成纖維生長因子受體在非小細(xì)胞肺癌中的研究進(jìn)展

蒲丹 侯梅

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，在2008年全球約137萬人死于肺癌。肺癌患者中約85%為非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC），研究人員在肺腺癌中發(fā)現(xiàn)表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor,EGFR）基因突變，ALK融合基因等，將其作為靶點(diǎn)進(jìn)行分子靶向治療，取得了令人矚目的成果，使部分肺腺癌患者的生存質(zhì)量和總生存期得到了明顯的改善。然而，EGFR基因突變及ALK融合基因在肺鱗癌中少見，以其為靶點(diǎn)的治療措施在肺鱗癌患者中難以奏效。2012年美國癌癥基因圖譜協(xié)作網(wǎng)（The Cancer Genome Atlas Research Network）通過對178例肺鱗癌組織的分析，描繪出了肺鱗癌大致的基因及表觀遺傳學(xué)改變，發(fā)現(xiàn)EGFR及K-ras突變在鱗癌中十分少見，而更為常見的是成纖維生長因子受體（fibroblast growth factor receptor, FGFR）激酶家族的異常，其中包括成纖維生長因子受體1基因擴(kuò)增[1]。FGF信號通路介導(dǎo)NSCLC的生長和血管生成，同時被認(rèn)為與抗血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）及抗EGFR治療耐藥相關(guān)。FGFR1作為FGF家族的酪氨酸激酶受體，其基因擴(kuò)增被認(rèn)為可作為非小細(xì)胞肺癌治療的分子靶點(diǎn)。

1 FGF信號通路

FGF與FGFR普遍存在于正常細(xì)胞中，共同構(gòu)成FGF信號通路，在細(xì)胞生長、分化、遷移、血管生成以及組織創(chuàng)傷修復(fù)中起重要作用，近年研究表明，該通路在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中也扮演重要角色。FGF信號通路至少由22種FGFs和4種FGFR構(gòu)成。FGFs是一類多肽生長因子，除了FGF19、FGF21、FGF23可通過類似激素的內(nèi)分泌途徑入血，大部分FGFs通過自分泌或旁分泌途徑起生理作用。FGFs在細(xì)胞膜上主要存在兩類受體，一類是低親和力受體，即肝素硫酸蛋白多糖（heparin sulfate proteoglycan, HSPG），細(xì)胞外的FGFs通過與HSPG結(jié)合協(xié)助FGFRs發(fā)生二聚化、自磷酸化以及細(xì)胞內(nèi)途徑的激活，同時使FGFs免于降解。另一類是高親和力受體，即FGFR，屬于跨膜酪氨酸激酶受體家族（transmembrane receptor tyrosine kinase, RTK），由FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4基因編碼，由胞外區(qū)，跨膜區(qū)及具有酪氨酸激酶活性的胞內(nèi)區(qū)構(gòu)成。胞外區(qū)包括配體結(jié)合位點(diǎn)、酸盒及2個或3個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域（Ig I, Ig II, Ig III），如圖1。Ig I被認(rèn)為與受體抑制相關(guān)[2]，而不參與配體的特異性結(jié)合，缺乏Ig I并不影響FGFRs與FGFs的親和性，Ig III與Ig II是FGFRs與配體結(jié)合的部位，并決定結(jié)合的特異性。由于mRNA剪切形式的差異，Ig III存在IIIb和IIIc兩種異構(gòu)體，不同的FGFs其優(yōu)勢結(jié)合位點(diǎn)不同[3]，如表1，F(xiàn)GF7和FGF1傾向于結(jié)合FGFR IIIb，其余的則對FGFR IIIc具有更好的親和性。在組織中，F(xiàn)GFR的類型間具有一定的分布特征，IIIc異構(gòu)體常見于間質(zhì)組織中，而IIIb異構(gòu)體最多見于上皮細(xì)胞中，間質(zhì)組織需要的配體常常通過鄰近上皮組織分泌，而上皮組織需要的配體常常通過鄰近間質(zhì)組織分泌，這可能是維持細(xì)胞微環(huán)境穩(wěn)定的一種方式，其異?？赡苁菍?dǎo)致腫瘤發(fā)生以及腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的一個原因。當(dāng)FGFR與相應(yīng)配體結(jié)合后發(fā)生構(gòu)型改變，使得胞內(nèi)段酪氨酸激酶殘基磷酸化，活化的酪氨酸激酶殘基作為與下游信號通路的接駁點(diǎn)，可激活多條下游信號通路產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)（圖1），例如，F(xiàn)GFR近膜部的酪氨酸激酶磷酸化位點(diǎn)與接連蛋白FRS2結(jié)合后，使得FRS2的多個酪氨酸殘基磷酸化，招募SOS、GRB2、GAB1蛋白形成復(fù)合物激活Ras-Raf-MapK、PI3K信號通路；FGFR的-COOH端的酪氨酸激酶磷酸化位點(diǎn)與SH2結(jié)合，導(dǎo)致PLCγ磷酸化，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)鈣離子釋放，激活PKC。另外，根據(jù)細(xì)胞微環(huán)境的差異，F(xiàn)GFR還可激活包括Shb、Src、Crk、RSK在內(nèi)的其他途徑，但目前研究表明，Ras-Raf-MapK、PI3K-Akt、Stats和PLCγ是FGFR的四個主要的下游信號通路。

