EGFR信號通路與胃癌的抗EGFR治療

劉 倩綜述 劉風玲審校

表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)廣泛表達于肺癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌及結直腸癌等腫瘤，與表皮生長因子等配體結合抑制腫瘤細胞凋亡，促進腫瘤細胞增殖、血管生成、黏附、侵襲和轉移[1]，現已成為這些腫瘤預后不良的標志物之一，以其為靶點的基因治療取得了良好的療效。文獻報道EGFR在胃癌中的陽性表達率為50%～63%[2]，EGFR在胃癌中過度表達，導致受體的過度激活，從而導致其下游信號轉導途徑的激活，與胃癌的發(fā)生、發(fā)展、治療和預后密切相關，為胃癌治療提供了1個靶向治療的靶點。

1 EGFR的生物學特征

EGFR是原癌基因C-erbB-1的表達產物，屬于酪氨酸激酶Ⅰ型受體家族成員之一，EGFR基因位于第7號染色體短臂上(7p12.3～p12.1)，編碼的EGFR是分子量為170 000的跨膜糖蛋白，具有酪氨酸激酶活性，是傳遞胞外信號到胞內的重要途徑蛋白。EGFR分為胞外配體區(qū)、跨膜區(qū)、胞內區(qū)3個部分[3]。胞外配體區(qū)包含2種不同類型的4個結構域，2個同源配體區(qū)(L)和2個半胱氨酸富含區(qū)(CR),能結合具有激動功能的多種配體[4]，這4個結構域在胞外以L1-CR1-L2-CR2形式排列[5]。L1和L2區(qū)是富含亮氨酸重復序列的β螺旋折疊結構[6]，CR1和CR2結構域富含半胱氨酸，含有N端糖基化位點和二硫鍵，決定了受體胞外區(qū)的三級結構。EGFR的跨膜區(qū)是由23個氨基酸殘基構成的1個a螺旋，高度疏水。胞內區(qū)包括近膜區(qū)、酪氨酸蛋白激酶區(qū)和C末端[3]。目前發(fā)現的與EGFR特異結合的配體有2種，一種為只與EGFR結合的配體：表皮生長因子、轉化生長因子-a，雙調蛋白。另一種為EGFR與其他的erbB家族受體共同的配體：β-細胞調節(jié)素、肝素結合樣表皮生長因子、表皮調節(jié)素[7,8]。

2 EGFR介導的信號轉導途徑及與胃癌的關系

表皮生長因子或其他配體與EGFR胞外域結合后主要激發(fā)以下5條信號轉導通路[9]：Ras/Raf/MAPK信號通路； PI3K/Akt信號轉導途徑；磷脂酶C通路；JAK-STAT通路；c-Src通路，這5條通路相互交聯，從而使細胞的最終效應受到多種因素的綜合調控。目前研究最多的主要有2條：Ras(retrovirus-associated DNA sequences)/ Raf(rapid-ly accelerated fibrosarcoma)/MAPK(mitogen activated protein kinase，絲裂原活化蛋白激酶)途徑和PI3K(phosphatidy linositol 3 kinase，磷脂酰肌醇3激酶)/Akt(serine/threonine kinase，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)途徑。

2.1 Ras/Raf/MAPK信號轉導途徑

活化的受體與銜接蛋白如生長因子受體結合蛋白2 (growth factor receptor binding protein 2，Grb2)的Src同源結構域2(Src homology domains 2，SH2)結合，激活靶蛋白。Grb2的SH3結構域與下游的鳥苷酸釋放因子，即SOS結合，SOS從細胞質中募集Ras-GDP至細胞膜，在SOS核苷酸轉移酶的作用下，使GDP脫落，同時結合GTP，Ras蛋白即被活化。Ras依次再激活Raf (MAPkinase kinase kinases，MAPKKK)、MEK(MAPkinase kinases，MAPKK)和MAPKs[如細胞外信號調節(jié)激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)等]，活化的MAPKs進入細胞核通過磷酸化作用激活轉錄因子，從而干擾細胞周期和細胞轉化過程，最終導致腫瘤形成。

