非小細胞肺癌與它的靶點和抑制劑介紹
圖 1. LUAD 和 LUSC 常見的遺傳突變[1]
EGFR 突變
EGFR (表皮生長因子受體) 是一種跨膜糖蛋白，具有細胞外配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域和細胞內(nèi)酪氨酸激酶 (TK) 結(jié)構(gòu)域。EGFR 在結(jié)合特異性配體 (例如表皮生長因子) 后，受體 TK 活性激活，導(dǎo)致 EGFR 細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域自磷酸化，從而觸發(fā)下游信號級聯(lián)轉(zhuǎn)導(dǎo)，包括 Ras/Raf/MAPK、PI3K/AKT/mTOR 和 STAT 途徑。在大多數(shù) NSCLC 中，EGFR 存在過表達或者突變的現(xiàn)象，而 EGFR 突變又多發(fā)生在 EGFR TK 結(jié)構(gòu)域中。在 TK 結(jié)構(gòu)域突變中，85-90% 的突變是第 19 外顯子的氨基酸缺失 (ex19del) 和第 21 外顯子上 L858R 突變。這些發(fā)現(xiàn)為靶向 EGFR 提供了方向。
圖 2. EGFR 突變與耐藥機制 (I 代表與耐藥相關(guān)的突變，II 代表與藥物敏感性相關(guān)的突變)[4]
第一代 EGFR 酪氨酸激酶抑制劑 (EGFR-TKI) Gefitinib (吉非替尼)、Erlotinib (厄洛替尼) 能選擇性、可逆地與 EGFR 結(jié)合，抑制 ATP 與 TK 結(jié)構(gòu)域的結(jié)合，從而發(fā)揮作用。但很快就出現(xiàn)了對 Gefitinib 和 Erlotinib 耐藥的情況，研究表明，EGFR 第 20 外顯子上的 T790M 突變是主要的耐藥原因。于是有了第二代 EGFR TKI，如 Afatinib (阿法替尼)。Afatinib 與 EGFR、HER2 和 ErbB4 共價結(jié)合，不可逆地抑制受體酪氨酸激酶活性。同時，Afatinib 對 EGFR ex19del 缺失和 L858R 常見突變有效，而對 T790M 獲得性耐藥突變的效果不理想。靶向 EGFR 突變的 “戰(zhàn)斗” 到這里似乎要結(jié)束了，但不可逆抑制劑的方向顯示出了新的希望。第三代 EGFR TKI，如 Osimertinib (奧斯替尼) 出現(xiàn)了，并已開發(fā)成為不可逆的 T790M 抑制劑。Osimertinib 通過共價結(jié)合 EGFR 的半胱氨酸位點，不可逆地抑制 EGFR 的一些突變形式，包括 L858R、ex19del 和含有 T790M 的雙重突變。但結(jié)果卻是禍福難料，隨后發(fā)生的 EGFR C797S 突變又對 Osimertinib 產(chǎn)生了抗性。
盡管如此，“戰(zhàn)斗”仍沒有結(jié)束。第四代抑制劑 EAI045 是一種靶向 EGFR T790M 和 C797S 突變體的變構(gòu)抑制劑，能夠克服 T790M 和 C797S 的耐藥性突變，不過目前只有與 Cetuximab 聯(lián)合使用才有效，因此 EAI045 還需要進一步研究。
| 經(jīng)典的 EGFR 抑制劑 | |
| 第一代抑制劑 | |
| Gefitinib | 選擇性和有口服活性的 EGFR TKI，IC50 為 33 nM; FDA approved |
| Erlotinib | 直接作用的 EGFR TKI，對人 EGFR 的 IC50 為 2 nM; FDA approved |
| Icotinib | 選擇性的 EGFR TKI，IC50 值為 5 nM；也抑制突變型 EGFR L858R，EGFR L858R/T790M，EGFR T790M 和 EGFR L861Q; NMPA approved |
| 第二代抑制劑 | |
| Afatinib | 是不可逆的 EGFR 家族抑制劑，抑制 EGFR WT，EGFR L858R，EGFR L858R/T790M 和 HER2的 IC50 分別為 0.5 nM，0.4 nM，10 nM 和 14 nM; FDA approved |