2 NSCLC中FGFR的表達(dá)

FGFR的高表達(dá)在包括前列腺、乳腺、胃、口腔等多種腫瘤中均有發(fā)現(xiàn)[4-7]。1999年，Berger[8]等在NSCLC中發(fā)現(xiàn)FGF2、FGFR的表達(dá)升高后，陸續(xù)多個研究證實(shí)非小細(xì)胞肺癌中存在FGFR基因異常[9-11]，包括染色體異位、基因擴(kuò)增、點(diǎn)突變、修復(fù)和剪切異常等[12]，常用的檢測手段為免疫組化、熒光原位雜交以及RT-PCR。

FGFR1基因位于8號染色體短臂，Zhang等[13]報(bào)道，中國人中FGFR1基因擴(kuò)增率在肺鱗癌中為12.5%（6/48），肺腺癌中為7%（5/76），Heist等[10]通過分析226例美國患者后顯示肺鱗癌中FGFR1擴(kuò)增率為16%，在德國的一項(xiàng)研究中10.5%的肺鱗癌以及4.7%的肺腺癌患者中存在FGFR基因擴(kuò)增[11]。結(jié)合目前中外研究顯示，肺鱗癌中FGFR1擴(kuò)增率為10%-20%，明顯高于肺腺癌，且亞歐人群中并不存在明顯的種族差異。Heist的研究[10]同時也指出FGFR基因擴(kuò)增與年齡、性別、腫瘤分期以及吸煙史無相關(guān)性，F(xiàn)GFR基因狀態(tài)不同的人群間總生存期無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這與Weiss之前的研究結(jié)論不一致，Weiss等[14]等通過分析232例NSCLC患者，其結(jié)果顯示，F(xiàn)GFR1基因擴(kuò)增主要見于吸煙者，且FGFR1基因擴(kuò)增的患者傾向于不良的生存預(yù)后。Tran等[15]的研究中從未吸煙的患者雖然例數(shù)較少，但全部為FGFR1陰性，支持Weiss的研究結(jié)論，不同的是，該研究的多因素分析中FGFR1基因拷貝數(shù)高的患者傾向于更長的總生存期（overall survival,OS），研究者認(rèn)為FGFR1基因拷貝數(shù)升高是NSCLC有益的預(yù)后預(yù)測因子。既往研究結(jié)論不一致，有可能是受樣本量及分層因素的影響，包括病理類型、是否手術(shù)以及EGFR基因狀態(tài)等，例如，Kohler等[11]一個樣本量非常小的分析提示FGFR1擴(kuò)增的肺腺癌傾向于有生存獲益，假如這種現(xiàn)象并非偶然，那么如果將腺癌與鱗癌共同納入分析就有可能得出NSCLC中FGFR1擴(kuò)增傾向于生存獲益的結(jié)論；另外EGFR基因突變的患者在后續(xù)治療中使用酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor, TKI）類藥物可能導(dǎo)致OS無差別。近期韓國研究者Kim等[16]的研究納入262例肺鱗癌根治術(shù)后患者，研究同時檢測了EGFR及KRAS基因突變，結(jié)果顯示FGFR1基因高度擴(kuò)增的患者較FGFR基因無擴(kuò)增或低度擴(kuò)增的患者，其無疾病生存期（disease-free survival, DFS）及總生存期OS明顯較短（DFS：26.9個月 vs 94.6個月，P＜0.001；OS：51.2個月 vs 115.0個月，P＜0.002），吸煙患者的FGFR1擴(kuò)增率明顯高于已戒煙者和從不吸煙的患者（28.9% vs 2.5% vs 0），與以往研究一致，F(xiàn)GFR1基因狀態(tài)與性別、腫瘤分期、脈管浸潤、胸膜受侵等無明顯相關(guān)性，表明FGFR1基因擴(kuò)增預(yù)示鱗癌術(shù)后患者的預(yù)后不良，且不存在明顯的“優(yōu)勢人群”，在選擇FGFR抑制劑時需要對患者進(jìn)行FGFR基因檢測。

