HER2/neu和基于HER2/neu乳腺癌治疗的研究进展

HER2/neu和基于HER2/neu乳腺癌治疗的研究进展

安静，符兆英*

(延安大学医学院，陕西延安716000)

摘要：HER2/neu是表皮生长因子受体家族的一个成员，该基因的扩增或过表达在近30%的乳腺癌的发生发展和转移中起着重要的作用，也是乳腺癌预后判断的一个重要的生物标志物、更是乳腺癌分子靶向治疗的一个重要靶标。近年来，针对HER2/neu蛋白已经研制出了多种有效的药物，最主要的和已经进入临床应用的是针对HER2/neu蛋白的单克隆抗体类药物。HER2/neu阳性的乳腺癌经联合治疗后，85%的患者的存活期可以达到5年以上。本文介绍了HER2/neu基因与蛋白及其作用通路，简介了HER2/neu的检测，重点介绍了以HER2/neu为靶标的单克隆抗体类药物治疗。

关键词：HER2/neu；乳腺癌；表皮生长因子受体；单克隆抗体

中图分类号：R73；R97

通讯作者：*符兆英(1968—)，男，教授，硕士生导师，研究方向为肿瘤分子生物学与肿瘤免疫学。Email:yadxfzy@yau.edu.cn

[收稿日期2014-08-12；责任编辑赵菊梅]

HER2/neu and its research progress in breast cancer treatment

ANJing,FUZhao-ying*

(Medical College of Yanan University,Yanan 716000,China)

Abstract：HER2/neu is a member of the epidermal growth factor receptor family;its gene amplification or overexpress plays an important role in the development and metastasis of about 30% of breast cancers.Therefore,it is an important biological marker of breast cancer prognosis, especially an important target of breast cancer treatment.In recent years,a variety of effective medications have been developed targeting the HER2/neu protein, the most important of which has entered into clinical application being monoclonal antibody drugs against HER2/neu protein.

Key words：HER2/neu; Breast cancer; Epidermal growth factor receptor; Monoclonal antibody

HER2(Human epidermal growth factor receptor 2)是表皮生长因子受体家族(EGFR)的一个成员。HER2亦被称为HER2/neu，Neu，CD340或p185，人类基因组组织基因命名委员会(HGNC)提供的官方名称是ErbB2(来自avian erythroblastosis oncogene B)。本文采用了HER2/neu这个名称，这也是大多数论文使用的名称。HER2/neu基因的扩增或过表达见于20-30%的乳腺癌患者，在侵袭性类型乳腺癌的发生发展中起着重要的作用，是乳腺癌预后不良的一个指标[1-2]。近年来，HER2/neu基因或蛋白已经成为乳腺癌患者预后判断的一个重要的生物标志物和分子靶向治疗的重要靶标，针对HER2/neu蛋白的单克隆抗体类药物的临床应用已经使乳腺癌患者的生活质量和存活率大为改进和提高[3-4]。

1HER2/neu基因与蛋白及其作用通路

HER2/neu原癌基因位于人类17号染色体的长臂(17q12)。HER2的命名是因为它与已经发现的人类表皮生长因子受体HER或HER1有类似的结构；Neu的名称是因为它起初发现自一种啮齿动物胶质母细胞瘤细胞系，一种神经肿瘤；ErbB2的命名是因为其与禽类红细胞增多症致癌基因B(ErbB)的相似性。表皮生长因子受体的致癌基因后发现代码。基因克隆表明，HER2、Neu和ErbB2都由同一直系同源基因(ortholog)编码[5]。EGFR家族的蛋白包括四种膜结合的受体酪氨酸激酶。除HER2/neu外，该家庭的其他成员是ErbB1、ErbB3和ErbB4。这四种膜结合蛋白均包含细胞外配体结合域、跨膜域和胞内域，其胞外域可以与多种信号分子相互作用并表现出配体依赖性结合和配体非依赖性结合两种活性。HER2/neu蛋白可以与该家族的任何其他三个受体形成异二聚体，是EGFR家族中最易与其他受体形成二聚的成员[6]。二聚化作用引起受体胞内域酪氨酸残基的自身磷酸化从而启动多种信号转导途径或通路。HER2/neu的胞外域没有配体结合部位，但过表达的HER2/neu可以自行形成二聚体而激活细胞内的信号转导途径。ErbB3的胞外域能结合配体，但胞内域很短不能激活细胞内的信号转导途径。HER2/neu与ErbB3的相互结合可以起互补作用。

