EGFR介导的信号转导通路相关基因突变与卵巢癌发病的关系及其靶向治疗研究进展

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(南昌大学第二附属医院,南昌 330006)

目前认为卵巢癌的发生发展是多基因、多因素的共同作用。研究发现,表皮生长因子(EGFR)及其介导的信号转导在卵巢癌的发生发展中发挥重要作用,尤其与信号通路中主要基因的状态有关。目前针对 EGFR的肿瘤生物治疗是继传统手术、放疗、化疗之后的新靶向性治疗方法之一。现就EGFR介导的信号转导通路中相关基因突变与在卵巢癌发病的关系及其靶向治疗的研究进展综述如下。

1 EGFR介导的信号转导通路及其功能

EGFR的活化可激活多条信号传导通路,包括 PLCr、PI3K、RASGTP酶激活蛋白(GAP)、生长因子受体结合蛋白(Grb-2)和SRC激酶家族等,这些信号传导通路间相互联系、相互影响。EGFR介导的信号转导系统所引起的细胞效应包括细胞增殖、相互黏附、转移、抑制细胞凋亡及促进血管生成等多个方面。目前研究较为明确的主要有三条途径:①RAS-RAF-MEK-MAPK(有丝分裂原活化蛋白激酶)途径。EGFR自身磷酸化后为 Grb-2的 SHZ区提供结合位点,Grb-2/50复合物直接或间接与 EGFR结合,激活膜结合蛋白Ras,活化的Ras可激活丝/苏氨酸蛋白激酶 Raf,然后通过一系列中间激酶使 Erk-1、2磷酸化,最后转入细胞核内催化核内转录因子的磷酸化,启动相关基因的转录过程。该途径与肿瘤细胞的增殖激活有关[1]。②PI3K-PKC-IKK途径。该途径使 IkBa磷酸化后,促进核因子 NFkB移至核内,将信息传递到胞核,该途径与细胞转移性增强有关[2]。③JAK-STAT通路。EGFR活化的STAT在胞质中形成同二聚体或异二聚体后进入细胞核,结合于 DNA上的序列特异性STAT反应元件,促进特异的靶基因转录,这些基因为调节细胞周期及凋亡的重要基因。研究表明,STAT1起负调节作用,促进细胞凋亡,而STAT3作用则与之相反。

2 EGFR介导的信号转导通路相关基因突变与卵巢癌发病的关系

2.1 K-RAS基因突变与卵巢癌的关系 RAS基因编码的RAS蛋白包括 H-RAS蛋白、K-RAS蛋白和 N-RAS蛋白,其中 K-RAS是 TPK-RAS-MAPK通路上的重要信号转导蛋白之一。RAS蛋白具有 GTP酶活性,在正常的细胞环境中可使相应的信号转导失活。当K-RAS基因发生突变时,K-RAS蛋白失去GTP酶活性,使细胞增殖失控,从而导致恶性肿瘤的发生。研究表明,约 95%的 K-RAS突变与第 12、13位密码子突变有关[3]。K-RAS是 EGFR信号通路中最常发生突变的基因。多种恶性肿瘤(如直肠癌、肺癌、胰腺癌等)的发病与K-RAS基因突变有关[3]。K-RAS基因突变在卵巢癌中较常见[4],多见于低分化、低FIGO分期和黏液性组织类型卵巢癌。卵巢癌中 K-RAS基因第 12、13位密码子的突变率为 3%～11%,第 61位密码子的突变率极低。潘晓琳等[5]研究发现,K-RAS基因点突变可发生于黏液性腺癌的早期。研究发现,浆液性卵巢癌 K-RAS突变率约为 50%,其中 35%的突变发生于低分化浆液性肿瘤[6]。突变后的K-RAS蛋白处于持续活化状态,不受上游 EGFR信号的影响,即使用EGFR拮抗剂阻断上游信号转导,突变的K-RAS仍可发挥其促肿瘤增殖作用,即 EGFR拮抗剂对K-RAS基因突变的恶性肿瘤患者不能发挥抗肿瘤作用。目前抗EGFR靶向治疗(如吉非替尼、厄尔尼洛和西妥西单抗)已经用于野生型KRAS非小细胞肺癌和转移性结肠癌。2009年美国食品药品管理局(FDA)明确要求在使用靶向药物爱必妥和帕尼单抗治疗转移性结直肠癌前必须检测 K-RAS基因是否有突变。因此,K-RAS基因也有望成为卵巢癌治疗前的筛查指标,指导临床的抗EGFR靶向治疗。

