EGFR信号通路与胃癌的抗EGFR治疗

刘 倩综述 刘风玲审校

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)广泛表达于肺癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌及结直肠癌等肿瘤，与表皮生长因子等配体结合抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖、血管生成、黏附、侵袭和转移[1]，现已成为这些肿瘤预后不良的标志物之一，以其为靶点的基因治疗取得了良好的疗效。文献报道EGFR在胃癌中的阳性表达率为50%～63%[2]，EGFR在胃癌中过度表达，导致受体的过度激活，从而导致其下游信号转导途径的激活，与胃癌的发生、发展、治疗和预后密切相关，为胃癌治疗提供了1个靶向治疗的靶点。

1 EGFR的生物学特征

EGFR是原癌基因C-erbB-1的表达产物，属于酪氨酸激酶Ⅰ型受体家族成员之一，EGFR基因位于第7号染色体短臂上(7p12.3～p12.1)，编码的EGFR是分子量为170 000的跨膜糖蛋白，具有酪氨酸激酶活性，是传递胞外信号到胞内的重要途径蛋白。EGFR分为胞外配体区、跨膜区、胞内区3个部分[3]。胞外配体区包含2种不同类型的4个结构域，2个同源配体区(L)和2个半胱氨酸富含区(CR),能结合具有激动功能的多种配体[4]，这4个结构域在胞外以L1-CR1-L2-CR2形式排列[5]。L1和L2区是富含亮氨酸重复序列的β螺旋折叠结构[6]，CR1和CR2结构域富含半胱氨酸，含有N端糖基化位点和二硫键，决定了受体胞外区的三级结构。EGFR的跨膜区是由23个氨基酸残基构成的1个a螺旋，高度疏水。胞内区包括近膜区、酪氨酸蛋白激酶区和C末端[3]。目前发现的与EGFR特异结合的配体有2种，一种为只与EGFR结合的配体：表皮生长因子、转化生长因子-a，双调蛋白。另一种为EGFR与其他的erbB家族受体共同的配体：β-细胞调节素、肝素结合样表皮生长因子、表皮调节素[7,8]。

2 EGFR介导的信号转导途径及与胃癌的关系

表皮生长因子或其他配体与EGFR胞外域结合后主要激发以下5条信号转导通路[9]：Ras/Raf/MAPK信号通路； PI3K/Akt信号转导途径；磷脂酶C通路；JAK-STAT通路；c-Src通路，这5条通路相互交联，从而使细胞的最终效应受到多种因素的综合调控。目前研究最多的主要有2条：Ras(retrovirus-associated DNA sequences)/ Raf(rapid-ly accelerated fibrosarcoma)/MAPK(mitogen activated protein kinase，丝裂原活化蛋白激酶)途径和PI3K(phosphatidy linositol 3 kinase，磷脂酰肌醇3激酶)/Akt(serine/threonine kinase，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶)途径。

2.1 Ras/Raf/MAPK信号转导途径

活化的受体与衔接蛋白如生长因子受体结合蛋白2 (growth factor receptor binding protein 2，Grb2)的Src同源结构域2(Src homology domains 2，SH2)结合，激活靶蛋白。Grb2的SH3结构域与下游的鸟苷酸释放因子，即SOS结合，SOS从细胞质中募集Ras-GDP至细胞膜，在SOS核苷酸转移酶的作用下，使GDP脱落，同时结合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[如细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)等]，活化的MAPKs进入细胞核通过磷酸化作用激活转录因子，从而干扰细胞周期和细胞转化过程，最终导致肿瘤形成。

转录因子CCAAT/增强子结合蛋白-a(CCAAT/enhancer-binding protein a，C/EBPa)是1种抑癌基因，在诱导终末分化方面发挥重要作用。G Regalo等[10]研究显示，在正常胃组织中，C/EBPa在胃黏膜和小凹上皮表达，三叶因子-1(trefoil factor 1，TFF-1)也在相同位置表达，胃癌组织中C/EBPa表达下降。抑制Ras/MAPK信号通路可致C/EBPa和TFF1表达增加，并且降低胃癌细胞的细胞增殖和cyclinD1的表达。由此可见，在胃癌组织中，C/EBPa的缺失可能是从细胞分化到细胞增殖的开关，是Ras/MAPK信号通路激活的结果。cGMP依赖性蛋白激酶(cGMP dependent protein kinaseG，PKG)是广泛存在于真核细胞内的一类丝/苏氨酸蛋白激酶。研究发现[11]PKGⅡ对胃癌细胞的增殖具有明显抑制作用，但目前还不是很清楚PKG是如何发挥此作用的。Y Wu等[12]研究显示PKGⅡ在人胃癌组织及胃癌细胞系中低表达，并且增加PKGⅡ的表达和活性，可抑制胃癌细胞BGC-823的增殖。在ERK上游区域，PKGⅡ可抑制由EGF诱导的MEK1/2的磷酸化，Raf-1的磷酸化和活化以及衔接蛋白Grb2与GTP交换因子SOS1的结合，值得注意的是，PKGⅡ能够抑制EGFR的磷酸化作用；在ERK下游区域，PKGⅡ能抑制磷酸化ERK的核易位。我们推测，PKGⅡ抑制胃癌细胞增殖,可能是通过阻断EGF触发的MAPK信号转导通路，关键靶点是EGFR的磷酸化，提示MAPK参与胃癌细胞增殖主要通过ERK信号转导通路来实现的。以上研究表明干预Ras/Raf/MAPK信号通路，可影响细胞增殖，延缓肿瘤转移，为临床上真正有效治疗胃癌提供了新的靶目标。

