EGFR突變型肺癌靶向治療的耐藥機製及其對策

作者:華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院 伍鋼 來源:臨床腫瘤學論壇 日期:15-08-05

        吉非替尼、厄洛替尼等EGFR 酪氨酸激酶抑製劑(EGFR-TKI)在EGFR 突變晚期NSCLC 患者的治療上取得了令人矚目的療效,隨後發現EGFR-TKI 在治療NSCLC 時的原發性耐藥或繼發性耐藥則是我們在治療晚期NSCLC 麵臨的新挑戰,而開展新的探索,尋找對策則成為下一步研究工作的重點。

        EGFR的結構與功能

        EGFR由高度保守的胞內酪氨酸激酶區、胞外配體結合區和單鏈跨膜區組成,當配體結合區與配體結合後,表皮生長因子受體可由單體轉化為二聚體,使得體內的酪氨酸激酶自身磷酸化,進一步激活下遊的信號通路,從而最終導致細胞的增殖和生存。

        EGFR 突變及EGFR 酪氨酸激酶抑製劑的作用機製

        目前已報告的EGFR突變主要有如下幾類:①19 位外顯子突變主要是第746~752 位密碼子的缺失突變,導致EGFR 蛋白中氨基酸序列丟失,改變了受體ATP 結合囊(ABP)角度,顯著增強了靶向藥物對腫瘤細胞的敏感性,該類突變占55%。②21 位外顯子的突變均為錯義突變,突變主要發生在858 位的精氨酸突變為亮氨酸(L858R),此突變位點緊鄰激酶活化環(activation loop)中高度保守的模體,增強了腫瘤細胞對EGFR-TKI 的敏感性,該類突變占40% 。③ 其他位點的突變約占5%(圖)。上述EGFR 突變多靠近ATP 結合位點,因而影響受體的激酶活性,使細胞處於持續的活性狀態,導致細胞異常增殖及抗凋亡。

圖  東亞裔人群中EGFR突變類型及其所占的百分比

        EGFR-TKI 是針對EGFR 的分子靶向藥物,主要通過與ATP競爭性結合位於細胞表麵的EGFR酪氨酸激酶催化域結合位點,阻斷信號向細胞內的進一步傳遞,抑製腫瘤細胞生長並誘導其凋亡。目前厄洛替尼、吉非替尼等EGFR-TKI已廣泛用於臨床。分子生物學研究已證實具有EGFR突變的肺癌細胞對EGFR-TKI治療敏感,且19位外顯子變異較L858R突變對EGFR-TKI更敏感,上述敏感性增加一方麵可能是由於EGFR 突變細胞對EGFR 信號通路的依賴性較前增強,該通路被阻斷時更強烈地影響細胞生長;另一方麵原因可能是因為突變改變了EGFR 內關鍵氨基酸殘基結構,使EGFR 與EGFR-TKI 更緊密結合,對酪氨酸激酶活性抑製作用增強。

        EGFR-TKI 的耐藥機製

        原發性耐藥

        大約30%EGFR 突變的NSCLC患者在EGFR-TKI 治療初期即出現耐藥,稱之為原發性耐藥。原發性耐藥的機製主要有兩個方麵:①K-Ras 突變導致的原發性耐藥;②蛋白酪氨酸磷酸酶基因(PTEN)的缺失導致耐藥性的產生。

        K-Ras 突變  K-Ras 位於 EGFR 信號傳導通路的下遊,兩者都與肺癌的發生和治療密切相關。相對於EGFR的高突變,K-Ras 的低突變是東亞人群肺腺癌的特征,而西方國家肺癌患者的突變情況則不同,K-Ras突變率較高,EGFR突變率較低。另一點與EGFR突變的不同之處為,K-Ras突變與吸煙有明顯的相關性,即K-Ras突變患者一般都有吸煙史。更重要的是,EGFR突變和K-Ras突變不會出現在同一個病例,K-Ras基因和EGFR基因是兩個獨立的致癌因素,有不同的致病機理,但大量的研究表明,存在K-Ras突變的患者對吉非替尼不敏感,即K-Ras突變患者對EGFR-TKI產生原發性耐藥。

        PTEN缺失  PTEN基因編碼的蛋白質具有脂質磷酸酶和蛋白磷酸酶活性,發揮雙重腫瘤抑製功能。PTEN 通過抑製PI3K/Akt 通路的激活,進而抑製mTOR活化。PTEN處於多條信號轉導通路的共同節點,若PTEN基因在腫瘤細胞中發生突變、缺失或低表達,就會導致其抑癌功能減弱或喪失。大量研究表明,PTEN缺失降低肺癌患者對EGFR-TKI療效,PTEN功能性失活在一些人類腫瘤中普遍存在,如缺乏PTEN蛋白的人NSCLC細胞株HI57對吉非替尼耐藥,而人NSCLC細胞株H1355(野生型PTEN)對吉非替尼敏感。下調PI3K-Akt活性可使治療敏感性恢複或提高,mTOR抑製劑雷帕黴素(rapamycin)能夠增強PTEN 表達缺失的腫瘤細胞對EGFR-TKI的敏感性;將野生型PTEN轉染入PTEN表達缺失的腫瘤細胞中可觀察到PI3K/Akt 活性降低以及對EGFR-TKI的反應性提高,因此PTEN缺失也是EGFR-TKI原發性耐藥的重要因素。

        其他  除上述外,還有其他一些原因導致EGFR-TKI的原發性耐藥。例如,PI3K/Akt信號通路激活、胰島素樣生長因子1 受體(IGF1)介導的信號通路激活、NF-κB 信號途徑激活、EML4-ALK 融合基因突變、BRAF 基因突變、人HER-2突變、FGFR信號途徑等。