2.2 鼠类肉瘤滤过性病毒癌基因同源体 B1(BRAF)基因突变与卵巢癌发病的关系 BRAF基因编码的蛋白质属于丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶类,在 MAPK信号通路中发挥重要作用。BRAF通过激活 MAPK通路,导致DNA合成增加,抑制促凋亡因子,促进细胞异常增殖和分化。经证实,在人类多种肿瘤中存在 BRAF基因突变,且 80%是发生在 15外显子的第 600个密码子(V 600E)的单碱基替换突变[7]。目前普遍认为,这种突变可能使BRAF基因活化,激活MAPK通路,而不依赖于 BRAF上游基因及 EGFR通路的激活,促使细胞无限增殖[8]。Wong等[9]的最新研究发现,BRAF基因突变在浆液性交界性卵巢肿瘤中的发生率高达 47%,而低分化浆液性卵巢癌仅占 2%,BRAF突变在低分化、浸润性卵巢癌的突变率更低。说明 BRAF突变可区分浆液性卵巢癌的分化程度。有研究发现,一部分 K-RAS未发现突变而存在 BRAF基因V 600E点突变的患者用爱必妥等药物治疗无效,故推测野生型BRAF基因对于爱必妥等药物发挥作用是必需的[10]。Nakayama等[11]研究发现 K-RAS或 BRAF基因突变在卵巢癌中发生率为 20.6%,与野生型相比,有 K-RAS或 BRAF突变的卵巢癌细胞在 MEK 1/2抑制剂 CI-1040作用下出现生长抑制和细胞凋亡。因此推测,有 K-RAS或 BRAF突变的卵巢癌患者采用 CI-1040治疗可受益。近年来也出现针对突变型 K-RAS和 BRAF的分子靶向抑制剂(如AAL881,为MEK激酶抑制剂),使有 BRAF/K-RAS突变的患者有了更多选择。

2.3 PI3K基因突变与卵巢癌发病的关系 PI3K/AKT是受体激活的主要下游信号调节通路之一。该通路在多种肿瘤中被激活,主要是激活 PIK基因的催化亚基 P110a(PIK 3CA)突变或扩增,或肿瘤抑制基因的灭活所致[12]。PI3K/AKT通路的激活将导致肿瘤对化疗耐药,如对铂类和紫杉烷类耐药。PIK 3CA突变常见于内膜样和透明细胞卵巢癌,在浆液性卵巢癌中少见[13],其突变与低 FIGO分期、低分化和诊断时患者年龄小有关。研究表明,卵巢癌中主要存在PIK 3CA基因扩增,且与卵巢癌组织类型无关。早期卵巢癌中 PIK 3CA基因扩增占 13%～24.5%[14]。PIK 3CA扩增作为卵巢癌预测指标的价值还未得到证实。

3 EGFR介导的信号转导通路相关基因突变在卵巢癌靶向治疗中的应用

卵巢癌细胞对多种化疗药物产生耐药性,使传统的细胞毒性化疗药物收效甚微。对EGFR介导的信号转导通路中主要基因状态的研究,促进了卵巢癌分子靶向治疗的发展。靶向药物的疗效往往与其靶向分子信号通路的相关基因状态有关,如K-RAS基因突变状态与治疗反应有关。尤其是K-RAS突变可预测对抗 EGFR药物治疗不敏感。实验证实CI-1040可抑制含有 K-RAS或 BRAF基因突变的卵巢癌细胞生长[11]。因此,MAPK抑制剂可能成为有 K-RAS或BRAF突变的低分化浆液性卵巢癌的有效治疗药物,还有可能治疗不常见的含 K-RAS或BRAF突变的高分化浆液性卵巢癌。PI3K信号通路的靶向小分子抑制剂也有望成为低分化浆液性卵巢癌一种新的、有效的治疗方法,尤其是子宫内膜样和透明细胞卵巢癌。PIK 3CA在透明细胞癌中有较高的突变率,因此使用PIK 3CA靶向药物可能比目前常用的化疗药物更有效[15]。Jehad等[16]研究发现在卵巢癌中出现PI3KCA扩增,与 PI3K,KRAS,BRAF基因突变无关,是相互独立的事件,其中任何一种改变都将导致卵巢肿瘤的发生。但是,目前对各种靶向分子抑制剂的相互作用关系尚不明确。最近一项临床前期研究将 MEK抑制剂 PD 98059与PI3K抑制剂LY 294002联合用于卵巢癌细胞系和移植瘤小鼠,两药表现为协同作用并增强了对紫杉醇的敏感性,使培养细胞和移植小鼠的生存期延长[17]。