2.2 PI3K/Akt信号转导途径

PI3K是由调节亚基P85和催化亚基P110组成的异源二聚体。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)转化成磷脂酰肌醇三磷酸酯(phosphatidy linositol 3，4，5trisphosphate，PIP3)。PIP3的激活还可通过RaS和p110直接结合导致PI3K的活化[13]。PIP3与细胞内含有PH结构的信号蛋白Akt和PDK1(phosphoinositide dependent kinase-1)结合,Akt转位于细胞膜并获得催化活性。激活的 Akt通过对下游靶蛋白Bad、Caspase 9、NF-κB、mTOR等的调节,介导多种生长因子等诱发的细胞增殖，促进细胞存活[14]。

PIK3CA 基因编码生成PI3K的催化亚基P110a，已发现PIK3CA基因在包括胃癌[15]等诸多肿瘤中存在突变及过表达。JF Liu等[16]检测53例胃癌标本，研究表明PIK3CA mRNA在有淋巴结转移胃癌组织中的表达分别比相应的正常胃黏膜和原发胃癌病灶多出5倍和2倍(P<0.05)，但与远处转移组相比无统计学意义。伴有淋巴结转移和远处转移的胃癌组织PIK3CA蛋白的表达高于原发胃癌病灶，随着PIK3CA表达的增加，p-Akt蛋白水平被显著上调。由此得出PIK3CA的上调可能是通过异常激活PI3K/Akt信号通路而促进胃癌的转移。在细胞凋亡方面，肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)是肿瘤坏死因子超家族成员之一,研究显示胃癌细胞对TRAIL诱导的凋亡存在耐药现象。WQ Wang等[17]研究显示程序性细胞死亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)通过抑制PI3K/Akt信号通路调节胃癌细胞对TRAIL诱导凋亡的敏感性，Akt的活性与PDCD4的表达呈负相关，并且与胃癌细胞对TRAIL的敏感性呈负相关。通过PI3K抑制剂LY294002抑制Akt活性后，促进PDCD的表达，并且促进胃癌细胞对TRAIL的敏感性。在耐药方面，Shoumin Zhu等[18]研究表明DARPP-32(dopamine and cAMP-regulated phosphoprotein)通过促进EGFR和ERBB3的相互作用及激活PI3K/Akt信号通路，促使胃癌细胞对吉非替尼耐药，提示 DARPP-32信号转导通路可能与胃癌的多药耐药相关,故DARPP-32可作为胃癌预后和临床治疗反应有潜力的预测标志物。以上研究表明PI3K/Akt信号通路阻断在胃癌治疗中起着非常重要的作用。PI3K/Akt信号通路可能是胃癌治疗的1个有效的靶点。

3 胃癌的抗EGFR治疗

鉴于EGFR及其下游信号转导通路参与胃癌细胞的增殖、侵袭和转移等生物学行为，与胃癌的发生、发展密切相关，为胃癌分子靶向治疗提供了1个靶点。目前针对EGFR为靶点的靶向药物主要包括抗EGFR单克隆抗体，代表药物有西妥昔单抗、帕尼单抗等，另一种为酪氨酸激酶拮抗剂，代表药物为吉非替尼、拉帕替尼、索拉非尼等。两类药物均能有效阻止下游受体依赖的信号转导途径，包括Ras/MAPK和PI3K/Akt信号转导途径。