        繼發性耐藥

        T790M突變  該學說認為,EGFR基因第20外顯子在應用EGFR-TKI治療過程中發生了二次突變,導致EGFR 790位點上的蘇氨酸被甲硫氨酸所取代(T790M)。一旦蘇氨酸被甲硫氨酸取代,其結果在該位點上引入了1條更大的氨基酸側鏈構成空間位阻,該空間位阻的形成影響酪氨酸激酶與EGFR-TKI 之間氫鍵的形成,最終導致EGFR-TKI無法與酪氨酸激酶相結合。Pao等研究者發現在未應用EGFR-TKI治療的NSCLC患者中,T790M突變發生率<0.1%,而對EGFR-TKI繼發耐藥者中約50%出現T790M突變,該研究成果從另一個側麵反映了EGFR基因的二次突變在EGFR-TKI繼發耐藥中的地位和作用,即T790M的突變是EGFR-TKI繼發性耐藥最主要的因素。

        MET 基因擴增  MET 是 HGF 的受體,編碼HGF酪氨酸激酶受體的跨膜區,與腫瘤侵襲、轉移和擴增有關。Engelman 等於2007 年首次提出,原癌基因MET 的擴增是EGFR-TKI 的一種繼發性耐藥機製,他們在構造EGFR-TKI繼發性耐藥細胞株模型時發現,該現象是由MET基因擴增引起的;同時他們也發現有22%EGFR-TKI繼發性耐藥患者的腫瘤組織中存在MET基因擴增。後續的研究表明,MET 擴增通過激活ERBB3-PI3K 信號途徑來持續激活下遊信號通路,導致NSCLC 對EGFR-TKI 產生耐藥。不僅如此,Guix等研究也發現擴增MET基因過表達的克隆而發揮對EGFR-TKI的繼發性耐藥作用,因此,MET基因的擴增在EGFR-TKI的繼發性耐藥中也具有重要的地位。

        HGF過表達 HGF為MET的配體,HGF過表達與EGFR-TKI耐藥性相關。給19外顯子框內缺失的人肺腺癌細胞予HGF後,細胞對吉非替尼治療表現出耐藥性,且HGF劑量越高,耐藥性越強。

        HER3磷酸化 erb基因是編碼人HER的癌基因,erb1、erb2、erb3和erb4分別編碼HER1、HER2、HER3和HER4。HER與配體結合後通過自磷酸化參與細胞的信號傳遞,最終調節細胞的生長與分裂。其中HER3本身並無激酶活性,需要與其他的HER家族成員形成異二聚體方能介導信號傳遞。Engelman等發現,HER3磷酸化使PI3K/Akt通路持續活化而導致腫瘤細胞對EGFR-TKI產生繼發耐藥。除上述獲得性耐藥機製之外,還有一些EGFR的二次突變也與癌細胞對EGFR-TKI的獲得性耐藥相關,但由於這些突變發生頻率較小,獲得的樣本量較少,故其詳細作用機製還需進一步驗證。

        克服EGFR-TKI 耐藥的策略

        隨著EGFR-TKI耐藥分子機製的深入研究,多種抗EGFR-TKI耐藥的藥物逐漸進入臨床試驗階段,並顯示出顯著的療效。不僅如此,多種治療方式聯合治療、轉換治療等其他治療方式也在進行越來越多的臨床試驗。總體而言,有以下幾個方麵可以幫助我們克服EGFR-TKI的耐藥。

        不可逆性TKI  多種不可逆性TKI 如EKB-569、BIBW2992、CI-1033 等正在被臨床所應用。與傳統的EGFR-TKI不同點在於不可逆轉的EGFR-TKI 共價結合於EGFR 催化域ATP結合位點邊緣的CYS-797,能明顯抑製傳統的EGFR-TKI的耐藥。

        多靶點抗腫瘤藥物  NSCLC是高異質性的惡性腫瘤,單靶點藥物在阻滯腫瘤驅動信號通路的同時也激活了腫瘤逃逸機製,導致腫瘤細胞可能通過其他旁路再次激活增殖。因此,在確保低毒性、安全性前提下可以盡可能多地抑製腫瘤信號通路。目前,多靶點的抗腫瘤藥物,如舒尼替尼、索拉非尼、凡德他尼、阿西替尼等藥物在NSCLC中的作用也正在進行各期臨床試驗。

        針對C-MET基因擴增的抑製劑 目前該抑製劑已進入臨床試驗階段。

        高效選擇性EGFR突變體抑製劑  一項Ⅰ期臨床研究發現,一種新的突變高效選擇性EGFR-TKI 藥物AZD9291,對EGFR 突變NSCLC患者或能提供一種新治療選擇。約有50%患者出現腫瘤縮小,該藥物在T790M突變患者中療效尤其突出,而T790M突變是EGFR治療耐藥的主要原因,該藥對於EGFR-TKI繼發性耐藥的患者無疑是一種福音。

        結語

      相對於傳統化療,EGFR-TKI靶向治療更具優勢,因其毒副作用弱,已成為晚期NSCLC的有效治療手段之一。從基因學角度篩查,能使適合靶向治療的患者治療效果更佳。原發和獲得性耐藥等問題的出現使靶向治療麵臨新的挑戰,從而增加了臨床治療肺癌的難度。科學家正對此進行探索,已取得的成果正在幫助我們克服原發和獲得性耐藥的發生。未來的靶向治療,可能會更加複雜,同時其應用也會更加廣泛。

關鍵字:EGFR,突變型,肺癌,靶向治療,耐藥機製,

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