表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑在非小細(xì)胞肺癌患者原發(fā)性耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展

許 陽 綜述 陳良安 審校

解放軍總醫(yī)院 呼吸科 北京 100853

表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)是原癌基因c-erbB-1的表達(dá)產(chǎn)物，由胞外配體結(jié)合區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)構(gòu)成[1]。EGFR的胞外區(qū)與配體結(jié)合形成二聚體，激活胞內(nèi)酪氨酸激酶發(fā)生自身磷酸化，繼而啟動一系列下游信號通路如，Ras-Raf-MAPK(mitogenactivated protein kinase，促分裂原激活的蛋白質(zhì)激酶)信號通路、JAK-STAT(Janus激酶-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子)信號通路和PI3K-Akt(磷脂酰三磷酸肌醇-絲蘇氨酸蛋白激酶)信號通路，將胞外信號傳入胞內(nèi)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長與增殖。

表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-tyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI)是一類分子靶向藥物，可以通過和三磷酸腺苷競爭，可逆性與EGFR胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)合并抑制其活性，阻斷信號傳導(dǎo)，遏制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移。IPASS(吉非替尼對紫杉醇+卡鉑)、First-SIGNAL(吉非替尼對吉西他濱+順鉑)、NEJ002(吉非替尼對紫杉醇+卡鉑)、WJTOG3405(吉非替尼對多西他賽+順鉑)、OPTIMAL(厄洛替尼對吉西他濱+卡鉑)等多項(xiàng)臨床研究顯示，非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)患者一線接受EGFR-TKI類藥物吉非替尼或厄洛替尼的治療有效率為70%~75%，疾病無進(jìn)展生存時間(progression-free survival，PFS)為8.4~13.1個月，但仍有部分患者在治療初期就對EGFR-TKI不敏感，即發(fā)生EGFR-TKI原發(fā)性耐藥，本文對其可能的耐藥機(jī)制研究作如下綜述。

1 表皮生長因子受體基因突變

1.1 EGFR外顯子20插入突變 外顯子20的插入突變約占EGFR突變的4%，常見于女性、不吸煙、腺癌患者[2]。突變多位于EGFR酪氨酸激酶區(qū)C螺旋之后的768~774位氨基酸，其中770位插入突變最為常見[3]。768~774位插入突變可導(dǎo)致EGFR-TKI與EGFR靶部位結(jié)合受阻，致使腫瘤細(xì)胞對EGFR-TKI的敏感性較傳統(tǒng)的19外顯子缺失及L858R的敏感性降低100倍，引起EGFR-TKI原發(fā)性耐藥[3-4]。目前對于外顯子20突變的非小細(xì)胞肺癌患者仍推薦使用傳統(tǒng)的化療方案。

1.2 HER2基因突變 人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor-2，HER2)，又稱c-erbB-2基因，是表皮生長因子受體家族成員之一。HER2與EGFR高度同源，具有酪氨酸激酶活性，可與EGFR構(gòu)成異源二聚體，激活酪氨酸激酶，使受體自身磷酸化，活化下游信號分子，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長、增殖及分化。研究顯示HER2基因突變主要位于20外顯子，類型多為插入突變，突變率為0.5%(1/212)，突變多見于女性、不吸煙、腺癌患者[5]。突變的HER2具有更強(qiáng)的受體活性和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，可降低EGFR-TKI治療效果，導(dǎo)致EGFR-TKI原發(fā)性耐藥[6]。針對HER2基因突變肺癌患者的治療藥物仍在研發(fā)中。