3.1 抗EGFR单克隆抗体

西妥昔单抗(cetuximab)是针对EGFR细胞外结构域的人-鼠嵌合型IgG1单克隆抗体，已被批准用于转移性结直肠癌、非小细胞肺癌和头颈部肿瘤的治疗。在晚期胃癌的应用方面,目前虽无大规模的临床数据,但已有多项Ⅱ期临床试验证实西妥昔单抗的有效性。AGMT-Gastric-2[19]是一项评估奥沙利铂+伊立替康联合西妥昔单抗在晚期胃癌应用中的安全性及疗效的多中心Ⅱ期临床试验，共入组51例患者，35例可评价疗效。其中CR 1例，PR 21例，SD 7例，PD 6例。中位疾病进展时间(mTTP)24.8周，中位总生存期(mOS)38.1周。所有患者KRAS状态为野生型。表明奥沙利铂+伊立替康联合西妥昔单抗治疗晚期胃癌安全有效。C Kim等[20]开展了一项西妥昔单抗联合XELOX方案在转移和(或)复发晚期胃癌的Ⅱ期临床试验，结果显示总反应率(ORR)为52.3%，中位无进展生存时间(mPFS)为6.5个月，mOS为11.8个月。提示XELOX方案联合西妥昔单抗一线治疗转移和(或)复发晚期胃癌耐受性良好且有效。目前，如何预测西妥昔单抗的疗效及选择合适的患者是尚待解决的问题。在结肠癌中，K-ras野生型患者使用西妥昔单抗可获得较好的疗效。但是，胃癌的KRAS 基因突变率较低，文献报道<10%[21]，所以KRAS基因状态可能与西妥昔单抗对胃癌的疗效影响较小。在国内进行了西妥昔单抗联合卡培他滨和顺铂一线治疗晚期胃癌的EXTRAⅡ期临床研究，并对与方案疗效相关的生物标志进行了分析研究。研究证明EGFR表达状态与西妥昔单抗治疗胃癌临床获益无关。而EGFR基因拷贝数、血清EGF及TGF-a可能是预测本方案治疗获益的生物标志。鉴于入组的样本量较小，结果需更大样本量的研究证实。EXPANDⅢ期研究将阐释西妥昔单抗以及各种预测因子在胃癌靶向治疗中的作用，如K-ras/B-raf突变、EGFR基因拷贝数等，结果值得期待[22]。

帕尼单抗(Panitumumab)是第1个完全人源化的IgG2单克隆抗体，与西妥昔单抗相比，与EGFR具有更高亲和性。目前帕尼单抗联合表柔比星、顺铂或卡培他滨治疗围手术期胃癌的Ⅲ期临床试验REAL-3仍在进行中，中期数据尚未公布。

3.2 EGFR酪氨酸激酶抑制剂

吉非替尼(gefitinib)和厄洛替尼(erlotinib)主要用于治疗化疗耐药的晚期非小细胞肺癌患者。部分研究报道[23]吉非替尼和厄罗替尼治疗胃癌疗效欠佳。因此，多靶点药物可能是治疗进展期胃癌的新选择，临床试验也相继开展。

拉帕替尼(lapatinib)是1种直接作用EGFR1和Her-2双靶点的小分子酪氨酸激酶抑制剂，能透过血脑屏障，已被美国FDA批准用于晚期乳腺癌的二线治疗。SWOG[24]开展了拉帕替尼一线治疗晚期/转移性胃癌的Ⅱ期临床试验，共入组47例患者，4例证实PR，1例未经证实的PR，10例SD。中位治疗失败时间(TTF)为1.9个月，OS为4.8个月。生物标志物的探索性分析显示HER2基因表达，IL-8基因表达及其基因多态性，VEGF基因表达与OS相关。提示拉帕替尼作为单药治疗晚期/转移性胃癌耐受性良好，潜在的相关分子标志物需进一步验证。另外，卡培他滨+奥沙利铂联合或不联合拉帕替尼一线治疗晚期胃癌的Ⅲ期临床研究(LOGIC)也在进行之中。

总之，寻找特异性的生物标志物是目前胃癌分子靶向治疗研究工作的重点。通过检测和筛选预测标志物，可使临床医生在治疗选择上更合理有效，从而实现真正意义上的肿瘤个体化治疗。

综上所述，表皮生长因子受体及其介导的信号转导在胃癌的发生发展中发挥重要作用，故阻断酪氨酸激酶受体信号转导途径来研究抗肿瘤药物成为可能，并已取得巨大突破，如2009年ASCO会议上ToGA试验作为胃癌靶向治疗的里程碑，为我们开辟了新纪元。同时我们应认识到胃癌发病机制比较复杂，其发生、发展、转归是1个多靶点多环节调控的结果，同时细胞中信号转导机制又是一个复合的、多因素交叉的网络体系，所以针对单一靶点、单一环节的靶向治疗可能疗效有限。其次，EGFR表达水平是否与疗效相关，如何克服EGFR靶向药物的耐药性问题，如何设计最佳联合用药方案，如何确定更有效的生物靶点，筛选更特异的疗效预测指标是肿瘤分子靶向治疗中亟待解决的关键问题。随着更多靶向治疗药物研发和大样本随机Ⅲ期临床研究的开展,胃癌临床治疗希望会有突破性的进展。

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