成纤维细胞生长因子及其受体抑制剂的研究进展

杜培娟

（青岛科技大学化工学院，山东 青岛266042）

成纤维细胞生长因子受体（FGFRs）是受体酪氨酸激酶（RTKs）超家族的一员，它具有胞外配体结构域和胞内酪氨酸激酶结构域。RTKs是一大类酶联受体，有50多种类型，主要类型有表皮生长因子受体（EGFR）家族、胰岛素受体（IR）家族、血小板衍生生长因子受体（PDGFR）家族、血管内皮生长因子受体（VEGFR）家族、FGFRs家族、肝细胞生长因子受体（HGF）家族、神经生长因子受体（NGF）家族［1］等。RTKs参与胚胎及成年组织中各种生理反应的动态平衡。在癌变过程中，由于RTKs异常或致癌基因激活而导致肿瘤细胞增生和抗凋亡，这一过程称为RTKs致癌成瘾，简称为致癌成瘾［2］。由于具有致癌成瘾的癌细胞对相应的RTKs抑制剂非常敏感，所以RTKs是最受关注的抗癌药物靶标［3］。FGFRs作为RTKs超家族的一员，已成为全球制药公司开发新型抗肿瘤药物的靶标之一。

1 成纤维细胞生长因子（FGFs）及其受体（FGFRs）

1.1 FGFs

FGFs是一类由FGF基因编码的结构相关的蛋白质，其分子量一般为20～30ku［4］。FGFs家族包括23种配体，其中分泌型配体18种，分别为FGF1（aFGF）、FGF2（bFGF）、FGF3（INT2）、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7（KGF）、FGF8、FGF9、FGF10、FGF16、FGF17、FGF18、FGF19、FGF20、FGF21、FGF22和FGF23［5］。FGFs能够结合多种成纤维细胞生长因子受体（FGFRs），并与硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPGs）、Klotho家族成员等以组织特异性方式相互协调，从而促进FGFs信号的传导［6］。

1.2 FGFRs

FGFRs家族包括以下类型：FGFR1b、FGFR1c、FGFR2b、FGFR2c、FGFR3b、FGFR3c、FGFR4。它们具有共同的结构域，包括胞外免疫球蛋白样结构域和胞内酪氨酸激酶结构域［5］。FGFR1的基因在人类染色体的8p12位点编码FGFR1b和FGFR1c亚型，由于选择性剪接作用，它们在第三免疫球蛋白样结构域存在差异。FGFR2基因在人类染色体的10q26位、FGFR3基因在人类染色体的4p16.3位也是编码两种型式。在癌细胞中，人类原癌基因由于基因扩增、染色体易位和点突变等而发生活化产生FGFRs基因。FGFRs分别在癌细胞和内皮细胞中参与肿瘤的发生和血管的生成，因此，FGFRs－靶向药物会产生直接或间接的抗癌作用［7］。

2 FGFs信号的激活和传导

FGFs能够在酪氨酸激酶结构域中的关键活化环的酪氨酸残基上引发FGFRs的自身磷酸化，从而导致酪氨酸激酶结构域从非活化状态转变为活化状态［8］。FGFRs中活化的酪氨酸激酶结构域在底物结合位点沿着FGFRs结合的衔接分子逐步磷酸化其它酪氨酸残基。FGFRs的C－末端区的酪氨酸残基磷酸化能够使磷酸酯酶Cγ（PLCγ）吸纳并激活，从而催化磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）转化为甘油二脂（DAG）和三磷酸肌醇（IP3）［9］。活化的FGFR磷酸化底物2（FRS2）能够吸纳生长因子受体结合蛋白2（GRB2）适配分子。

FGFs信号可以通过FRS2和GRB2传导到Ras－促分裂原活化蛋白激酶（Ras－MAPK）或PI3激酶－蛋白激酶B（PI3K－AKT）信号通路，通过PLCγ和DAG传导到蛋白激酶C（PKC）或蛋白激酶D（PKD）信号通路，通过PLCγ和IP3传导到钙离子释放级联通路。FGFs诱导的Ras－MAPK活化参与细胞增殖，而FGFs诱导的PI3K－AKT活化参与细胞存活。Rab5小分子鸟苷三磷酸酶是一个活化的FGFRs结合分子，它能够参与Ras－MAPK信号而非PI3K－AKT信号的持续传导［10］。FGFs信号引发的靶细胞的各种反应见图1［11］。