2 EGFR通路下游基因突變

2.1 K-ras基因突變 K-ras是原癌基因Ras(ras proto-oncogene，Ras)家族成員之一，為EGFR信號傳導(dǎo)通路下游的關(guān)鍵分子，在細(xì)胞生長、增殖和分化方面發(fā)揮重要作用。Meta分析結(jié)果顯示，NSCLC患者K-ras突變率為16.4%~21%[7]。常見突變位于2號外顯子的12、13位密碼子及3號外顯子的61位密碼子[8]。突變型K-ras基因編碼異常蛋白，導(dǎo)致Ras-Raf-MAPK信號通路持續(xù)激活，并且不受上游EGFR的調(diào)控。Pao等[9]最先報(bào)道K-ras基因突變可能與EGFR-TKI耐藥相關(guān)，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)K-ras基因突變可導(dǎo)致NSCLC患者發(fā)生EGFR-TKI原發(fā)性耐藥[10]。2009年《NCCN非小細(xì)胞肺癌臨床實(shí)踐指南》明確指出：K-ras基因突變患者，不建議使用EGFR-TKI類分子靶向藥物治療。目前K-ras基因突變已成為EGFR-TKI原發(fā)性耐藥重要預(yù)測指標(biāo)，相關(guān)抑制劑GDC-0980、GDC-0941和GDC-0973的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

2.2 B-Raf基因突變 B-Raf基因全稱鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B1(vraf murine sarcoma viral oncogene homolog B1)，是EGFR信號通路中位于K-ras下游的一個基因。B-Raf編碼MAPK通路中的絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶，將信號從Ras轉(zhuǎn)導(dǎo)至MEK1/2，參與調(diào)控細(xì)胞的生長、增殖與分化。B-Raf基因突變常見于結(jié)直腸癌、黑色素瘤、甲狀腺癌、肝癌、肺癌、胰腺癌等惡性腫瘤[11-13]。B-Raf基因在非小細(xì)胞肺癌中的突變率為1%~3%，突變多為15外顯子第1 799位核苷酸上T替換成A，導(dǎo)致谷氨酸被纈氨酸所取代(V600E)[14]。B-Raf突變可導(dǎo)致10%~15%的K-ras野生型非小細(xì)胞肺癌患者發(fā)生EGFR-TKI原發(fā)性耐藥。B-Raf抑制劑vemurafenib已被美國FDA批準(zhǔn)用于晚期黑色素瘤的治療，其在肺癌治療中的研究尚在進(jìn)行中。

2.3 PIK3CA基因突變 PIK3CA基因定位于3q26.3，編碼I類磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylino-sitol 3-kinases，PI3Ks)的催化亞基。PI3Ks是EGFR信號傳導(dǎo)通路PI3K-Akt中關(guān)鍵分子，由生長因子受體如EGFR、胰島素受體等激活?；罨腜I3Ks磷酸化4，5-二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol 4，5-bisphosphate，PIP2)，生成第二信使3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3)并激活A(yù)kt、GSK-3β、mTOR、FH等下游分子，將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)，調(diào)控細(xì)胞的成長、增殖、分化、黏附和遷移[15]。PIK3CA的突變多發(fā)生于9號外顯子編碼的螺旋區(qū)和20號外顯子編碼的激酶區(qū)[16]。研究表明PIK3CA基因突變可導(dǎo)致PI3K-Akt信號傳導(dǎo)通路持續(xù)激活，致使腫瘤細(xì)胞對EGFR-TKI的敏感性降低，發(fā)生EGFR-TKI原發(fā)性耐藥[17]。目前涵蓋雙PI3K/MTOR抑制，泛PI3K抑制以及亞型選擇性PI3K抑制等多個PI3K抑制劑正在研發(fā)中。

3 旁路激活途徑

3.1 HGF高表達(dá) 肝細(xì)胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)是原癌基因MET(met proto-oncogene，MET)的一個配體，可活化MET，激活下游MAPK-ERK1/2和PI3K-Akt通路。既往研究表明HGF可引起EGFR-TKI獲得性耐藥[18]。Yano等[19]最新研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的HGF同樣與EGFR-TKI原發(fā)性耐藥密切相關(guān)。在44例EGFR-TKI原發(fā)性耐藥的NCSLC患者中，HGF過表達(dá)率高達(dá)29%。表達(dá)增高的HGF可通過“旁路激活途徑”，不依賴EGFR，直接激活EGFR下游信號通路，降低腫瘤細(xì)胞對EGFR-TKI的敏感性，產(chǎn)生EGFR-TKI原發(fā)性耐藥。HGF過表達(dá)誘導(dǎo)的原發(fā)耐藥能夠被HGF抑制劑NK4及HGF抗體逆轉(zhuǎn)。

