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作者:广东省人民医院 吴一龙 高红飞 李安娜
近10年来,以表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)作为IE点所代表的非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)个体化治疗,取得了极大的成功,EGFR突变的晚期NSCLC接受EGFR TKI治疗,中位总生存时间已达24~30个月。目前的研究热点在于如何克服 EGFR靶向治疗的耐药。EGFR-TKI耐药机制包括:20外显 子T790M突变、原癌基因MET扩增和过表达等。本文就 EGFR突变NSCLC中原发和继发性c-MET信号通路改变所引起的耐药研究进展进行综述。
1.HGF/c-MET 的结构
c-MET是一类具有自主磷酸化活性的跨膜受体,属于酪 氨酸激酶受体(receptor tyrosine kinases,RTKs)超家族成员。 编码该受体的基因位于7号染色体q21-31区,大小约llOkb, 包括21个外显子。c-MET受体由50kD的a链和145kD的 P 链组成的异二聚体,包括 sema(semaphorins),PSI(plexins, semaphorins,integrins), 4 IPT 重复区域(immunoglobulins,plexins, transcription factors),TM (transmembrane), JM (juxtamembrane), 和TK (tyrosine kinase)保守蛋白区域。胞外氨基末端500个 残基折叠成一个大的senrn区域,为与配体结合及受体二聚化 所必需的重要结构。PSI区域紧接在serrm区域后面,大约有 50个残基和4个二硫键,这个区域通过四个IPT区连接到跨 膜螺旋。在细胞内,c-MET受体包含一个酪氨酸激酶催化域,有4个关键的调节酶活性的酪氨酸残基,形成几个信号传导 蛋白的停泊位点,进而导致生物应答。c-MET最先是从人骨肉瘤衍生出的细胞系中分离出来的,随后发现主要是在上 皮细胞上表达。在胚胎发育和成年时期,很多器官上皮细 胞表面表达c-MET受体,包括肝、胰腺、前列腺、肾脏、肌肉和骨髓。
HGF是c-MET的唯一配体,最先作为促进肝细胞分裂的物质被发现,随后证实其和分散因子是同一种物质(scatter factor,SF),可以诱导上皮细胞分裂。HGF主要来源于间质 细胞,以旁分泌的形式作用于表达c-MET受体的上皮细胞。 编码HGF的基因位于7号染色体q21区,大小约70kb,包括18个外显子和17个内含子。HGF前体是由间质细胞分泌,由728个氨基酸残基组成的单链,在蛋白水解酶的作用下产 生活性形式,成熟的HGF是由96kDa的a链和34kDa的P 链经二硫键连接组成的异二聚体。HGF含6个结构域,分别 为氨基末端结构域、4个Kringle结构域及SPH结构域(serine proteinase homology,SPH)。HGF/c-MET 具有多种生物学功能,可以促进细胞增殖、生长、运动、分散、分化和形态发生。
2.HGF/c-MET信号通路
当c-MET与其配体HGF结合后,触发受体二聚化和转移 磷酸基,胞质中酪氨酸残基(Tyrl234、Tyr1235)可发生自身磷 酸化,从而激活c-MET胞质内蛋白激酶结构域中酪氨酸激酶 (phosphotyrosine kinase,PTK),激活的 PTK 可引起 c-MET 竣基 末端酪氨酸(Tyrl349、Tyrl356)的自身磷酸化。c-MET激活 招募衔接蛋白Gabl和Grb2、激活Shp2、Ras和ERK/MAPK, 细胞质中的多种效应蛋白募集到磷酸化的羧基末端并被快 速磷酸化,最后激活细胞内多种信号通路,如phosphoinositide 3-3-kinase (PI3K)/AKT、Ras-Rac/Rho、mitogen-activated protein kinase (MAPK)及Stat3通路等,促进细胞变形、增殖、抗凋 亡、细胞分离、运动和侵袭。
正常的HGF/c-MET信号通路在不同细胞、不同分化阶段 参与多种生理过程,如胚胎发育过程中控制细胞的迁移,组织 损伤后的修复等。c-MET表达的异常调节有过表达、组成的激酶激活、基因扩增、通过HGF旁分泌和自分泌激活、c-MET突 变以及后继的改变。虽然在大部分肿瘤中c-MET扩增的发 生率一般较低(<1%),但是NSCLC的发生率可达2%~4%,c-MET基因扩增,导致蛋白过表达和激酶激活。到目前为止, HGF/c-MET通路最常见的失调机制是过表达,可通过c-MET 基因扩增或者通过扩增依赖性途径提高c-MET表达水平。 c-MET过表达的肿瘤中,c-MET可以不依赖HGF被激活。异常的HGF/c-MET信号通路在肿瘤发生发展中起非常重要 作用,能诱导肿瘤的生长、侵袭和存活。
