结直肠癌是我国发病率第三、死亡率第五的癌症。2018年我国大约有521,490新增病例和247,563死亡病例。近些年，虽然肠癌的死亡率略有下降，但是发病率呈现出年轻化的趋势。
图1：2018年中国前十癌症发病率和死亡率（来源：WHO Globocan）
文献显示，大约20%-25%的新诊断结直肠癌患者在就诊时已有转移灶。虽然，以伊立替康或者奥沙利铂为基础的一线化疗联合表皮生长因子受体（EGFR）靶向药治疗转移性结直肠癌，可将中位总生存期（mOS）提高2年以上。但是约有30%-50%的CRC患者对EGFR抑制剂治疗无反应，因为他们有KRAS基因第2外显子突变，这是EGFR抑制剂耐药性的可预测生物标志物。这类患者其他新型靶向治疗的选择也很有限。
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6月9日，中山大学中山医院科研团队对二甲双胍抗癌作用的最新研究成果发表在了《美国科学院院报》（PNAS）上，他们分析了2335位晚期结直肠癌患者的数据发现，在携带KRAS突变的晚期结直肠癌患者中，与服用其他降糖药相比，服用二甲双胍的患者总生存期（OS）延长37.8个月，中位无进展生存期（mPFS）延长8.1个月。但是，在不携带KRAS突变的结直肠癌患者中，没有发现二甲双胍的神奇作用。
图2：文章发表网站的截图
二甲双胍是被各大指南推荐的2型糖尿病患者的首选药物，其在防癌抗癌领域也一直具有非常良好的应用前景，是继阿司匹林之后的又一多面手。
最近的一些临床和临床前研究表明，二甲双胍具有直接的抗癌作用，相关机制包括AMP激活的蛋白激酶激活，雷帕霉素（mTOR）靶蛋白灭活，促分裂原激活的蛋白激酶激酶1（MEK）/细胞外信号调节激酶（ERK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/ AKT信号通路抑制。但也有一些回顾性研究发现二甲双胍与癌症患者的预后之间没有关系。或许需要我们开拓思路，发现新的角度。
流行病学研究
中山医院的研究人员回顾性分析了2335位转移性结直肠癌患者的病历记录，找出282位同时是2型糖尿病患者，将他们分为使用降糖药组和不使用降糖药组。两组的性别、年龄、BMI、原发肿瘤位置、转移部位、病理分级和KRAS基因类型的分布基本相同。
分析发现，身患糖尿病却没有使用降糖药治疗的转移性结直肠癌患者比没有糖尿病的转移性结直肠癌患者的OS更差 (HR 1.691; 95%CI, 1.154~2.479) ，如果使用降糖药治疗，身患糖尿病的转移性结直肠癌患者的OS会得到改善（图3）。
图3：用药状态与总生存期之间的关系
让研究人员十分意外的是，身患糖尿病且只使用二甲双胍的转移性结直肠癌患者的OS甚至比没有糖尿病的转移性结直肠癌患者还要长17.5个月 (HR, 0.622; 95% CI, 0.414~0.933)。
研究人员还发现，使用其他降糖药（包括胰岛素、磺酰脲类、非磺酰脲类、α-葡萄糖苷酶抑制剂和噻唑烷二酮类药物）的转移性结直肠癌患者，无论是Kaplan-Meier分析中与没有糖尿病的转移性结直肠癌患者对比，还是Cox分析中与身患糖尿病却未使用降糖药的转移性结直肠癌患者对比，都没有改善预后。研究人员因此猜测，二甲双胍对转移性结直肠癌和糖尿病的抗癌作用可能并不依赖于它的降糖作用，潜在的机制需要进一步研究。
研究人员将转移性结直肠癌患者分为非二甲双胍使用组和二甲双胍使用组进行对照分析发现，二甲双胍的使用与否跟OS和PFS均不相关。猜测，二甲双胍的抗癌活性可能与患者携带的基因突变有关。
于是，研究人员按照KRAS基因型将研究对象进行分类分析，发现二甲双胍与OS和PFS之间的关联仅限于具有KRAS突变的个体。在携带KRAS突变的转移性结直肠癌患者中，使用二甲双胍的患者比使用其他降糖药的患者的OS延长了37.8个月 (P < 0.001)，中位PFS延长了8.1个月 (P = 0.01)。这个结果令人振奋！（图4）