3.2 層粘連蛋白-5過表達(dá) 層粘連蛋白(laminin，LN)是含有一條α重鏈和兩條β和γ輕鏈的糖蛋白家族，是基底膜的重要組成成份。層粘連蛋白-5(LN-5)為層粘連蛋白家族中成員之一，是由α3、β3、γ2三條多肽鏈經(jīng)二硫鍵結(jié)合的“Y”型糖蛋白分子。該蛋白在腫瘤細(xì)胞的生長、分化、黏附和遷移中起著重要的作用[20]。2002年日本學(xué)者Katoh等[21]通過研究發(fā)現(xiàn)，LN-5和EGFR具有共同的下游信號通路PI3K-AKT和Ras-MAPK，LN-5表達(dá)增高可以直接激活EGFR信號通路下游分子，抵消EGFR-TKI對EGFR信號通路的抑制作用，導(dǎo)致患者對EGFR-TKI治療不敏感，引發(fā)EGFR-TKI原發(fā)性耐藥。

4 其他與EGFR-TKI原發(fā)性耐藥相關(guān)基因

4.1 EML4-ALK基因重排 EML4-ALK基因由棘皮動物微管相關(guān)蛋白樣4 (echinoderm microtubule associated protein like 4，EML4)和間變性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase，ALK)基因融合而成。2007年Soda等[22]首次在NSCLC患者標(biāo)本中檢測到EML4-ALK融合基因。研究發(fā)現(xiàn)EML4-ALK融合基因在NSCLC的發(fā)生率約為5%，在年輕、不吸煙、腺癌患者中高達(dá)30%。EML4-ALK融合基因編碼蛋白可形成非配體依賴性二聚體，活化ALK進(jìn)而激活RAS-MEK-ERK，JAK3-STAT3和PI3K-AKT等信號通路，調(diào)控細(xì)胞生長及增殖。研究證實(shí)EML4-ALK基因重排患者不能從EGFR-TKI治療中獲益，EML4-ALK融合基因是EGFR-TKI原發(fā)性耐藥機(jī)制之一。ALK酪氨酸激酶抑制劑Crizotinib在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中顯示出良好的療效，2011年8月被美國FDA批準(zhǔn)用于EML4-ALK融合基因陽性NSCLC患者的治療[23]。

4.2 ROS1基因重排 近期美國研究者在肺癌患者中發(fā)現(xiàn)ROS1基因重排，并以此定義為一類新的肺癌分子亞型。該研究對來自馬薩諸塞州總醫(yī)院、范德比爾特大學(xué)、加州大學(xué)歐文分校和復(fù)旦大學(xué)的1 073例NSCLC樣本進(jìn)行篩查，在18份樣本中發(fā)現(xiàn)ROS1基因重排，發(fā)生率為1.7%[24]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ROS1重排多見于年輕、無吸煙史、腺癌患者?；蛑嘏趴蓪?dǎo)致ROS1基因活化，ROS1融合激酶表達(dá)，激活惡性腫瘤相關(guān)信號通路，降低腫瘤細(xì)胞對EGFRTKI的敏感性，引發(fā)EGFR-TKI原發(fā)性耐藥[25]。有研究表明Crizotinib對攜帶ROS1融合基因的NSCLC患者的治療有效率高達(dá)57%，可用于ROS1基因重排陽性的非小細(xì)胞肺癌患者的治療[26]。

4.3 KIF5B-RET基因融合 韓國研究者Ju等[27]首次在1例EGFR及KRAS基因野生型肺腺癌患者的肝轉(zhuǎn)移灶中發(fā)現(xiàn)KIF5B-RET基因融合，并進(jìn)一步從20例EGFR、KRAS基因野生型肺癌患者中發(fā)現(xiàn)了2例KIF5B-RET融合變異，證實(shí)KIF5B-RET融合型非小細(xì)胞肺癌的存在。美國研究者Lipson等[28]在667例肺癌樣本中發(fā)現(xiàn)12例KIF5B-RET基因融合，發(fā)生率為1.8%(12/667)，而在EGFR、KRAS、HER2、ALK、ROS1野生型的肺癌中，KIF5B-RET基因的融合率高達(dá)6.3%(10/159)。日本研究者Kohno等[29]發(fā)現(xiàn)KIF5B-RET融合基因在非吸煙、肺腺癌患者中檢出比例較高。KIF5BRET基因融合與EGFR-TKI原發(fā)性耐藥密切相關(guān)，具體機(jī)制仍在研究中。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多靶點(diǎn)藥物如索拉非尼、舒尼替尼及凡德他尼能抑制轉(zhuǎn)染KIF5B-RET融合基因細(xì)胞的生長與增殖，可用于治療KIF5B-RET基因融合陽性的NSCLC患者。