圖 1 成纖維生長因子受體的結(jié)構(gòu)及其下游信號通路Fig 1 The structure and downstream signaling pathways of fibroblast growth factor receptor. PIP2: phosphatidylinosital-4,5-biphosphate;PLCγ: phospholipase Cγ; IP3: inositol triphosphate; FSR2α: FGFR substrate 2α; GRB2: growth factor receptor bound 2; GAB1: Grb2-associated binder; SOS: son of sevenless; MAPK: mitogen-activated protein kinases; STAT: signal transducers and activators of transcription; PI3K:phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase; Akt: serine-threonine protein kinase.

表 1 22種FGFs的7個亞型及其特異性受體Tab 1 The subfamilies of FGFs and their specific receptors

FGFR2與FGFR1結(jié)構(gòu)相似，其在膀胱癌中的表達(dá)降低，而增加FGFR2表達(dá)可阻斷膀胱癌細(xì)胞株的生長[17]，因此一些研究者認(rèn)為FGFR2對腫瘤有抑制作用。在乳腺癌移植瘤模型中[18]，阻斷FGFR1腫瘤生長明顯放緩，然而阻斷FGFR2可使FGFR1表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致腫瘤長大以及腫瘤血管生成，研究者認(rèn)為FGFR1密切參與腫瘤形成，而FGFR2并不直接參與腫瘤增殖，反而可能存在抑制作用。但FGFR2遠(yuǎn)不能被籠統(tǒng)的看作是抑癌基因，因?yàn)槌嗽诓糠稚趁谀蛳到y(tǒng)腫瘤中發(fā)現(xiàn)FGFR2表達(dá)降低之外，在胃癌、胰腺癌、乳腺癌、肺癌中都發(fā)現(xiàn)FGFR2的上調(diào)，其表達(dá)及作用在不同腫瘤中產(chǎn)生差異的原因尚不清楚，可能與腫瘤微環(huán)境相關(guān)。另外，Sasaki等[19]在日本肺癌人群，以及Matakidou等[20]在歐洲肺癌人群中沒有發(fā)現(xiàn)FGFR4的突變，但FGFR4 Gly388Arg存在基因多態(tài)性，目前研究顯示其基因型與吸煙狀態(tài)、病理分型、分期以及OS沒有相關(guān)性。雖然Sasaki的研究顯示Gly388Arg的基因多態(tài)性與術(shù)后淋巴結(jié)陽性患者的不良OS相關(guān)，但尚不足以證明FGFR4 Gly388Arg的基因多態(tài)性可作為肺癌預(yù)后的預(yù)測因子。

FGF信號通路被認(rèn)為可作為肺鱗癌靶向治療的潛在靶點(diǎn)，F(xiàn)GFR1基因擴(kuò)增見于約20%的肺鱗癌患者中，在體內(nèi)及體外試驗(yàn)中，F(xiàn)GFR抑制劑可使存在FGFR1基因擴(kuò)增的腫瘤體積明顯縮小，這些似乎都預(yù)示著FGFR1在肺鱗癌中的靶向治療前景，目前關(guān)于FGFR在肺癌中的研究也主要集中在FGFR1。