尽管在许多乳腺癌患者可以发现HER2/neu的过表达，并标志着肿瘤的高侵袭性和预后较差，但是HER2/neu引起肿瘤发生发展和侵袭转移的机制并没有完全明了。已经发现的由HER2/neu活化的信号转导途径包括：丝裂原活化的蛋白激酶(MAPK)通路，磷酸肌醇3激酶(PI3K/Akt)通路，磷脂酶Cγ通路，蛋白激酶C(PKC)通路和信号转导和转录激活子(STAT)通路[7]。通过ErbB家族受体活化的这些信号通路都是促进细胞增殖和抑制细胞凋亡的通路，因此，正常情况下它们在体内都受到严密的调控，以防止细胞不受限制地生长。最近的研究发现，HER2/neu通过E2F转录活化因子介导癌症的发生发展和侵袭转移，E2F是哺乳类调节基因转录的因子，参与细胞周期和DNA合成的调节。E2F1、E2F2和E2F3a是活化性转录因子，另外6种，包括E2F3b、E2F4-E2F8是抑制性转录因子。这些研究人员发现，E2F1或E2F2的缺失能显著性地降低肿瘤的转移性，E2F2敲除后循环系统中的肿瘤细胞明显减少[8]。

2HER2/neu与乳腺癌和其他肿瘤的关系

HER2/neu基因在大约25-30%的乳腺癌患者呈扩增或过表达[4，9]，HER2/neu基因及其蛋白产物的过表达与肿瘤的复发和不良的预后密切相关[10]。在一些生长因子的作用下，HER2/neu作为一种表皮生长因子受体能引起细胞生长和分裂。如果没有生长因子的作用，HER2/neu本身通常不引起细胞生长和分裂；但是如果HER2/neu过表达则可不需生长因子的刺激而形成二聚体并激活细胞信号转导途径和引起细胞生长和分裂；这些是设计针对HER2/neu的分子靶向治疗的基础，针对HER2/neu的药物能够阻断生长因子与HER2/neu的结合或阻止HER2/neu形成二聚体[11]。除了乳腺癌外，现在已在多种肿瘤中发现了HER2/neu基因的扩增或过表达，包括食道癌、胃癌、肺癌、前列腺癌、卵巢癌、子宫颈癌和某些类型的子宫癌[12-14]。

在人类17号染色体长臂HER2/neu基因的旁边，有生长因子受体结合蛋白(Growth factor receptor-bound protein 7，GRB7)的基因。在乳腺癌，这两个原癌基因在大多数时候是共扩增的。GRB7是一种SH2域接头蛋白(adaptorprotein)，能与多种受体酪氨酸激酶(包括HER2/neu)作用，并将它们与Ras原癌基因产物连接[15-16]。除了乳腺癌外GRB7还在睾丸生殖细胞癌、食道癌和胃癌中过表达。HER2/neu蛋白已被证明在细胞膜上形成簇状，这可能在肿瘤的发生中发挥作用[17-18]。已经发现，HER2/neu有多种不同的结构改变，后者引起配体非依赖性的受体激活，这种情况没有受体的过度表达。此外还发现，一些肿瘤携带HER2/neu跨膜结构域序列的点突变。在跨膜结构域中用缬氨酸替换谷氨酸会导致该蛋白质在缺乏配体的情况下形成组成性二聚体。

3HER2/neu的检测

检测HER2/neu的目的对乳腺癌患者进行预后评估，并确定是否适合用曲妥珠单抗(trastazumab)进行治疗。有一点必须明确，即曲妥珠单抗疗法仅限于HER2/neu阳性的个体，因为该药很昂贵并且有心脏毒性[19]。对HER2/neu阴性的肿瘤，用曲妥珠单抗进行治疗不仅没有效果，还会带来副作用和其他损失。HER2/neu的检测通常用活检样本进行，活检样本可由细针穿刺、芯针吸活组织、真空辅助乳房活检或手术切除等方式获得，检测的方法通常用免疫组织化学测定HER2/neu蛋白存在于样品中的量，或者用荧光原位杂交(FISH)测量样品中的HER2/neu基因拷贝数。