轉錄因子CCAAT/增強子結合蛋白-a(CCAAT/enhancer-binding protein a，C/EBPa)是1種抑癌基因，在誘導終末分化方面發(fā)揮重要作用。G Regalo等[10]研究顯示，在正常胃組織中，C/EBPa在胃黏膜和小凹上皮表達，三葉因子-1(trefoil factor 1，TFF-1)也在相同位置表達，胃癌組織中C/EBPa表達下降。抑制Ras/MAPK信號通路可致C/EBPa和TFF1表達增加，并且降低胃癌細胞的細胞增殖和cyclinD1的表達。由此可見，在胃癌組織中，C/EBPa的缺失可能是從細胞分化到細胞增殖的開關，是Ras/MAPK信號通路激活的結果。cGMP依賴性蛋白激酶(cGMP dependent protein kinaseG，PKG)是廣泛存在于真核細胞內的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶。研究發(fā)現[11]PKGⅡ對胃癌細胞的增殖具有明顯抑制作用，但目前還不是很清楚PKG是如何發(fā)揮此作用的。Y Wu等[12]研究顯示PKGⅡ在人胃癌組織及胃癌細胞系中低表達，并且增加PKGⅡ的表達和活性，可抑制胃癌細胞BGC-823的增殖。在ERK上游區(qū)域，PKGⅡ可抑制由EGF誘導的MEK1/2的磷酸化，Raf-1的磷酸化和活化以及銜接蛋白Grb2與GTP交換因子SOS1的結合，值得注意的是，PKGⅡ能夠抑制EGFR的磷酸化作用；在ERK下游區(qū)域，PKGⅡ能抑制磷酸化ERK的核易位。我們推測，PKGⅡ抑制胃癌細胞增殖,可能是通過阻斷EGF觸發(fā)的MAPK信號轉導通路，關鍵靶點是EGFR的磷酸化，提示MAPK參與胃癌細胞增殖主要通過ERK信號轉導通路來實現的。以上研究表明干預Ras/Raf/MAPK信號通路，可影響細胞增殖，延緩腫瘤轉移，為臨床上真正有效治療胃癌提供了新的靶目標。

2.2 PI3K/Akt信號轉導途徑

PI3K是由調節(jié)亞基P85和催化亞基P110組成的異源二聚體。EGFR磷酸化后激活PI3K，催化膜表面的磷脂酰肌醇二磷酸酯(phosphatidy linositol 4，5 bisphosphate，PIP2)轉化成磷脂酰肌醇三磷酸酯(phosphatidy linositol 3，4，5trisphosphate，PIP3)。PIP3的激活還可通過RaS和p110直接結合導致PI3K的活化[13]。PIP3與細胞內含有PH結構的信號蛋白Akt和PDK1(phosphoinositide dependent kinase-1)結合,Akt轉位于細胞膜并獲得催化活性。激活的 Akt通過對下游靶蛋白Bad、Caspase 9、NF-κB、mTOR等的調節(jié),介導多種生長因子等誘發(fā)的細胞增殖，促進細胞存活[14]。

PIK3CA 基因編碼生成PI3K的催化亞基P110a，已發(fā)現PIK3CA基因在包括胃癌[15]等諸多腫瘤中存在突變及過表達。JF Liu等[16]檢測53例胃癌標本，研究表明PIK3CA mRNA在有淋巴結轉移胃癌組織中的表達分別比相應的正常胃黏膜和原發(fā)胃癌病灶多出5倍和2倍(P<0.05)，但與遠處轉移組相比無統(tǒng)計學意義。伴有淋巴結轉移和遠處轉移的胃癌組織PIK3CA蛋白的表達高于原發(fā)胃癌病灶，隨著PIK3CA表達的增加，p-Akt蛋白水平被顯著上調。由此得出PIK3CA的上調可能是通過異常激活PI3K/Akt信號通路而促進胃癌的轉移。在細胞凋亡方面，腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)是腫瘤壞死因子超家族成員之一,研究顯示胃癌細胞對TRAIL誘導的凋亡存在耐藥現象。WQ Wang等[17]研究顯示程序性細胞死亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)通過抑制PI3K/Akt信號通路調節(jié)胃癌細胞對TRAIL誘導凋亡的敏感性，Akt的活性與PDCD4的表達呈負相關，并且與胃癌細胞對TRAIL的敏感性呈負相關。通過PI3K抑制劑LY294002抑制Akt活性后，促進PDCD的表達，并且促進胃癌細胞對TRAIL的敏感性。在耐藥方面，Shoumin Zhu等[18]研究表明DARPP-32(dopamine and cAMP-regulated phosphoprotein)通過促進EGFR和ERBB3的相互作用及激活PI3K/Akt信號通路，促使胃癌細胞對吉非替尼耐藥，提示 DARPP-32信號轉導通路可能與胃癌的多藥耐藥相關,故DARPP-32可作為胃癌預后和臨床治療反應有潛力的預測標志物。以上研究表明PI3K/Akt信號通路阻斷在胃癌治療中起著非常重要的作用。PI3K/Akt信號通路可能是胃癌治療的1個有效的靶點。