| Dacomitinib | 特異的，不可逆的泛 ErbB TKI，作用于 EGFR，ErbB2 和 ErbB4 的 IC50 分別為 6 nM，45.7 nM 和 73.7 nM; FDA approved |
| 第三代抑制劑 | |
| Osimertinib | 不可逆和突變選擇性的 EGFR TKI，抑制 EGFR L858R 和 EGFR L858R/T790M 的 IC50 分別為 12 和 1 nM; FDA approved |
| Olmutinib | 具有口服活性的，不可逆的第三代 EGFR TKI，抑制 EGFR Exon 19 deletion (IC50=9.2 nM) 和 EGFR L858R/T790M (10 nM); MFDS approved |
| 第四代抑制劑 | |
| EAI045 | 突變體 EGFR 的第四代 EGFR TKI，聯(lián)合 Cetuximab 對 EGFR L858R/T790M 和 L858R/T790M/C797S 誘導(dǎo)的小鼠肺癌模型有效 |
另外，EGFR 獲得性耐藥突變的生物機制對發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物和藥物靶標(biāo)非常重要。除了上述提到的 EGFR 本身的基因修飾 (如 T790M、C797S) 外，還存在其他的耐藥機制，如替代途徑激活和組織學(xué)/表型轉(zhuǎn)化。替代途徑激活如 MET 擴增，HER2 擴增，PIK3CA 突變，BRAF 突變等。組織學(xué)轉(zhuǎn)化如肺腺癌 (LUAD) 向鱗狀細胞癌 (SCC) 或小細胞肺癌 (SCLC) 的組織學(xué)轉(zhuǎn)化；表型轉(zhuǎn)化如上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 (EMT)，下圖是已知的 EGFR 獲得性 Osimertinib 耐藥的機制示意圖。
圖 3. 抗 Osimertinib 機制示意圖[7]
ALK 重排ALK (間變性淋巴瘤激酶) 是胰島素受體酪氨酸激酶家族的成員，由 2 號染色體上 (2p23) 的 ALK 基因編碼。ALK 的致癌激活發(fā)生在多種惡性腫瘤中。在大多數(shù)情況下，ALK 會由于染色體重排而異常激活。在 NSCLC 中，最常見的為 ALK 基因與 EML4 基因倒位形成 EML4-ALK 融合基因。這種融合導(dǎo)致 ALK 的異常表達以及 ALK 酪氨酸激酶和下游信號通路的組成性激活，最終發(fā)展成癌細胞不受控制的增殖和存活。另外，ALK 重排還具有排他性，如 ALK 發(fā)生重排時，EGFR 和 KRAS 一般不發(fā)生突變。
Crizotinib (克唑替尼) 是一種具有口服活性的多靶點的 TKI，對 MET、ALK 和 ROS1 具有抑制作用。但不幸的是，隨后也了出現(xiàn)對 Crizotinib 耐藥性的情況。產(chǎn)生耐藥機制的原因主要有兩類，一類是通過靶標(biāo)的基因突變介導(dǎo)的，讓 Crizotinib 不能與對應(yīng)的活性位點結(jié)合，如常見的 ALK “關(guān)守”(Gatekeeper) 突變 (L1196M 和 C1156Y)；另一類機制是通過激活參與下游信號傳導(dǎo)的替代途徑 (或旁路) 介導(dǎo)的，即繞過了 ALK 信號傳導(dǎo)途徑。此外，研究表明 ALK 陽性復(fù)發(fā)通常涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而 Crizotinib 的 CNS 滲透性較差，這可能也是其中的一個原因。
因此，接下來開發(fā)的 ALK 抑制劑不僅需要增強抗 ALK 活性，還需要克服 Crizotinib 耐藥突變并改善 CNS 滲透性。針對 ALK 的第二、三代抑制劑包括 Ceritinib、Alectinib、Brigatinib 和 Lorlatinib 等。
| 經(jīng)典的 ALK 抑制劑 | |
| 第一代抑制劑 | |
| Crizotinib | 具有口服活性的，選擇性的 ALK 和 c-Met 抑制劑，IC50 分別為 20 和 8 nM；也是 ROS1 抑制劑; FDA approved |
| 第二代抑制劑 | |