3 FGFR抑制剂

由于FGFs信号参与肿瘤生物学的各个方面，如抗凋亡、血管生成、EMT和侵袭等（图1），FGFRs的靶向治疗已成为临床肿瘤学领域的热点，拟合于酪氨酸激酶结构域中ATP结合口袋而设计开发的小分子化合物已经用于癌症治疗。

图1 FGFs信号及其引发的靶细胞的各种反应Fig.1 FGFs Signaling and the responses of target cells

ponatinib（AP24534）、PD173074、MK－2461、brivanib alaninate、danusertib（PHA739358）、nintedanib（BIBF1120）、BGJ398（NVP－BGJ398）、dovitinib（TKI258）、AZD4547和SSR128129E是靶向FGFRs的酪氨酸激酶抑制剂（TKIs），即FGFR抑制剂，其结构式如图2所示。它们具有良好的FGFRs抑制活性，酶抑制活性的IC50基本上都在纳摩尔水平（表1）。

图2 FGFR抑制剂的结构式Fig.2 Structures of FGFR inhibitors

表1 FGFR抑制剂的酶抑制活性IC50／（nmol·L－1）Tab.1 Enzyme inhibitory activity IC50of FGFR inhibitors／（nmol·L－1）

3.1 第一代FGFR抑制剂

ponatinib（AP24534）、dovitinib（TKI258）、PD173074、danusertib（PHA739358）、MK－2461、nintedanib（BIBF1120）和brivanib alaninate（BMS582664）是靶向FGFRs和其它RTKs的第一代FGFR抑制剂。

ponatinib（AP24534）［12］是口服有效的多靶点激酶抑制剂，它能够有效地抑制FGFR1（IC50为2nmol·L－1），还可以抑制PDGFRα、FLT3和c－KIT，IC50分别为1nmol·L－1、13nmol·L－1、13nmol·L－1。由于ponatinib（AP24534）作用于表达野生型或T315I突变型BCR－ABL的CML细胞系，能够有效抑制BCR－ABL调节的信号，因此ponatinib（AP24534）在Ⅱ期临床试验阶段作为BCR－ABL抑制剂使用。目前，ponatinib（AP24534）对非小细胞肺癌的治疗也进入了Ⅱ期临床试验阶段。

dovitinib（TKI258）［13－14］是口服生物利用度好 的FGFR抑制剂，不仅能够有效抑制FGFR1和FGFR2（IC50分别为8nmol·L－1和9nmol·L－1），还能够抑制VEGFR2、FLT3、c－KIT等靶点。dovitinib（TKI258）能够抑制由FGFRs活化异常而导致的癌细胞的体外增殖，并且在临床前异种移植模型试验中诱导肿瘤消退。目前，dovitinib（TKI258）对肾癌的治疗进入了Ⅲ期临床试验，对晚期乳腺癌、子宫内膜癌、复发性多发性骨髓瘤和膀胱上皮癌的治疗进入了Ⅱ期临床试验。

PD173074［15－16］是FGFR1的ATP竞争性抑制剂，IC50约为25nmol·L－1，也能抑制VEGFR2，IC50为100～200nmol·L－1，作用于FGFR1比作用于PDG－FR和c－Src选择性高1 000倍左右。它不仅能够以剂量依赖的方式抑制FGFR1和FGFR3的磷酸化（IC50为1～5nmol·L－1），还能够特异性地抑制FGF2介导的少突胶质细胞（OL）谱系细胞的增殖、分化和MAPK激活。

danusertib（PHA739358）［17］是一种aurora kinase抑制剂，作用于aurora A／B／C时IC50为13nmol·L－1／79nmol·L－1／61nmol·L－1，研究发现其对FGFR1也有抑制作用，IC50为47nmol·L－1。danusertib（PHA739358）对难治性前列腺癌及多发性骨髓瘤的治疗进入了Ⅱ期临床试验阶段。