3 胃癌的抗EGFR治療

鑒于EGFR及其下游信號轉導通路參與胃癌細胞的增殖、侵襲和轉移等生物學行為，與胃癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關，為胃癌分子靶向治療提供了1個靶點。目前針對EGFR為靶點的靶向藥物主要包括抗EGFR單克隆抗體，代表藥物有西妥昔單抗、帕尼單抗等，另一種為酪氨酸激酶拮抗劑，代表藥物為吉非替尼、拉帕替尼、索拉非尼等。兩類藥物均能有效阻止下游受體依賴的信號轉導途徑，包括Ras/MAPK和PI3K/Akt信號轉導途徑。

3.1 抗EGFR單克隆抗體

西妥昔單抗(cetuximab)是針對EGFR細胞外結構域的人-鼠嵌合型IgG1單克隆抗體，已被批準用于轉移性結直腸癌、非小細胞肺癌和頭頸部腫瘤的治療。在晚期胃癌的應用方面,目前雖無大規(guī)模的臨床數據,但已有多項Ⅱ期臨床試驗證實西妥昔單抗的有效性。AGMT-Gastric-2[19]是一項評估奧沙利鉑+伊立替康聯合西妥昔單抗在晚期胃癌應用中的安全性及療效的多中心Ⅱ期臨床試驗，共入組51例患者，35例可評價療效。其中CR 1例，PR 21例，SD 7例，PD 6例。中位疾病進展時間(mTTP)24.8周，中位總生存期(mOS)38.1周。所有患者KRAS狀態(tài)為野生型。表明奧沙利鉑+伊立替康聯合西妥昔單抗治療晚期胃癌安全有效。C Kim等[20]開展了一項西妥昔單抗聯合XELOX方案在轉移和(或)復發(fā)晚期胃癌的Ⅱ期臨床試驗，結果顯示總反應率(ORR)為52.3%，中位無進展生存時間(mPFS)為6.5個月，mOS為11.8個月。提示XELOX方案聯合西妥昔單抗一線治療轉移和(或)復發(fā)晚期胃癌耐受性良好且有效。目前，如何預測西妥昔單抗的療效及選擇合適的患者是尚待解決的問題。在結腸癌中，K-ras野生型患者使用西妥昔單抗可獲得較好的療效。但是，胃癌的KRAS 基因突變率較低，文獻報道<10%[21]，所以KRAS基因狀態(tài)可能與西妥昔單抗對胃癌的療效影響較小。在國內進行了西妥昔單抗聯合卡培他濱和順鉑一線治療晚期胃癌的EXTRAⅡ期臨床研究，并對與方案療效相關的生物標志進行了分析研究。研究證明EGFR表達狀態(tài)與西妥昔單抗治療胃癌臨床獲益無關。而EGFR基因拷貝數、血清EGF及TGF-a可能是預測本方案治療獲益的生物標志。鑒于入組的樣本量較小，結果需更大樣本量的研究證實。EXPANDⅢ期研究將闡釋西妥昔單抗以及各種預測因子在胃癌靶向治療中的作用，如K-ras/B-raf突變、EGFR基因拷貝數等，結果值得期待[22]。

帕尼單抗(Panitumumab)是第1個完全人源化的IgG2單克隆抗體，與西妥昔單抗相比，與EGFR具有更高親和性。目前帕尼單抗聯合表柔比星、順鉑或卡培他濱治療圍手術期胃癌的Ⅲ期臨床試驗REAL-3仍在進行中，中期數據尚未公布。