| Ceritinib | 選擇性、有口服活性的， ATP 競爭性的 ALK TKI，IC50 為 200 pM; 有效地抑制 ROS1 融合; FDA approved |
| Alectinib | 有效，選擇性和口服的 ALK 抑制劑，其 IC50 為 1.9 nM，抑制 ALK F1174L 和 ALK R1275Q; FDA approved |
| Brigatinib | 具有口服活性的 ALK 抑制劑，包括抑制一些對 ALK 產(chǎn)生抗性的突變體; FDA approved |
| 第三代抑制劑 | |
| Lorlatinib | 具有口服活性，選擇性，腦滲透性的 ROS1/ALK 抑制劑；對于 ROS1，野生型 ALK 和 ALK L1196M 的 Ki 分別為 <0.025 nM，<0.07 nM 和 0.7 nM; FDA approved |
KRAS 是酪氨酸激酶受體 (包括 EGFR) 下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子。而突變的 KRAS 可以在沒有 EGFR 信號傳導(dǎo)的情況下，自動激活 Raf/MEK/ERK、PI3K/AKT/mTOR 和 RalGEF/Ral 途徑，使惡性腫瘤進一步發(fā)展。反過來，突變的 KRAS 也就會使上游的 EGFR 靶向藥物無效。在 NSCLC 中，KRAS 突變體最常見的突變是 G12C。而 KRAS 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性阻礙了直接靶向 KRAS。當(dāng)前的方法主要是基于抑制劑與靶點的共價結(jié)合，如 AMG 510、MRTX849、ARS-1620 和 ARS-853 等。另外可以靶向 KRAS 信號通路的下游效應(yīng)子，如靶向 MEK 的 Trametinib (曲美替尼) 和 Selumetinib (司美替尼) 等。
ROS1 重排ROS1 也稱為 MCF3 或 c-ros-1，是一種胰島素受體家族的受體酪氨酸激酶，位于 6 號染色體 (6q22) 上。多種癌癥包括膽管癌、膠質(zhì)母細胞瘤、卵巢癌、胃癌 和 NSCLC 中都觀察到了 ROS1 基因重排，這些重排產(chǎn)生 ROS1 融合蛋白，導(dǎo)致 ROS1 激酶組成性激活，觸發(fā)許多信號通路，如 JAK/STAT，PI3K/AKT/mTOR 和 MAPK/ERK，從而導(dǎo)致細胞分化，增殖，生長和存活發(fā)生改變。已經(jīng)在 NSCLC 中鑒定出多種 ROS1 融合蛋白：SDC4、EZR、KDELR2、CCDC6、TPM3、LRIG3、FIG。
靶向 ROS1 重排的抑制劑有 Crizotinib、Ceritinib (色瑞替尼)、Entrectinib (恩曲替尼) 等。
質(zhì)膜，高爾基體，細胞質(zhì)中的 ROS1 融合蛋白變體不同，如 FIG-ROS1 融合僅在高爾基體中
| 經(jīng)典的 ROS1 抑制劑 | |
| Crizotinib | 具有口服活性的，選擇性的 ALK 和 c-Met 抑制劑，IC50 分別為 20 和 8 nM；也是 ROS1 抑制劑; FDA approved |
| Ceritinib | 選擇性，有口服活性的，ATP 競爭性的 ALK TKI，IC50 為 200 pM; 有效地抑制 ROS1 融合; FDA approved |
| Lorlatinib | 具有口服活性，選擇性，腦滲透性的 ROS1/ALK 抑制劑；對于 ROS1，野生型 ALK 和 ALK L1196M 的 Ki 分別為 <0.025 nM，<0.07 nM 和 0.7 nM; FDA approved |
| Entrectinib | 具有口服活性的，有效的 ROS1 抑制劑；對 TrkA, TrkB, TrkC, ROS1 和 ALK 的 IC50 值分別為 1, 3, 5, 12 和 7 nM; FDA approved |