3.HGF/c-MET信号通路的异常
3.1 c-MEr 突变
c-MET突变激活激酶或者使激酶对刺激髙度反应,改变 活化程度或者蛋白有效降解,进而延长生物化学信号的持续 时间。突变可以发生在胞外和胞浆区域。在遗传性 乳头状肾癌中第一次发现c-MET激酶区突变。对肺癌和 其他实体瘤外显子的系统性分析显示cMEr突变主要发生在 sema和JM区域。
sema区域突变
c-MET的胞外sema区由外显子2编码,为HGF结合提供 特定的位点。突变分析显示该区域是受体激活和二聚化所必需的。7%胸膜间皮瘤发生该区域突变(N375S、M431V和 N454I),但是这些突变在细胞恶性转化中的作用仍不详。研究报道肺癌sema区域种系存在突变,例如,在亚裔和 高加索肺癌患者中检测到N375S突变,但是在非裔美国肺癌 患者中没有发现该突变。在肺癌,N375S更常见于鳞癌而非腺癌或大细胞癌。sema区域突变导致c-MET与HGF亲和力不同,体外研究显示N375S突变可能导致对MET抑制剂耐药。
JM区域突变
JM区域具有特征的功能获得性突变是受体酪氨酸激酶 FLT3。FLT3出现在大约20%急性髓性白血病患者中,可以调节FLT3激酶的催化活性。在急性髓性白血病中发现 c-MET的JM区域T992I突变,尽管急性髓性白血病的发生通常与JM区域c-MET突变可能无关。JM区域c-MET突变 的Rottweiler狗发生癌症的风险增加。74% Rottweiler狗携带 功能获得的MET G966S种系突变,更容易发生淋巴瘤、骨肉瘤和组织细胞肉瘤等恶性肿瘤。一些JM区域突变加快人恶性肿瘤的形成而不是完全转化为恶性肿瘤。例如c-MET- T992I突变和MET激酶激活不完全相关,然而,无胸腺的裸鼠 接种表达C-MET-T992I的NIH3T3细胞系比c-MET野生型细胞系更快发生恶性肿瘤。除了 T992I突变外,在126例肺 腺癌患者中发现R970C和T992A种系突变,可能与肺癌发生有关。SCLC组织样本和细胞系的突变分析显示JM区域 发生R970C,T992I和S1040P突变。R970C突变出现在非裔 美国人和高加索肺癌患者中,但罕见于非亚裔患者。体外实验显示这些改变促进肺癌发生、细胞迁移和c-MET蛋白磷酸化。活性氧(reactive oxygen species,ROSs)水平增加可能 和R970C和T992I改变相关。很多肿瘤细胞中R0S来源于线粒体,传导癌症信号通路,促进基因组不稳定。
激酶区域突变
c-MET激酶区域活化是信号传导和生物应答所必需的。c-MET激酶区域突变并不常见,并且大部分c-MET激酶区域的激活突变发生在散发的乳头状肾癌(体细胞)和遗传性乳头状肾癌(种系)中。这些突变导致c-MET激酶活性增加,促进细胞运动和肿瘤转移。尽管很多研究致力于发现编码 c-MET基因所有外显子的其他突变,但是可以推测小分子酪氨酸激酶抑制剂如BCR-ABL和其他激酶诱导治疗的使用可能导致c-MET激酶区域的再次突变。
3.2 c-MET基因扩增
c-MET基因扩增可以激活c-MET受体。10%~20%人胃癌细胞中检测到c-MET基因扩增,1'扩增显示出对 MET抑制剂治疗敏感。
断裂-融合-桥接(breakage-fusion-bridge,BFB)机制被 认为是导致c-MET基因扩增的主要原因[3。在NSCLC中, c-MET基因扩增和paxillin表达显著相关,而paxillin是一种局灶吸附蛋白参与细胞骨架功能的调节。因为c-MET基因 扩增使得细胞出现恶性转化,可以想象c-MET基因扩增可能 导致其他癌基因转化的肿瘤出现治疗耐药。研究证实c-MET 基因扩增是EGFR突变肺癌对EGFR小分子抑制剂耐药的机制。
3.3 C-MET蛋白过表达
c-MET过表达可以导致肿瘤形成。升高的c-MET蛋白 水平和c-MET信号通路的功能激活可以转化正常成骨细胞。 体外研究发现,c-MET过表达导致人成骨细胞转化为骨肉瘤细胞,体内产生骨肉瘤样疾病。肝细胞过表达c-MET可以诱导转基因鼠发生肝细胞肝癌。Ichimura等研究发现 c-MET过表达出现在38.5% (20/52)鳞癌,72.3% (34/47)腺癌以及研究的全部11种NSCLC细胞系中。与邻近正常肺 组织相比,NSCLC中c-MET蛋白表达水平通常升高2-10倍, HGF水平升高10-100倍。许多蛋白质和c-MET蛋白表达相关,在神经内分泌肿瘤中,下游靶点paxillin和转录因子 Pax5与c-MET和/或磷酸化c-MET共同表达。在肺癌易 感性和肿瘤发展中,并不需要HGF和c-MET同时表达异常。HGF转录调节了解得很少,但是已经发现增加c-MET表达的几个关键因素,例如缺氧可以诱导c-MET表达,并且增加依赖HGF的侵袭性在结直肠癌中,c-MET表达上调可能是Wnt信号通路调控的早期事件气转录激活因子的Pax家族成员是调节c-MET蛋白表达的重要因子。在肢体肌肉发育过程中,Pax3和Pax7通过独特的机制调节c-MET表达。在肺癌,PAX5表达于SCLC,而PAX8表达于NSCLC在 SCLC中,PAX5是c-MET的转录因子,并且在细胞核中发现激活的c-MET。可能有组织和谱系特异的其他因子调节 c-MET表达。
