EGFR酪氨酸激酶域基因突变和非小细胞肺癌的靶向治疗
Amoydiagnostics Co.,LTD. / 2009-05-22
EGFR酪氨酸激酶域基因突变和非小细胞肺癌的靶向治疗
作者：毛琛综述，徐希平，王燕，臧桐华，张彦明，王玉审校
作者单位：安徽医科大学生物医学研究所，安徽合肥
【摘要】 EGFR靶向抑制剂,是目前NSCLC靶向治疗的研究热点之一。临床研究表明，患者对EGFR靶向抑制剂的疗效存在明显的差异。本文就EGFR酪氨酸激酶域基因突变与NSCLC靶向治疗的相关性进行了回顾，探讨预示其疗效的标志物，有助于EGFR抑制剂在NSCLC治疗中的最优化使用。
【关键词】 受体表皮生长因子非小细胞肺癌
Study on relationship between mutation of epidermal growth receptor tyrosine kinase domain gene and targeted therapy in nonsmall cell lung cancer
MAO Chen, XU Xiping, WANG Yan, ZANG Tonghua, ZHANG Yanming, WANG Yu. Institute of Biomedicine, Anhui Medical University, Hefei 230032, China
【Abstract】 EGFR tyrosine kinase inhibitor is an investigative hot spot in targeted therapy of nonsmall cell lung cancer (NSCLC). Mutation of epidermal growth receptor tyrosine kinase domain gene had been studied as response predictive markers for EGFR tyrosine kinase inhibitor. This article reviews the development on the study of epidermal growth receptor tyrosine kinase domain gene mutation and association with targeted therapy in nonsmall cell lung cancer. It is beneficial to choose patients of nonsmall cell lung cancer who will response to EGFR tyrosine kinase inhibitor.
【Key words】 Receptor, epidermal growth factor; Carcinoma, non small cell lung
近年来肺癌的发病率和死亡率迅速上升，跃居肿瘤第1位。虽然治疗技术有了很大的提高，但患者的5 a生存率和生存质量并没有明显改善［1］。酪氨酸蛋白激酶在多种恶性肿瘤的致病机理中起着重要的作用［2］。研究［3］表明，大多数非小细胞肺癌(nonsmall cell lung cancer,NSCLC)患者表达表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)及其天然配体，EGFR在其启动和进展阶段发挥重要作用。某些单克隆抗体和小分子量合成药物可以阻断EGFR介导的信号传导，从而抑制肿瘤细胞的生长、抑制肿瘤细胞生命周期的延长、抑制肿瘤侵入周围组织和促进肿瘤细胞的凋亡。这使得针对EGFR的靶向治疗在肺癌中应用成为可能，针对EGFR的靶向治疗是目前人们研究的热点之一［4］。
1 EGFR与肿瘤的发生