BRAF 基因位于 7 號染色體 (7q34) 上，編碼絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶 BRAF。BRAF 是 RAF 激酶家族的成員，也是 RAS/RAF/MAPK 下游的一部分，參與細胞生長、增殖和血管生成。MAPK 途徑中的 BRAF 突變導(dǎo)致下游細胞信號的持續(xù)激活，導(dǎo)致細胞生長和增殖。在 NSCLC 中，BRAF V600E 點突變占據(jù)了 BRAF 突變的一半。目前靶向 BRAF 突變體的藥物有 Dabrafenib (達拉非尼)、Vemurafenib (維羅非尼)、GDC-0879 等。
| 經(jīng)典的 BRAF 抑制劑 | |
| Dabrafenib | ATP 競爭性的 RAF 抑制劑，抑制 CRAF 和 BRAF V600E 的 IC50 分別為 5 nM 和 0.6 nM; FDA approved |
| Vemurafenib | 一線的，有效的 BRAF 選擇性抑制劑，能夠抑制 BRAF V600E 和 c-RAF-1 的活性，IC50 分別為 31 nM 和 48 nM; FDA approved |
| GDC-0879 | 具有口服活性的，高效選擇性 BRAF 抑制劑，對 BRAF V600E 作用的 IC50 為 0.13 nM |
RET 位于 10 號染色體 (10q11.2) 上，編碼具有原癌基因特性的跨膜受體酪氨酸激酶。在 NSCLC 中已經(jīng)確定了四個不同的 RET 融合蛋白：KIF5B、CCDC6 (PTC)、TRIM33 (PTC7) 和 NCOA4 (PTC3)。KIF5B 是 NSCLC 中最常見的融合, 已經(jīng)識別了七個不同的 KIF5B-RET 融合變體。RET 重排導(dǎo)致 RET 組成性激活和下游信號傳導(dǎo)，致癌機理與 ALK 重排相似。靶向 RET 的抑制劑有 Vandetanib (凡德他尼)、Cabozantinib (卡博替尼)、Lenvatinib (樂伐替尼)、Alectinib (艾樂替尼) 等。
| 經(jīng)典的 RET 抑制劑 | |
| Vandetanib | 具有口服活性的多靶點 TKI，有效抑制 RET，EGFR 和 VEGFR 酪氨酸激酶活性; FDA approved |
| Cabozantinib | 有效的多靶點 TKI，抑制 VEGFR2，c-Met，Kit，Axl 和 Flt3 的 IC50 分別為 0.035, 1.3, 4.6, 7 和 11.3 nM; FDA approved |
| Lenvatinib | 具有口服活性的，多靶點 TKI，抑制 RET，VEGFR1-3，F(xiàn)GFR1-4，PDGFR，KIT，有抗癌活性; FDA approved |
| Alectinib | 有效，選擇性和有口服活性的 ALK 抑制劑，其 IC50 為 1.9 nM，抑制 ALK F1174L 和 ALK R1275Q。也是有效的 RET 抑制劑; FDA approved |
MET 突變/擴增
MET 是位于 7 號染色體 (7q21-q31) 上的原癌基因，它編碼 MET 受體酪氨酸激酶。MET 受體結(jié)合肝細胞生長因子 (HGF)，引起幾種下游信號通路的激活，包括 Ras/Raf/MAPK、PI3K/AKT/mTOR 和 Src/FAK 通路，這些途徑根據(jù)細胞情況，驅(qū)動細胞增殖、存活、遷移、運動、侵襲、血管生成以及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。HGF/MET 信號通路中的異常是通過多種機制發(fā)生的，包括 MET 擴增、基因重排和突變，或者通過 HGF 或 MET 過表達。在 NSCLC 中通常發(fā)生 MET 外顯子 14 (MET ex14) 突變或 MET 基因擴增 (也是 EGFR 獲得性耐藥突變的生物機制之一)。靶向 MET 的抑制劑有 Crizotinib、Cabozantinib 等。
| 經(jīng)典的 MET 抑制劑 | |
| Crizotinib | 具有口服活性的，選擇性的 ALK 和 c-Met 抑制劑，IC50 分別為 20 和 8 nM；也是 ROS1 抑制劑; FDA approved |
| Cabozantinib | 有效的多靶點 TKI，抑制 VEGFR2，c-Met，Kit，Axl 和 Flt3 的 IC50 分別為 0.035, 1.3, 4.6, 7 和 11.3 nM; FDA approved |