HER2/neu的细胞外结构域可以从肿瘤细胞的表面脱落并进入血液循环，所以可用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定血清中的HER2/neu，这种方法比活检组织检测HER2/neu的侵入性显然要少得多；而且有研究认为脱落并进入血液循环的HER2/neu比乳腺癌组织中的HER2/neu更能反映患者病情的进展或复发情况，因此血清中HER2/neu的测定目前正在被广泛地研究[20]。目前为止的研究发现，血清中HER2/neu浓度的改变可以预测机体对曲妥珠单抗治疗的反应，然而，这种检测方法是否能够确定曲妥珠单抗的治疗资格尚不明确[21-22]。许多研究显示，在乳腺癌原发肿块被切除后，血清中HER2/neu的检测能早期并准确地反映肿瘤的复发与转移情况，特别是对于HER2/neu阳性的乳腺癌[20]。

4针对HER2/neu的乳腺癌治疗研究进展

4.1针对HER2/neu的单克隆抗体治疗

HER2/neu是研制单克隆抗体治疗乳腺癌的一个重要的靶标分子。目前国际上已有两种针对HER2/neu的单克隆抗体被广泛用于HER2/neu阳性乳腺癌的治疗，可以单独应用或与化疗药联合应用。

第一种单克隆抗体是曲妥珠单抗，商品名赫赛汀(Herceptin)是一种人源化的针对HER2/neu的IgG1类单克隆抗体，于1998年被FDA批准用于转移性乳腺癌的治疗，2006年又被FDA批准用于HER2/neu阳性早期乳腺癌的治疗。曲妥珠单抗主要通过结合于HER2/neu胞外域的第IV个区域而阻止HER2/neu相互结合形成二聚体，从而抑制HER2/neu介导的细胞信号转导，抑制癌细胞生长或诱导细胞凋亡；曲妥珠单抗与HER2/neu结合后还可通过抗体依赖性的细胞介导的细胞毒效应(ADCC)而杀伤癌细胞；对有HER2/neu过表达的癌症治疗有效[23]。曲妥珠单抗结合HER2/neu阻断细胞信号转导途径后的一个重要下游效应是提升细胞周期蛋白依赖性激酶抑制物p27的水平，p27进入细胞核而发挥作用。p27能与细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶的复合体结合并抑制其作用从而阻止细胞周期进展、抑制细胞增殖，所以被认为是一种肿瘤抑制蛋白[24-25]。研究发现，对早期阶段的HER2/neu阳性乳腺癌患者，曲妥珠单抗能使术后复发的绝对风险降到9.5%，使死亡的绝对风险降到3%，此外曲妥珠单抗还能使晚期HER2/neu阳性乳腺癌患者的存活期延长。曲妥珠单抗的主要副作用是心脏毒性，绝对风险为2.1%，但停药后即消失。

另一种单克隆抗体是帕妥珠单抗(Pertuzumab)，商品名Perjeta，也是一种人源化的针对HER2/neu的单克隆抗体。帕妥珠单抗能与HER2/neu胞外域的第II个区域结合而阻止HER2/neu与其他HER受体如ErbB3结合形成二聚体，从而可减缓肿瘤细胞的增殖[26-27]。帕妥珠单抗已于2012年6月被FDA批准与曲妥珠单抗联合使用用于乳腺癌或其他肿瘤的治疗。曲妥珠单抗单独使用治疗乳腺癌一年以后，多数患者会出现对曲妥珠单抗的耐药性，耐药的机制尚未完全明了，但一个重要机制是HER2/neu与ErbB3结合形成二聚体而激活信号转导途径；而帕妥珠单抗与曲妥珠单抗的联合使用可以起到互补作用而克服或减少耐药性，因帕妥珠单抗能阻止HER2/neu与ErbB3形成二聚体。