3 FGFR與NSCLC的治療

3.1 FGFR與抗血管生成治療 腫瘤新生血管是腫瘤生長的營養(yǎng)支持以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的重要途徑，目前抗血管生成的靶向治療藥物主要作用于VEGF通路，但Bevacizumab（VEGF單克隆抗體）與化療聯(lián)用并不能使患者OS得到明顯的延長[21]，原因是大部分患者的獲益是短暫的，還有部分患者不能從加用Bevacizumab的治療中獲益?？寡苌伤幬锏淖饔冒悬c(diǎn)在血管內(nèi)皮細(xì)胞，這類細(xì)胞并不像腫瘤細(xì)胞一樣具有無限增殖的能力，因此對Bevacizumab的耐藥并不傾向于VEGF信號通路中某些位點(diǎn)的基因突變，而更可能來源于腫瘤微環(huán)境或者其它替代途徑的改變。FGFs是最先被發(fā)現(xiàn)的血管生長因子之一，它們在內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移、細(xì)胞黏附等血管形成過程中的作用已被廣泛研究。體外實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)GFR1、FGFR2與配體FGFs1、FGFs2、FGFs4、FGFs8結(jié)合后通過MAPK、PKC信號傳導(dǎo)通路促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖，與配體FGFs1、FGFs2、FGFs8、FGFs10結(jié)合后可通過刺激上皮細(xì)胞的趨化性，促進(jìn)上皮細(xì)胞的遷移，同時，F(xiàn)GF1、FGFs2、FGFs4還可上調(diào)纖溶酶原激活物和基質(zhì)金屬蛋白酶促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的改變[22]，為新生血管的形成提供適宜的條件，F(xiàn)GF2、FGFs8可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)，在血管的構(gòu)型和成熟方面起重要作用[23]。有足夠的證據(jù)表明FGFs與VEGF通路在促進(jìn)血管生成中具有協(xié)同作用，F(xiàn)GF2可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞中VEGFR和VEGF的表達(dá)，VEGF也可促進(jìn)FGF2表達(dá)[24.25]，阻斷VEGF后FGF2表達(dá)減少，反過來，阻斷FGFR1、FGFR2的表達(dá)同樣可降低VEGF水平[26]。同時，F(xiàn)GF介導(dǎo)的血管生成并不完全依賴于VEGF，在VEGF高表達(dá)的情況下，F(xiàn)GF-2過度表達(dá)仍能大大增加新生血管形成。Ogawa等[27]在多個肺癌細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)，阻斷FGFR1能有效抑制抗VEGF耐藥的腫瘤血管生成，增加細(xì)胞凋亡，并且同時阻斷FGFR1和VEGFR對腫瘤的抑制作用較單用其中一種更加明顯。這表明FGF信號通路與VEGF信號通路在促進(jìn)腫瘤血管生成中相互促進(jìn)而又互不依賴，F(xiàn)GF通路可能是腫瘤逃避抗VEGF治療的一種途徑，預(yù)示著使用多靶點(diǎn)的抗血管生成治療藥物可能將是一個行之有效的方法。

3.2 FGFR與EGFR-TKI耐藥 EGFR TKI在EGFR基因突變的NSCLC患者中的有效率高達(dá)70%，但部分患者存在原發(fā)耐藥，另外幾乎所有初始使用有效的患者隨著用藥時間的延長將會產(chǎn)生繼發(fā)耐藥。約50%的EGFR TKI耐藥與EGFR T790M突變相關(guān)，5%-15%與Met擴(kuò)增相關(guān)。另外仍有約30%原因不明，推測與酪氨酸激酶旁路途徑的建立與激活相關(guān)，可能部分來自于FGFR基因改變。Terai等在吉非替尼耐藥的NSCLC細(xì)胞株（PC9 GR）中發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)增通過依賴bFGF-FGFR1的途徑，并且在PD173074（FGFR抑制劑）處理后可恢復(fù)對吉非替尼的敏感性。Ware等[28]的研究支持了Terai[29]的結(jié)論，他們在研究中培育了吉非替尼繼發(fā)耐藥的肺癌細(xì)胞株HCC4006，發(fā)現(xiàn)b-FGF和FGFR1的mRNA分別增加了2.5倍和9倍，聯(lián)用AZD4547（FGFR抑制劑）可抑制耐藥株的生長，他們同時發(fā)現(xiàn)耐藥株中上皮型E-鈣粘蛋白、交聯(lián)蛋白表達(dá)降低，波形蛋白、N-鈣粘蛋白、ZEB1、ZEB2等間質(zhì)組織標(biāo)記物升高，并且這種情況并不是偶然，在實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)的其他耐藥株中也發(fā)現(xiàn)了近似的現(xiàn)象。目前在許多腫瘤類型中的研究顯示，F(xiàn)GF信號通路可誘導(dǎo)細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition, EMT），異常的FGFR1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT的主要作用點(diǎn)在于激活Snail家族，MAPK信號通路可上調(diào)snail mRNA水平，PI3K/Akt信號通路可阻斷抑制蛋白GSK-3β使Snail穩(wěn)定表達(dá)，促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，而具有間質(zhì)表型的NSCLC對EGFR TKI的敏感性降低[30]。多數(shù)研究者認(rèn)為吉非替尼的獲得性耐藥與FGF旁路信號通路的建立及其伴隨的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)，推測可能存在這樣的一個模式：上皮表型為主的腫瘤細(xì)胞耐藥與IGF1活化、Met擴(kuò)增、EGFR T790M突變關(guān)系更為密切，而間質(zhì)表型為主的腫瘤細(xì)胞耐藥與PDGFR、FGFR信號通路相關(guān)。目前臨床上，尚無條件分析患者使用EGFR TKI類藥物前后腫瘤細(xì)胞表型及FGFR狀態(tài)的改變，但在體外和動物實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)GF信號通路作為EGFR TKI治療耐藥的旁路途徑已得到證實(shí)。目前一項(xiàng)厄洛替尼聯(lián)合dovitinib（FGFR及VEGFR抑制劑）應(yīng)用于晚期NSCLC患者的I期臨床試驗(yàn)（NCT01515969）正在進(jìn)行，研究者期望聯(lián)用FGFR抑制劑可對抗或延緩EGFR TKI耐藥。