3.2 EGFR酪氨酸激酶抑制劑

吉非替尼(gefitinib)和厄洛替尼(erlotinib)主要用于治療化療耐藥的晚期非小細胞肺癌患者。部分研究報道[23]吉非替尼和厄羅替尼治療胃癌療效欠佳。因此，多靶點藥物可能是治療進展期胃癌的新選擇，臨床試驗也相繼開展。

拉帕替尼(lapatinib)是1種直接作用EGFR1和Her-2雙靶點的小分子酪氨酸激酶抑制劑，能透過血腦屏障，已被美國FDA批準用于晚期乳腺癌的二線治療。SWOG[24]開展了拉帕替尼一線治療晚期/轉移性胃癌的Ⅱ期臨床試驗，共入組47例患者，4例證實PR，1例未經證實的PR，10例SD。中位治療失敗時間(TTF)為1.9個月，OS為4.8個月。生物標志物的探索性分析顯示HER2基因表達，IL-8基因表達及其基因多態(tài)性，VEGF基因表達與OS相關。提示拉帕替尼作為單藥治療晚期/轉移性胃癌耐受性良好，潛在的相關分子標志物需進一步驗證。另外，卡培他濱+奧沙利鉑聯合或不聯合拉帕替尼一線治療晚期胃癌的Ⅲ期臨床研究(LOGIC)也在進行之中。

總之，尋找特異性的生物標志物是目前胃癌分子靶向治療研究工作的重點。通過檢測和篩選預測標志物，可使臨床醫(yī)生在治療選擇上更合理有效，從而實現真正意義上的腫瘤個體化治療。

綜上所述，表皮生長因子受體及其介導的信號轉導在胃癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，故阻斷酪氨酸激酶受體信號轉導途徑來研究抗腫瘤藥物成為可能，并已取得巨大突破，如2009年ASCO會議上ToGA試驗作為胃癌靶向治療的里程碑，為我們開辟了新紀元。同時我們應認識到胃癌發(fā)病機制比較復雜，其發(fā)生、發(fā)展、轉歸是1個多靶點多環(huán)節(jié)調控的結果，同時細胞中信號轉導機制又是一個復合的、多因素交叉的網絡體系，所以針對單一靶點、單一環(huán)節(jié)的靶向治療可能療效有限。其次，EGFR表達水平是否與療效相關，如何克服EGFR靶向藥物的耐藥性問題，如何設計最佳聯合用藥方案，如何確定更有效的生物靶點，篩選更特異的療效預測指標是腫瘤分子靶向治療中亟待解決的關鍵問題。隨著更多靶向治療藥物研發(fā)和大樣本隨機Ⅲ期臨床研究的開展,胃癌臨床治療希望會有突破性的進展。

[1] 仰麗麗，李積德，高 晟.MMP-2和EGFR在胃癌中的表達及其與生物學特征的關系〔J〕.實用癌癥雜志，2010，25(4)：344.

[2] C M Valverde，T Macarulla，E Casado,et al.Novel targets in gastric and esophageal cancer〔J〕.Crit Rev Oncol Hematol，2006，59(2)： 128.

[3] Jorissen RN，Walker F，Pouliot N，et al.Epidermal growth factor rece- ptor：mechanisms of activation and signalling〔J〕.Exp Cell Res，2003，284(1)：31.

[4] Mattoon D，Klein P，Lemmon MA，et al.The tethered configuration of the EGF receptor extracellular domain exerts only a limited control of receptor function〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2004，101(4)：923.

[5] Ward CW，Hoyne PA，Flegg RH.Insulin and epidermal growth factor receptors contain the cysteine repeat motif found in the tumor necrosi-s factor receptor〔J〕.Proteins，1995，22(2)：141.

[6] Ward CW，Garrett TP.The relationship between the L1 and L2 domai-ns of insulin and epidermal growth factor receptors and leucine rich r-epeat modules〔J〕.BMC Bio Inf，2001，2(1)：4.

[7] Raymond E，Faivre S，Armand JP.Epidermal growth factor receptor t- yrosine kinase a target for anticancer therapy〔J〕.Drugs，2003，60(4)：15.