检测c-MET蛋白表达的方法是免疫组织化学染色 (immunohistochemistry,IHC)。随着使用IHC染色的强度标准 不同,文献报道的MET表达率不同。一种IHC染色的方法 分为0-3。根据染色阳性的肿瘤细胞百分比,染色程度计分 0~100%,最终得分是这两种计分的和。肿瘤组织最终计分认为是阴性,得分>3认为是阳性。Sun等报道在非选择 性的 NSCLC (n=183)中,c-MET 阳性率为 67.2% [43]。Huang 使用H-SCore系统染色计分方法半定量分析c-MET免疫反应 性。染色强度得分和之前的文献描述相同,但是每个强度阳 性百分比用百分率计算。H-score是强度得分和得分百分率的乘积,得分范围0~300。结果显示NSCLC (n=120)中,c-MET 过表达的发生率为51%。
4. c-MET 与 EGFR-TKI 耐药
EGFR-TKIs巳经成为EGFR突变的NSCLC患者一线标准治疗,延长了患者无进展生存期(Ptogression-Free-Survival, PFS), 改善了患者生活质量。但几乎所有的EGFR突变患者最终会对EGFR-TKIs治疗产生获得性耐药。
4.1 c-MET与EGFR-TKI获得性耐药
EGFR-TKIs获得性耐药的主要机制有EGFR-T790M突 变、c-MET基因扩增或者表达,其中c-MET基因扩增占5%~ 22%。 Engelman等认为,EGFR突变型肺癌细胞依赖 于其自身激活的、通过ErbB3介导的PI3K/Akt信号通路而增殖并成瘾;Gefitinib诱导的细胞凋亡通过下调该通路而实 现。该研究组构建了一株开始对Gefitinib敏感但暴露在递增 浓度的Gefitinib 6个月后产生了耐药克隆的细胞株。他们发 现这一耐药归因于c-MET原癌基因的扩增,对c-MET通路的 抑制可恢复其对Gefitinib的敏感性;同样,c-MET扩增导致的 Gefitinib耐药通过以ErbB3介导的PI3K的持续激活,从而绕 过了 Gefitinib作用的靶点EGFR。为了确认相关发现的临床意义,他们进一步分析了18例Gefitinib /Erlotinib获得性耐药 患者的肿瘤标本,22%(4 /18)的患者检出c-MET扩增。在获取服药前后配对肿瘤标本的8个病人中,2例患者治疗前并 不存在的c-MET扩增在,但出现在Gefitinib /Erlotinib获得性耐药之后。
4.2 C-MET与EGFR-TKI原发性耐药
Benedettini等检测EGFR突变的NSCLC患者在使用 EGFR-TKI治疗前c-MET状态,10例EGFR突变的患者中 有2例肿瘤中检测到c-MET蛋白表达和磷酸化,对随后的 EGFR-TKI治疗疗效差,表现为对EGFR-TKI原发耐药。该研 究表明EGFR突变NSCLC患者在接受EGFR-TKI治疗前存在c-MET激活,c-MET可能涉及EGFR-TKI原发耐药机制。Turke等使用高流通量的FISH分析细胞系和患者c-MET状态,结果发现在接受EGFR-TKI治疗前已经有c-MET扩增的 细胞亚群存在。在接受EGFR-TKI治疗前或者对EGFR -TKI 产生获得性耐药前,EGFR和c-MET可能协同促进肿瘤形成,HGF加速c-MET扩增的发展。c-MET扩增在EGFR突变肺 癌激活ERBB3/ PI3K/ AKT信号通路从而导致对EGFR-TKI 治疗耐药。HGF激活c-MET通过GAB1信号通路也导致耐 药的发生。不管是c-MET扩增还是自分泌的HGF导致的 EGFR-TKI耐药,都可以通过联合抑制EGFR和c-MET来克 服。c-MET激活的EGFR突变NSCLC可能从早期的联合抑制EGFR和c-MET治疗中获益。单纯抑制c-MET或EGFR 都不足以完全阻断EGFR-TKI耐药细胞系的信号传导。
总之,c-MET扩增通过激活EGFR非依赖的HER-3以及下游PI3K/AKT下游信号通路的磷酸化促进细胞对EGFR- TKI原发或继发耐药,而抑制c-MET阻断HER-3/PI3K/AKT 激活,可以恢复EGFR-TKI的敏感性。需要一种新的方法来治疗EGFR-TKI获得性耐药,也要识别未接受EGFR-TKI治疗前就已经携带c-MET扩增的EGFR突变NSCLC,这些患者可能从起始的联合抑制c-MET和EGFR的治疗中获益。
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