4 FGFR抑制劑在NSCLC中的應(yīng)用

近年，多項(xiàng)FGFR酪氨酸激酶抑制劑已進(jìn)入臨床研究。Cediranib是一種多靶點(diǎn)口服酪氨酸激酶抑制劑，其靶點(diǎn)包括VEGFR、血小板衍生生長因子受體（plateletderived growth factor receptor, PDGFR）、c-kit以及FGFR1，Cediranib聯(lián)合PC方案（紫杉醇加卡鉑）用于NSCLC患者的一項(xiàng)II期-III期臨床研究顯示，cediranib組的有效率提高（38% vs 16%, P＜0.001）[31]，雖然由于嚴(yán)重的毒副反應(yīng)使得研究提前終止，但該研究展示出多靶點(diǎn)藥物的應(yīng)用前景，目前正在探索更低劑量的cediranib聯(lián)合化療的耐受性（NCT00795340）。BGJ398是選擇性的FGFR酪氨酸激酶抑制劑，正在進(jìn)行I期臨床試驗(yàn)（NCT01004224），試驗(yàn)針對包括肺癌在內(nèi)的實(shí)體腫瘤，要求入組的患者必須存在FGFR1或FGFR2基因擴(kuò)增，或是FGFR3突變。FGFR抑制劑的出現(xiàn)以及進(jìn)一步研究，為肺癌尤其是肺鱗狀細(xì)胞癌的治療提供了新的選擇。雖然目前開展臨床試驗(yàn)（Brivanib, Pazopanib, XL999, E-3810, AZD4547, PD173074）的多種FGFR酪氨酸激酶抑制劑，同時也是VEGFR抑制劑，它們對腫瘤的抑制作用有可能首先來源于抑制新生血管形成，但有研究顯示FGFR抑制劑本身還存在除抑制腫瘤血管生成之外的直接的抗腫瘤效應(yīng)，該效應(yīng)可能與凋亡因子caspase3活化相關(guān)，且FGF通路參與VEGFR抑制劑耐藥，因此多靶點(diǎn)的酪氨酸激酶抑制劑仍有可能提高療效或延長疾病進(jìn)展時間。

FGF信號通路與腫瘤的發(fā)生及腫瘤血管形成密切相關(guān)，新近研究表明，它參與抗VEGF以及抗EGFR靶向治療耐藥。FGFR1基因擴(kuò)增在肺鱗癌以及肺腺癌中均有發(fā)生，但在鱗癌中明顯高于腺癌，在具有FGFR1基因擴(kuò)增的腫瘤中使用FGFR抑制劑可增加腫瘤細(xì)胞凋亡，使腫瘤明顯縮小，同時FGFR可解救抗VEGF和抗EGFR治療耐藥，發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。在NSCLC中，研究針對FGFR的靶向治療藥物具有重要的應(yīng)用前景。