[1]Anselmo AN,Bumeister R,Thomas JM,et al.Critical contribution of linker proteins toRaf-kinase activation[J].JBiolChem,2002,277(8):5940-5943.

[2]Ellert-Miklaszewska A,Kaminskab B,Konarska L,et al.Cannabinoids down-regulate PI3K/Akt and Erk signalling pathways and activate proapoptotic function of bad protein[J].Cell Signal,2005,17(1):25-37.

[3]Di Fiore F,Blanchard F,Charbonnier F,et al.Clinical relevance of K-RASmutation detection in metastatic colorectal cancer treated by cemximab plus chemotherapy[J].Br JCancer,2007,96(8):1166-1169.

[4]Kurman RJ,Shih IM.Pathogenesis of ovarian cancer:lessons from morphology and molecular biology and their clinical implications[J].Int JGynecol Pathol,2008,27(2):151-160.

[5]潘晓琳,高志斌,陆天才,等.卵巢癌中 K-RAS基因点突变及P53蛋白表达[J].临床与实验病理学杂志,2005,21(1):66-72.

[6]Gem ignani ML,Schlaerth AC,Bogomolniy F,et al.Role of RAS and BRAFgenemutations inmucinousovarian carcinoma[J].Gynecol Oncol,2003,90(2):378-381.

[7]PratilasCA,SolitDB.Therapeutic strategies for targetingBRAF in human cancer[J].Rev Recent Clin Trials,2007,2(2):121-134.

[8]Satyamoorthy K,LiG,Gerrem MR,et al.Constitutivem itogen activated protein kinase activation in melanoma ismediated by both BRAFmutationsand autocrine growth factor stimulation[J].Cancer Res,2003,63(4):756-759.

[9]Wong KK,Tsang YT,Deavers MT,et al.BRAFmutation is rare in advanced-stage low-grade ovarian serous carcinomas[J].AM J Pathol,2010,177(4):1611-1617.

[10]Di Nicolantonio F,MartiniM,Molinari F,et al.Wild-type BRAF is required for response to panitumumab or cetuximab in metastastic colorectal cancer[J].JClin Oncol,2008,26(35):5705-5712.

[11]Nakayama N,Nakayama K,Yeasmin S,et al.K-RAS or BRAF mutation status isa usefulpredictor of sensitivity to MEK inhibition in ovarian cancer[J].Br JCancer,2008,99(12):2020-2028.

[12]Cantley LC.The phosphoinositide 3-kinase pathway[J].Science,2002,296(5573):1655-1657.

[13]Campbell IG,Russell SE,Choong DY,et al.Mutation of the PIK3CA gene in ovarian and breast cancer[J].Cancer Res,2004,64(21):7678-7681.

[14]Willner J,Wurz K,Allison KH,et al.Alternatemolecular genetic pathways in ovarian carcinomas of common histological types[J].Hum Pathol,2007,38(4):607-613.

[15]Kuan-Ting K,Tsui-Lien M,Sian J,et al.Frequently activating mutations of PIK 3CA in ovarian clear cell carcinoma[J].AM J Patbol,2009,174(5):1597-1601.

[16]Jehad A,Prashant BW,Haqawi A,et al.PI3KCA alterations in middle eastern ovarian cancers[J].Mol Cancer,2009,8:51-63.

[17]KawaguchiW,Itamochi H,Kigawa J,et al.Simultaneous inhibition of MEK and PI3K/Akt pathways on paclitaxel sensitivity in ovarian cancer[J].Cancer Sci,2007,98(12):2002-2008.