| Capmatinib | 有效的，具有口服活性的 c-Met 抑制劑，有效抑制 c-Met 依賴性腫瘤細胞的增殖和遷移，并有效誘導(dǎo)細胞凋亡; FDA approved |
HER2 (ErbB2/neu) 與 EGFR 一樣，是酪氨酸激酶受體 ErbB 家族的成員，該酪氨酸激酶受體通過與其他 ErbB 受體進行同型或異型二聚化而被激活。在 NSCLC中，HER2 既可以是突變 (主要是外顯子 20 框內(nèi)插入) 也可以是擴增。但 HER2 擴增一般不被認為是致癌驅(qū)動基因突變，而是對 EGFR-TKIs 耐藥的機制之一。靶向 HER2 的藥物有 Afatinib、Lapatinib (拉帕替尼)、Neratinib (來那替尼) 等。
| 經(jīng)典的 HER2 抑制劑 | |
| Afatinib |
是不可逆的 EGFR 家族抑制劑，抑制 EGFR WT，EGFR L858R，EGFR L858R/T790M 和 HER2 的 IC50 分別為 0.5 nM，0.4 nM，10 nM 和 14 nM; FDA approved |
| Lapatinib | HER2 和 EGFR 酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的有效抑制劑，對 EGFR 和 HER2 的 IC50 值分別為 10.2 和 9.8 nM; FDA approved |
| Neratinib | 有口服活性的，不可逆的 ，能夠抑制 HER2 和 EGFR 的活性，IC50 值分別為 59 nM 和 92 nM; FDA approved |
| Dacomitinib | 特異的，不可逆的泛 ErbB TKI，作用于 EGFR，ErbB2 和 ErbB4 的 IC50 分別為 6 nM，45.7 nM 和 73.7 nM; FDA approved |
PIK3CA 突變
編碼 I 類 PI3K p110α 的 PIK3CA 基因突變通常在多種癌癥中發(fā)現(xiàn)。在 NSCLC 中，PIK3CA 內(nèi)的突變被認為是致癌的和可靶向的。靶向 PIK3CA 的抑制劑有 Buparlisib (布帕尼西)、Pictilisib 等。
免疫檢查點
免疫系統(tǒng)對癌癥預(yù)防和控制很重要。T 細胞是免疫應(yīng)答的主要組成部分，該過程受一系列共刺激和抑制信號 (檢查點) 的調(diào)節(jié)。細胞毒性 T 淋巴細胞抗原-4 受體 (CTLA-4) 和程序性死亡-1 受體 (PD-1) 是調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的兩種常見的檢查點受體。CTLA-4 常見的抑制劑有 Ipilimumab；PD-1 抑制劑常見的有 Nivolumab (納武利尤單抗/納武單抗)、Cemiplimab、Pembrolizumab (帕博利珠單抗)；PD-L1 抑制劑常見的有 Atezolizumab (阿特珠單抗)、Durvalumab (度伐單抗/度伐利尤單抗)、Avelumab (阿維魯單抗) 等。總結(jié)：
在 NSCLC 中，驅(qū)動基因檢測，分子分型方面目前都有深入的研究和豐富的成果，而上述提到只是部分靶向驅(qū)動基因的抑制劑或抗體，MCE 還收錄了更多的抗癌化合物，可參見抗癌癥化合物庫 (HY-L025)。相信隨著分子靶向治療和免疫療法的進一步發(fā)展，NSCLC 會成為可控制的慢性疾病。參考文獻
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1. Herbst RS, et al. The biology and management of non-small cell lung cancer. Nature. 2018;553(7689):446‐454.2. Sharma SV, et al. Epidermal growth factor receptor mutations in lung cancer. Nat Rev Cancer. 2007;7(3):169‐181.
3. da Cunha Santos G,et al. EGFR mutations and lung cancer. Annu Rev Pathol. 2011;6:49‐69.