MK－2461［18］是一种有效的多靶点抑制剂，能有效抑制FGFR1、FGFR2、FGFR3、c－Met、Ron和FLT3，IC50分别为65nmol·L－1、39nmol·L－1、50nmol·L－1、2.5nmol·L－1、7nmol·L－1和10nmol·L－1。MK－2461明显抑制广谱肿瘤细胞系增殖，特别是针对高表达MET和FGFR2的癌细胞。

nintedanib（BIBF1120）［19］是一种有效的三重血管激酶抑制剂，对FGFR1／2／3、VEGFR1／2／3和PDGFRα／β均有抑制作用，其IC50分别为69nmol·L－1／37nmol·L－1／108nmol·L－1、34nmol·L－1／13nmol·L－1／13nmol·L－1和59nmol·L－1／65 nmol·L－1。nintedanib（BIBF1120）已用于治疗非小细胞肺癌、前列腺癌、卵巢癌及结肠直肠癌等。目前，其对宫颈癌、间皮瘤以及非小细胞肺癌等的治疗已进入了Ⅱ期临床试验阶段，对特发性肺纤维化的治疗进入了Ⅲ期临床试验阶段。

brivanib alaninate（BMS582664）［20］是BMS540215的丙氨酸前体药物，是一种ATP竞争性的RTKs抑制剂。它能够抑制FGFR1和VEGFR2的磷酸化，阻断FGF和VEGF的信号传导，从而抑制肿瘤生长。

3.2 第二代FGFR抑制剂

AZD4547、BGJ398（NVP－BGJ398）和SSR128129E是针对FGFR开发的第二代抑制剂，其对FGFR具有良好的选择性。

AZD4547［21］是一种新型的选择性FGFR抑制剂，靶向作用于FGFR1、FGFR2和FGFR3，IC50分别为0.2nmol·L－1、2.5nmol·L－1和1.8nmol·L－1，对FGFR4、VEGFR2（KDR）的抑制活性较弱，对IGFR、CDK2和p38几乎没有抑制活性。目前，AZD4547对乳腺癌及非小细胞肺癌的治疗进入了Ⅱ期临床试验阶段，对实体瘤的治疗进入了Ⅰ期临床试验阶段。

BGJ398（NVP－BGJ398）［22］是高选择性的FGFR抑制剂，作用于FGFR1、FGFR2和FGFR3，IC50分别为0.9nmol·L－1、1.4nmol·L－1、1nmol·L－1，对Abl、Fyn、Kit等靶点几乎没有抑制活性。BGJ398（NVP－BGJ398）不仅能够抑制FGFR1、FGFR2和FGFR3依赖的BaF3的细胞增殖，还抑制过量表达野生型FGFR3的癌细胞的增殖，其对复发性胶质母细胞瘤及黑色素瘤的治疗进入了Ⅱ期临床试验阶段。

SSR128129E［23］是口服效果较好、选择性较高的FGFR抑制剂，其抑制FGFR1的IC50为1.9μmol·L－1，对其它的关联RTKs无效果。在患有关节炎的小鼠身上，SSR128129E能够抑制血管生成、炎症和骨吸收，并且缓解了临床症状。在各种小鼠肿瘤模型中，SSR128129E同时抑制了原发性肿瘤的增殖和转移。

4 结语

在基于FGFRs异常激活而获得抗凋亡潜能的人类癌细胞中，抑制FGFs信号能够在抑制血管新生的同时降低癌细胞的负荷，并且FGFR抑制剂能够增强癌细胞对常规抗癌药物（如5－氟尿嘧啶、伊立替康、紫杉醇等）的敏感性。随着人们对FGFs信号网络的深入了解，以及对FGFs与FGFRs作用机制的深入研究，特异性强、治疗效果好的FGFR抑制剂将会被开发出来。采用FGFRs－靶向抗癌药物治疗肿瘤将会具有非常广阔的前景。

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