图4：二甲双胍对携带KRAS突变的CRC患者的影响
但是，二甲双胍不能改善KRAS野生型患者的OS和PFS。这也许可以解释先前各种研究之间的矛盾。（图5）
图5：二甲双胍对KRAS野生型患者没有影响
体内体外实验
为了进一步验证二甲双胍的抗癌作用，研究人员分别从KRAS突变型患者和KRAS野生型患者的肿瘤中提取癌细胞，并接种到不同小鼠身上，给小鼠喂药理剂量的二甲双胍（200 mg / kg小鼠体重，相当于人类每天口服1,000 mg / 60 kg体重），以评估药理剂量下二甲双胍的治疗活性。结果表明，KRAS突变型癌细胞在小鼠身上的生长明显被抑制了，而KRAS野生型则没有明显变化（图6）。
图6：动物模型实验
研究人员通过体外细胞生存力测试发现，二甲双胍以剂量依赖的方式抑制了KRAS突变结直肠癌细胞的活性，但没有抑制KRAS野生型结直肠癌细胞活性。进一步分析其发挥作用的方式发现，二甲双胍是让KRAS突变的癌细胞分裂停止，而非凋亡。
研究人员还发现，细胞内浓度决定了二甲双胍在体外和体内的抗癌活性。他们对携带KRAS突变的小鼠体内血液中和肿瘤内的二甲双胍浓度进行了测试，发现肿瘤内二甲双胍浓度达到122.5μM，是血液中浓度（24.6μM）的5倍。而KRAS野生型小鼠肿瘤内和血液中二甲双胍的浓度基本一样（32.5μM vs 26.9μM）。
如果是高浓度的二甲双胍抑制了癌细胞的增殖，那么要达到多少浓度才有效呢？研究人员用40μM二甲双胍分别处理KRAS野生型和突变型的癌细胞（人口服标准剂量二甲双胍之后血浆中二甲双胍的浓度为10-40μM），21天后他们分析癌细胞内二甲双胍的浓度，发现KRAS突变型癌细胞内二甲双胍浓度达62μM，KRAS野生型癌细胞内浓度只有22μM。这意味着低浓度二甲双胍可以在KRAS突变的细胞中积聚，蓄积到足够量，就可以发挥抗癌作用，抑制癌细胞的增殖（图7）。
图7：低浓度二甲双胍在KRAS突变细胞中积聚，也可以发挥抗癌作用。
研究人员也分析了二甲双胍在KRAS突变的癌细胞中积聚的原因，发现是因为KRAS突变导致膜通道蛋白MATE1表达水平下降，二甲双胍无法从通道出去而在细胞内积聚。如果上调癌细胞中MATE1表达水平，二甲双胍无法积聚而失去抗癌作用。
洋葱总结
与阿司匹林齐名的“万能神药”二甲双胍，在2005年首次被发现可以降低2型糖尿病患者的肿瘤患病风险。2012年一项荟萃分析结果显示：在2型糖尿病患者中，含有二甲双胍的治疗方案使结直肠癌、胰腺癌发生风险分别降低36%、62%（图8）。但是尚没有研究明确二甲双胍的作用机制。
图8：二甲双胍降低T2DM患者CRC、胰腺癌发生风险
中山医院科研团队的这项研究，从流行病学到分子机制，深入分析了二甲双胍的抗癌作用。研究团队通过对2000多位结直肠癌患者病历数据的回顾分析，并进行了体内外实验，基本理清了二甲双胍对携带KRAS突变的转移性结直肠癌的抗癌作用的机制，是通过KRAS突变导致膜通道蛋白MATE1表达水平下降，使二甲双胍在癌细胞内积聚，到达一定浓度后而实现抑制癌细胞增殖的作用。
目前团队正计划开始前瞻性研究，非常值得期待啊！
参考文献
[1] Xie J, Xia L, Xiang W, et al. Metformin selectively inhibits metastatic colorectal cancer with the KRAS mutation by intracellular accumulation through silencing MATE1[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/fkN_VFSduHw_-UBu4wJBeQ
[3] https://gco.iarc.fr/today
[4] https://e.dxy.cn/kongtang/voice/id/418
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