4. Liu X, et al. Epidermal growth factor receptor (EGFR): A rising star in the era of precision medicine of lung cancer. Oncotarget. 2017;8(30):50209‐50220.
5. Lee DH. Treatments for EGFR-mutant non-small cell lung cancer (NSCLC): The road to a success, paved with failures. Pharmacol Ther. 2017;174:1‐21.
6. Wang S, et al. EGFR C797S mutation mediates resistance to third-generation inhibitors in T790M-positive non-small cell lung cancer. J Hematol Oncol. 2016;9(1):59. Published 2016 Jul 22.
7. Leonetti A, et al. Resistance mechanisms to osimertinib in EGFR-mutated non-small cell lung cancer. Br J Cancer. 2019;121(9):725‐737.
8. Wang S, et al. EAI045: The fourth-generation EGFR inhibitor overcoming T790M and C797S resistance. Cancer Lett. 2017;385:51‐54.
9. Shaurova T, et al. Understanding Lineage Plasticity as a Path to Targeted Therapy Failure in EGFR-Mutant Non-small Cell Lung Cancer. Front Genet. 2020;11:281. Published 2020 Mar 27.
10. Solomon B, et al. Current status of targeted therapy for anaplastic lymphoma kinase-rearranged non-small cell lung cancer. Clin Pharmacol Ther. 2014;95(1):15‐23. doi:10.1038/clpt.2013.200
11. Gainor JF, et al. The central nervous system as a sanctuary site in ALK-positive non-small-cell lung cancer. J Thorac Oncol. 2013;8(12):1570‐1573.
12. Sullivan I, et al. ALK inhibitors in non-small cell lung cancer: the latest evidence and developments. Ther Adv Med Oncol. 2016;8(1):32‐47.
13. Zhang SM, et al. Prognostic value of EGFR and KRAS in resected non-small cell lung cancer: a systematic review and meta-analysis. Cancer Manag Res. 2018;10:3393‐3404. Published 2018 Sep 10.
14. Román M, et al. KRAS oncogene in non-small cell lung cancer: clinical perspectives on the treatment of an old target. Mol Cancer. 2018;17(1):33. Published 2018 Feb 19.
15. Sehgal K, et al. Targeting ROS1 rearrangements in non-small cell lung cancer with crizotinib and other kinase inhibitors. Transl Cancer Res. 2018;7(Suppl 7):S779‐S786.
16. Lin JJ, et al. Recent Advances in Targeting ROS1 in Lung Cancer. J Thorac Oncol. 2017;12(11):1611‐1625.
17. Gainor JF, et al. Novel targets in non-small cell lung cancer: ROS1 and RET fusions. Oncologist. 2013;18(7):865‐875.
18. Davies KD, et al. Molecular pathways: ROS1 fusion proteins in cancer. Clin Cancer Res. 2013;19(15):4040‐4045.
19. Rolfo C, et al. B-RAF mutation in non-small cell lung cancer: the sleeping beauty is waking up. Transl Lung Cancer Res. 2016;5(4):367‐369.
20. Alvarez JGB, et al. Agents to treat BRAF-mutant lung cancer. Drugs Context. 2019;8:212566. Published 2019 Mar 13.
21. Ackermann CJ, et al. Targeted Therapy For RET-Rearranged Non-Small Cell Lung Cancer: Clinical Development And Future Directions. Onco Targets Ther. 2019;12:7857‐7864. Published 2019 Sep 24.
22. Drilon A, et al. Targeting MET in Lung Cancer: Will Expectations Finally Be MET?. J Thorac Oncol. 2017;12(1):15‐26.
23. Desai A, et al. Alterations in genes other than EGFR/ALK/ROS1 in non-small cell lung cancer: trials and treatment options. Cancer Biol Med. 2016;13(1):77‐86.
24. Peters S, et al. Targeted therapy in NSCLC driven by HER2 insertions. Transl Lung Cancer Res. 2014;3(2):84‐88.
25. Scheffler M, et al. PIK3CA mutations in non-small cell lung cancer (NSCLC): genetic heterogeneity, prognostic impact and incidence of prior malignancies. Oncotarget. 2015;6(2):1315‐1326.