5 結(jié)語

EGFR-TKI因具有高效低毒、服用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于NSCLC的治療。但在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，EGFR突變的患者可能對EGFR-TKI治療不敏感，即發(fā)生原發(fā)性耐藥，最終導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。在對EGFR-TKI原發(fā)性耐藥機(jī)制的研究和探索中，逐漸發(fā)現(xiàn)一系列基因突變或過表達(dá)與EGFR-TKI原發(fā)性耐藥密切相關(guān)。目前EGFR突變型、EML4-ALK融合型肺癌診治模式已經(jīng)建立，ROS1融合型、KIF5B-RET融合型肺癌的診治模式已經(jīng)初露端倪。在單純使用EGFRTKI藥物無法達(dá)到滿意治療效果時，基于聯(lián)合治療目的的藥物有望成為腫瘤治療的重要手段。

1 Carpenter G. Receptors for epidermal growth factor and other polypeptidemitogens［J］. Annu Rev Biochem， 1987， 56： 881-914.

2 Requist LV， Joshi VA， Janne PA， et al. Response to treatment and survival of patients with non-small cell lung Cancer undergoing somatic EGFR mutation testing［J］. Oncologist， 2007， 12： 90-98.

3 Yasuda H， Kobayashi S， Costa DB. EGFR exon 20 insertion mutations in non-small-cell lung Cancer： preclinical data and clinical implications［J］. Lancet Oncol， 2012， 13（1）： e23-e31.

4 Engelman JA， Zejnullahu K， Gale CM， et al. PF00299804， an irreversible pan-ERBB inhibitor， is effective in lung Cancer models with EGFR and ERBB2 mutations that are resistant to gefitinib［J］.Cancer Res， 2007， 67（24）： 11924-11932.

5 Buttitta F， Barassi F， Fresu G， et al. Mutational analysis of the HER2 gene in lung tumors from Caucasian patients： mutations are mainly present in adenocarcinomas with bronchioloalveolar features［J］. Int J Cancer， 2006， 119（11）： 2586-2591.

6 Wang SE， Narasanna A， Perez-Torres M， et al. HER2 kinase domain mutation results in constitutive phosphorylation and activation of HER2 and EGFR and resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors［J］. Cancer Cell， 2006， 10（1）： 25-38.

7 Linardou H， Dahabreh IJ， Kanaloupiti D， et al. Assessment of somatic k-RAS mutations as a mechanism associated with resistance to EGFR-targeted agents： a systematic review and meta-analysis of studies in advanced non-small-cell lung Cancer and metastatic colorectal Cancer［J］. Lancet Oncol， 2008， 9（10）： 962-972.

8 Rodenhuis S， van de Wetering ML， Mooi WJ， et al. Mutational activation of the K-ras oncogene. A possible pathogenetic factor in adenocarcinoma of the lung［J］. N Engl J Med， 1987， 317（15）：929-935.

9 Pao W， Wang TY， Riely GJ， et al. KRAS mutations and primary resistance of lung adenocarcinomas to Gefitinib or Erlotinib［J］.PLoS Med， 2005，2（1）：57-61.

10 Gandhi J， Zhang J， Xie Y， et al. Alterations in genes of the EGFR signaling pathway and their relationship to EGFR tyrosine kinase inhibitor sensitivity in lung cancer cell lines［J］. PLoS One， 2009，4（2）：e4576.

11 Li WQ， Kawakami K， Ruszkiewicz A， et al. BRAF mutations are associated with distinctive clinical， pathological and molecular features of colorectal cancer independently of microsatellite instability status［J］. Mol Cancer， 2006， 5：2.