[8] Deb TB，Su L，Wang L，et al.Epidermal growth factor receptor，rece- ptor kinase-independent singaling by EGF〔J〕.J Biol Chem，2001，276(18)：15554.

[9] S R Hubbard，W T Miller.Receptor tyrosine kinases：mechanisms of activation and signaling〔J〕.Curr Opin Cell Biol，2007，19(2)：117.

[10] G Regalo，C Resende，X Wen，et al.C/EBP alpha expression is assoc- iated with homeostasis of the gastric epithelium and gastric carcino-genesis〔J〕.Lab Invest，2010，90(8)：1132.

[11] Chen YC，Ren F，Sang JR，et al.TypeⅡ cGMP dependent protein kinase inhibits proliferation of the gastric cancer cell line BGC-823〔J〕.Mol Med Report，2010，3(2)：361.

[12] Y Wu，Y Chen，R Qu，et al.Type Ⅱ cGMP-dependent protein kinase inhibits EGF-triggered signal transduction of the MAPK/ERK-medi-ated pathway in gastric cancer cells〔J〕.Onco Rep， 2012，27(2)：553.

[13] Osaki M，Oshimura M，Ito H.PI3K-Akt pathway：its funcations and alterations in human cancer〔J〕.Apoptosis，2004，9(6)：667.

[14] Liang J，Slingerland JM.Multiple roles of the PI3K/PKB pathway in cell cycle progression〔J〕.Cell Cycle，2003，2(4)：339.

[15] Li V S，Wong C W，Chan T L，et al.Mutations of PIK3CA in gastric adenocarcinoma〔J〕.BMC Cancer，2005，5(29)：1.

[16] JF Liu，XK Zhou，JH Chen，et al.UP-regulation of PIK3CA promotes metastasis in gastric carcinoma〔J〕.World J Gastroenterol，2010，16(39)：4986.

[17] WQ Wang，H Zhang，HB Wang，et al.Programmed cell death4(PDC-D4) enhances the sensitivity of gastric cancer cells to TRAIL-induced apoptosis by inhibiting the PI3K/Akt signaling pathway〔J〕.Mol Diagn Ther，2010，14(3)：155.

[18] Shoumin Zhu，Abbes Belkhiri，Alexander Zaika，et al.Use of DARP-P-32 to promote gastric cancer resistance to gefitinib〔J〕.ASCO M-eeting Abstracts，2012，30(4)：18.

[19] EWALD W?LL，RICHARD GREIL，WOLFGANG EISTERER，et al.Oxaliplatin，Irinotecan and Cetuximab in advanced gastric cancer，a multicenter phase Ⅱ trial (Gastric-2) of the arbeitsgemein-schaft medikament?se tumortherapie(AGMT)〔J〕.Anticancer Res，2011，31(12)：4439.

[20] C Kim，JL Lee，MH Ryu，et al.A prospective phase Ⅱ study of cetux- imab in combination with XELOX(capecitabine and oxaliplatin) in patients with metastatic and/or recurrent advanced gastric cancer〔J〕.Invest New Drugs，2011，29(2)：366.

[21] Zhao W，Chan TL，Chu KM，et al.Mutations of BRAF and KRAS in gastric cancer and their association with microsatellite instability〔J〕.Int J Cancer，2004，108(1)：167.

[22] Moehler M，Mueller A，Trarbach T，et al.Cetuximab with irinotecan，folinic acid and 5-fluorouracil as first-line treatment in advanced ga-stroesophageal cancer：a prospective multicenter biomarker-oriented phase Ⅱ study〔J〕.Ann Oncol，2011，22(6)：1358.

[23] Rojo F，Tabernero J，Albanell J，et al.Pharmacodynamic studies of gefitinib in tumor biopsy specimens from patients with advanced ga- stric carcinoma〔J〕.Clin Oncol，2006，24(26)：4309.

[24] Siqbal，B Goldman，C M Fenoglio-Preiser，et al.Southwest Oncology Group study S0413：a phase Ⅱ trial of lapatinib(GW572016) first-line therapy in patients with advanced or metastatic gastric cancer〔J〕.Ann Oncol，2011，22(12)：2610.