EGFR基因位于7号染色体短臂7p1214区,由26个外显子组成［5］。其中外显子15编码单一的跨膜序列以及这一序列两边的少量氨基酸残基,几乎所有EGFR的胞外区都是由外显子214编码,酪氨酸激酶区由外显子1622编码，C端自磷酸化部位由外显子2326编码。EGFR的前体为含有1210个氨基酸残基的单一多肽链，其中24个氨基酸为信号肽段，在翻译加工时被裂解，故成熟的EGFR是由1186个氨基酸组成的酪氨酸蛋白激酶。研究表明，EGFR与其配体结合后可引起自身的磷酸化，通过一系列反应将信号传递到核内，从而影响相关基因的功能。EGFR激活后可激活许多的下游信号途径［6］，如Src, PKC、PLCr 、JAKSTAT等。信号转导通路最终在转录及翻译两个水平活化转录因子，从而介导细胞分化、生存、迁移、侵袭、黏附和细胞损伤修复等一系列过程。由于EGFR 在人类许多上皮性肿瘤中异常激活，这种激活与肿瘤细胞的增殖、新生血管形成、侵袭、转移及抗凋亡等有关。因此，肿瘤的EGFR过表达往往提示肿瘤侵袭度高，进展迅速和预后不良［7］。EGFR受体在一些常见的人类恶性肿瘤中的表达率［8］为：肺癌(40%～80%)、乳腺癌(14%～91%)、胃癌(33%～74%)、前列腺癌(40%～80%)，头颈部肿瘤(36%～100%)等。
2 EGFR抑制剂的种类和作用机制
针对EGFR的靶向抑制剂主要有4类：①阻断EGFR胞外受体功能区的单克隆抗体(EGFRMab)，以Cetuximab(IMCC225)、ABXEGF为代表。这类药物通过与细胞外配体结合区特异性结合，抑制EGFR与其配体相结合，从而抑制EGFR的活化［7,8］。②抑制EGFR胞内TK功能区自磷酸化的小分子药物(EGFRTKI)，以ZD1839(Iressa,gefitinib)、OSI774(tarceva,erlotinib)为代表。这类药物通过抑制ATP与酪氨酸激酶的结合，达到抑制酪氨酸激酶的活化及自动磷酸化，进而抑制EGFR介导的信号转导［9～11］。③阻断EGFR产生的反义核苷酸和重组EGF疫苗；④一些毒素与EGFR及其配位子或者单克隆抗体形成复合物，通过其毒性而达到杀死肿瘤细胞的目的，如pseudomonas外毒素［9］。
3 EGFR酪氨酸激酶域基因突变与NSCLC
3.1 EGFR酪氨酸激酶域基因突变的类型和特点 EGFR酪氨酸激酶(EGFR TK)功能区由外显子18～24编码，EGFR TK域基因突变主要集中在18～21外显子，占突变类型的90%以上，多为框内缺失性突变或替代突变。这两种突变都增强了肿瘤细胞对小分子酪氨酸激酶抑制剂的敏感性［12～14］。
迄今为止发现的EGFR TK域基因突变可以分为4种类型：①第18 外显子2155 位G→A 置换，导致甘氨酸719 密码子错义突变成半胱氨酸(G719S)。②第19外显子片断的丢失，表现为22352249位缺失、22362250位缺失、22542277位缺失等，导致多重性亮氨酸、精氨酸、谷氨酸和丙氨酸缺失(E746A750del和S7521759del)。据不完全统计，目前国内外已发现的第19外显子基因突变至少有22种不同的类型［7～14］。③外显子20的点突变主要是第790位密码子出现C→T转换，引起EGFR蛋白中该位点的氨基酸由苏氨酸转变为甲硫氨酸(T790M)，这一突变仅见于药物治疗后复发者,突变使得癌细胞对Gefitinib和Erlotinib产生抗性［15］。碱基插入突变出现在第770～775位密码子,存在8种不同的插入方式,插入的片段为3～9个碱基。这类插入突变的临床意义目前尚不清楚［14］。④第21外显子的点突变主要是2573T→G转换，导致第858位密码子亮氨酸置换成精氨酸(L858R)，此突变可提高癌细胞对Gefitinib和Erlotinib的敏感性。
NSCLC患者EGFR TK域基因突变有以下4个特点：①东亚患者突变发生率高于欧美患者；②女性发生率较男性高；③不抽烟患者发生率较抽烟者高；④腺癌患者较其他组织学类型患者发生率高［1］。
