噬可由肿瘤微环境中不同细胞中的各种因素诱导，这不仅抑制也可能促进肿瘤进展。此外，目前ARID1A仅被提及作为生物标志物，未来的研究应探索ARID1A在调节肿瘤微环境中的作用。

PARP/ATR

聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）抑制剂治疗可造成DNA单链断裂（SSB）修复失败，导致PARP无法从DNA脱落，最终导致DNA DSB。因此，PARP抑制剂对缺乏参与DSB修复的成分的细胞具有选择性致死性，但在正常细胞或没有DSB修复缺陷的癌细胞中的活性有限。ARID1A在DSB修复中起作用，ARID1A缺失通过抑制ATR功能使肿瘤细胞对PARP抑制剂治疗敏感。

携带纯合LOF ARID1A突变的肿瘤细胞系对ATR抑制剂（ATRi）的敏感性高于携带野生型ARID1A的细胞系。野生型（ARID1A+/+）或敲除型（ARID1A–/–）结直肠癌小鼠异种移植模型证实了体内ATR/ARID1A的合成致死性。与 ARID1A+/+ 细胞相比，ARID1A–/– 细胞在S期的进展受损，从G2期进入有丝分裂的进展较慢。ARID1A功能的缺失导致细胞周期缺陷，导致对ATR检查点活性的依赖性增加。因此，ATRi可引起ARID1A缺陷肿瘤细胞过早进入有丝分裂和凋亡。这些结果为进一步在ARID1A突变肺癌中研究PARP和ATR抑制剂提供了基础。

最近，一项单臂2期试验显示，在SCLC中，ATR抑制剂M6620和拓扑替康联合治疗的客观缓解率为36%（9/25），特别是在铂耐药的SCLC患者中，ORR为30.0%（6/20），中位缓解持续时间为6.9个月，均高于预期，甚至超过目前的标准方案。另一项随机2期临床试验仍在进行中（NCT03896503，表2）。

表2. ARID1A突变肺癌潜在治疗方案

其他潜在靶点

与野生型细胞相比，ARID1A失活突变的肺癌细胞更依赖于氧化磷酸化，提示ARID1A突变肺癌的潜在治疗靶点。zeste 2多梳抑制复合物2亚基增强子（EZH2）是多梳抑制复合物2（PRC2）的重要组成部分，在多种癌症中与预后不良有关，有研究正在探索EZH2抑制剂作为潜在的癌症治疗药物。EZH2抑制剂对ARID1A表达水平较低的肿瘤细胞具有高度选择性，显著抑制ARID1A变异或缺失的卵巢透明细胞癌的增殖。因此，EZH2抑制剂或许可以用于肺癌治疗。有2期临床试验正在探索EZH2小分子抑制剂CPI-0209用于恶性淋巴瘤和晚期实体瘤患者的表现（表2）。表2列出了正在研究的用于治疗ARID1A突变肺癌的其他药物（已完成或正在进行的临床试验）。

ARID1B是另一个ARID1亚家族成员，与ARID1A具有约80%的氨基酸同源性。通常互斥的ARID1A和ARID1B蛋白是SWI/SNF复合物的组成部分。在缺乏ARID1A的情况下，ARID1B缺失会损害SWI/SNF复合物，抑制许多肿瘤细胞的增殖。因此，ARID1B具有特定的弱点，可作为ARID1A突变肿瘤的潜在治疗靶点。然而，ARID1B靶向治疗的开发具有挑战性。首先，由于ARID1A和ARID1B高度同源，因此很难设计出ARID1B特异性抑制剂。其次，已有ARID1A和ARID1B共突变的报道（尽管发生率较低），有时ARID1A/ARID1B双重缺失甚至可能促进癌症进展。因此，ARID1B是否适合作为肺癌治疗靶点仍不确定。

总结和未来展望

在肺癌中，抑癌基因ARID1A突变因其生物学作用和临床预测价值，特别是作为潜在的治疗靶点，而备受关注。在EGFR突变肺癌中，ARID1A功能缺失提示EGFR-TKI疗效降低，ICI临床获益增加。这对患者的治疗选择具有重要意义。

然而，ARID1A突变在肺癌发生发展中的具体作用尚不完全明确。例如，关于细胞核中ARID1A如何调控线粒体上的BCL-2并最终诱导细胞凋亡和ARID1A影响EMT的细胞通路，仍然了解较少。尽管许多候选药物正在临床试验中进行评估，但尚未取得突破。ARID1A突变的广泛分子后果，如代谢重编程和重要致癌信号通路改变，可能具有治疗意义，未来可以开展更多研究。总体而言，ARID1A突变在肺癌的发生发展中具有广泛的作用，对靶向治疗和免疫治疗的临床疗效具有重要影响。因此，在不久的将来，了解ARID1A突变状态对于临床决策可能很重要。

参考文献：

Jin F, Yang Z, Shao J, Tao J, Reißfelder C, Loges S, Zhu L, Schölch S. ARID1A mutations in lung cancer: biology, prognostic role, and therapeutic implications. Trends Mol Med. 2023 May 11:S1471-4914(23)00075-8. doi: 10.1016/j.molmed.2023.04.005. Epub ahead of print. PMID: 37179132.