4.2针对HER2/neu的其他治疗

NeuVax是由Galena生物制药公司新研制的一种以肽链为基础的免疫治疗药物，属于治疗性疫苗，可引导机体自身的杀伤性T细胞靶向和破坏术后残余的HER2/neu阳性的癌细胞，防止或推迟乳腺癌的复发。NeuVax由E75合成肽组成，最早分离于HER2/neu原癌基因与免疫佐剂粒细胞巨噬细胞集落刺激因子的结合。NeuVax的临床2期试验有200名乳腺癌患者参与、持续了5年，2期临床试验结果显示，NeuVax治疗HER2/neu阳性的乳腺癌有效并安全，现在NeuVax已被FDA批准进入有700名乳腺癌患者参与的临床3期试验[28]。

HER2/neu的表达是通过雌激素受体信号转导通路调节的。通常，生理性的雌二醇和药物他莫昔芬(Tamoxifen)通过与雌激素受体的作用而下调HER2/neu的表达。研究发现，与ER-/HER2+(ER表示雌激素受体)的乳腺癌患者相比，ER+/HER2+患者从抑制PI3K/AKT/mTOR信号分子通路的药物(HER2/neu作用的信号转导途径包括PI3K/AKT/mTOR通路)获益更多[29]。然而，当核受体共激活物3(nuclear receptor coactivator 3，NCOA3)的比例超过辅阻遏物PAX2(paired box gene 2)时，在他莫昔芬存在的情况下HER2/neu的表达被上调，从而导致了他莫昔芬耐药的乳腺癌[30-31]。NCOA3是一种转录共激活蛋白，亦被称为AIB1(amplified in breast 1)通过辅助核受体而上调基因表达。NCOA3蛋白具有几个核受体结合域，并具有内在的组蛋白乙酰基转移酶活性。NCOA3经配体活化的核受体而被招募到转录部位，通过使组蛋白乙酰化而使转录易于进行。PAX2蛋白是转录因子家族的一个成员，对转录有抑制作用。AIB1与PAX2的比值决定他莫昔芬治疗乳腺癌的有效性[32]。HER2/neu的过表达还可以通过扩增其它基因而抑制，目前正在进行研究以发现哪些基因可能有这种预期的效果。

4.3曲妥珠单抗-Emtansine

曲妥珠单抗-Emtansine(Trastuzumab Emtansine)又名T-DM1(Trastuzumab-DM1)，商品名Kadcyla，属一种抗体-药物偶联物(antibody-drug conjugate)，抗体与药物通过硫醚键共价偶联[33]。曲妥珠单抗-Emtansine是最新上市的一种针对HER2/neu的单克隆抗体与细胞毒性药物结合的药物，于2013年被FDA批准上市用于HER2/neu阳性的转移性乳腺癌的治疗，特别是对曲妥珠单抗耐药的乳腺癌患者的治疗[34]。Emtansine又名DM1，是maytansine(一种天然抗肿瘤药物，本身毒性太大而不能用于治疗)的衍生物，进入细胞后能起细胞毒作用。曲妥珠单抗-Emtansine通过两种机制发挥治疗作用。第一种是曲妥珠单抗与HER2/neu结合本身的作用，如前述。第二种是依赖于Emtansine的作用；曲妥珠单抗-Emtansine与癌细胞上的HER2/neu结合后，被内化而进入细胞，Emtansine是一种微管稳定剂和抗有丝分裂因子，与微管结合后阻断细胞分裂，最终导致癌细胞死亡[35-36]。

5结语

恶性肿瘤过去一直被认为是不治之症，但是，目前这种观点已经或正在逐渐被改变，因为有些类型的恶性肿瘤并非不治之症。就HER2/neu阳性的乳腺癌而言，在手术去除肿块后再加上靶向药物或/和化疗药物的联合应用，患者的预后并不很差。在英格兰，85%的被诊断为乳腺癌的患者的存活期在5年以上。尽管有些患者对已有的单克隆抗体类靶向药物产生耐受，但是随着耐药机制的发现，相应的新的药物亦在不断出现。

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