3.2 EGFR酪氨酸激酶域基因突变与NSCLC临床疗效的关系 虽然EGFR TK域基因突变发生率在亚洲及欧美NSCLC患者之间有明显差异，但其与靶向药物治疗NSCLC密切相关已得以公认［1,5］。2004年6月,美国哈佛医学院的研究人员Lynch［13］和Paez等［14］率先报道，肺癌细胞中EGFR酪氨酸激酶编码区基因突变是靶向药物奏效的一个必要前提条件。研究结果显示,对EGFR酪氨酸激酶基因编码区突变型肿瘤，Gefitinib的有效率高达80%以上，而对无突变的野生型肿瘤上述药物基本无效。这一最新研究成果发表后受到了各国学者的高度重视,并在不足1 a的时间内相继被美国、日本、韩国和我国(包括台湾)学者的研究所证实［2，3］。我国在EGFR TK域基因突变的研究与国际先进水平的差距只有6个月。中国台湾学者最早在2004年12月首先报道了对101例肺癌的EGFR TK域基因突变的研究结果。其后中科院健康与生物医药研究所、北京协和医科大学和上海奇诺肿瘤生物高新技术有限公司等先后对肺癌病人的EGFR TK域基因突变进行了检测，首次证实在中国大陆肺癌的Gefitinib疗效与EGFR TK域基因突变相关。综合上述文献，我国EGFR TK域基因突变在肺癌患者中的发生率大约为30%左右，突变主要发生在外显子19和21，各占突变总数的54.5%和40.3%。外显子20突变较少，仅占5.2%。外显子19和21的del E746_A750和L858R为最常见的突变形式。
4 EGFR酪氨酸激酶域基因突变的检测方法：现状和需要解决的问题
目前EGFR TK域基因突变的检测标准是组织DNA样本的直接测序。该方法由Lynch［13］和Paez等［14］率先报道,其优点是可以确切了解EGFR基因突变的范围及类型,并且基因突变与Gefitinib临床疗效的关系已得到肯定。但是，基因测序作为临床常规诊断方法也存在不少障碍，但该法存在着操作繁琐、样本采集难度较大、检测困难且时间长(24 h)、结果判读复杂、对环境和操作者有危害等诸多缺点。因而该方法仅适合少数技术装备精良的实验室开展,国内现有的研究都是依托重点大学及科研机构完成的,各级医院很少能独立开展这项诊断。
因此，EGFR TK域基因突变的检测要成为一项临床常规诊断技术，迫切需要解决2个关键问题：①需要寻找合适的肿瘤组织替代材料(surrogatesource)，可以使晚期肺癌病人不必从肿瘤组织中获取材料也能进EGFR基因诊断；②有必要研制开发特异性好、敏感性高、简便易行的检测新技术，使各级医院都有条件开展这一基因诊断项目。
近来研究表明，与PCR方法相比，原位杂交法检测阳性率更高，可能由于采用高敏感的地高辛标记的人工寡核苷酸探针，因而具有较高的特异性；其探针的分子较小，与相同质量的dsDNA探针相比，浓度高，也增加了敏感性，且背景清晰，结果准确可靠。另外，原位杂交法还可以检测出常规甲醛液固定、石蜡包埋标本的EGFR mRNA序列，因而在临床与基础研究中是一项值得推广的检测技术［16］。
日本学者Sasaki［15］和中山大学肿瘤防治中心张海芳等应用双标记探针法成功地进行了EGFR外显子19～21的基因突变分析。双标记探针法是荧光实时定量PCR方法的一种，该方法操作简便，费用低廉，具有很高的敏感度。由于实时定量PCR方法在国内的应用非常广泛,大多数医院都已配备了定量PCR仪和相应的医技人员,因而只要提供诊断试剂,这些单位就能很快开展这一诊断项目。
5 EGFR酪氨酸激酶域基因突变检测的临床意义
EGFR酪氨酸激酶域基因突变已被证实为这种治疗有效的预测因子。因此，在开展EGFR为靶点的肿瘤靶向治疗时，有必要先对患者进行EGFR酪氨酸激酶域突变筛选。这一肿瘤靶向治疗策略的优点是：①疗效显著提高,病人能够最大限度地受益；②避免了因不合理用药所造成的病人医疗费用增加和社会医疗资源浪费。因此,这一基因诊断新技术应用于临床,其社会意义和经济价值将十分显著［17］。
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