12 Colombino M， Capone M， Lissia A， et al. BRAF/NRAS mutation frequencies among primary tumors and metastases in patients with melanoma［J］. J Clin Oncol， 2012， 30（20）： 2522-2529.

13 Koperek O， Kornauth C， Capper D， et al. Immunohistochemical detection of the BRAF V600E-mutated protein in papillary thyroid carcinoma［J］. Am J Surg Pathol， 2012， 36（6）： 844-850.

14 Tan YH， Liu Y， Eu KW， et al. Detection of BRAF V600E mutation by pyrosequencing［J］. Pathology， 2008， 40（3）： 295-298.

15 Vanhaesebroeck B， Waterfield MD. Signaling by distinct classes of phosphoinositide 3-kinases［J］. Exp Cell Res， 1999， 253（1）：239-254.

16 Samuels Y， Wang Z， Bardelli A， et al. High frequency of mutations of the PIK3CA gene in human cancers［J］. Science， 2004： 554.

17 Samuels Y， Diaz LA Jr， Schmidt-Kittler O， et al. Mutant PIK3CA promotes cell growth and invasion of human Cancer cells［J］.Cancer Cell， 2005， 7（6）： 561-573.

18 Kasahara K， Arao T， Sakai K， et al. Impact of serum hepatocyte growth factor on treatment response to epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors in patients with non-small cell lung adenocarcinoma［J］. Clin Cancer Res， 2010， 16（18）： 4616-4624.

19 Yano S， Yamada T， Takeuchi S， et al. Hepatocyte growth factor expression in EGFR mutant lung Cancer with intrinsic and acquired resistance to tyrosine kinase inhibitors in a Japanese cohort［J］. J Thorac Oncol， 2011， 6（12）： 2011-2017.

20 Fukai Y， Masuda N， Kato H， et al. Correlation between laminin-5 gamma2 chain and epidermal growth factor receptor expression in esophageal squamous cell carcinomas［J］. Oncology， 2005， 69（1）：71-80.

21 Katoh K， Nakanishi Y， Akimoto S， et al. Correlation between laminin-5 gamma2 chain expression and epidermal growth factor receptor expression and its clinicopathological significance in squamous cell carcinoma of the tongue［J］. Oncology， 2002， 62（4）：318-326.

22 Soda M， Choi YL， Enomoto M， et al. Identification of the transforming EML4-ALK fusion gene in non-small-cell lung Cancer［J］. Nature， 2007， 448（7153）： 561-566.

23 Forde PM， Rudin CM. Crizotinib in the treatment of non-smallcell lung cancer［J］. Expert Opin Pharmacother， 2012， 13（8）：1195-1201.

24 Bergethon K， Shaw AT， Ou SH， et al. ROS1 rearrangements define a unique molecular class of lung cancers［J］. J Clin Oncol， 2012， 30（8）： 863-870.

25 J?nne PA， Meyerson M. ROS1 rearrangements in lung Cancer： a new genomic subset of lung adenocarcinoma［J］. J Clin Oncol， 2012，30（8）： 878-879.

26 Ou SH， Bartlett CH， Mino-Kenudson M， et al. Crizotinib for the Treatment of ALK-Rearranged Non-Small Cell Lung Cancer： A Success Story to Usher in the Second Decade of Molecular Targeted Therapy in Oncology［J］. Oncologist， 2012. ［Epub ahead of print］27 Ju YS， Lee WC， Shin JY， et al. A transforming KIF5B and RET gene fusion in lung adenocarcinoma revealed from whole-genome and transcriptome sequencing［J］. Genome Res， 2012， 22（3）： 436-445.

28 Lipson D， Capelletti M， Yelensky R， et al. Identification of new ALK and RET gene fusions from colorectal and lung Cancer biopsies［J］.Nat Med， 2012， 18（3）： 382-384.

29 Kohno T， Ichikawa H， Totoki Y， et al. KIF5B-RET fusions in lung adenocarcinoma［J］. Nat Med， 2012， 18（3）： 375-377.