成纤维细胞生长因子受体1在非小细胞肺癌中的研究进展

刘 磊，张家齐，王桂阁，黄 诚，李 力，梁乃新，李单青

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院胸外科，北京 100730

肺癌目前已成为全世界癌症患者死亡的主要原因之一[1]，其主要分为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)和小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)两大类。NSCLC主要由腺癌及鳞癌两种亚型组成，约占所有肺癌类型的85%。依据2015年发布的第8版TNM分期，肺癌预后仍较差[2]。国

际肺癌研究协会(International Association for the Study of Lung Cancer，IASLC)数据显示，依据NSCLC第8版TNM分期系统，病理学分期为Ⅰa 1期的患者5年生存率为90%，但Ⅲa期患者则降至41%[3]。随着对肺癌研究的不断深入，目前发现靶向药物对出现成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor, FGFR)基因突变及棘皮动物微管结合蛋白4-间变性淋巴瘤激酶(echinoderm microtubule associated protein like 4-anaplastic lymphoma kinase，EML4-ALK)基因融合的NSCLC治疗效果令人满意。但上述两种基因的异常改变仅多见于肺腺癌患者，目前可应用于肺鳞癌的靶向药物仍较少。

FGFR1是FGF家族的4种酪氨酸激酶受体之一。FGFR1基因主要以基因扩增高表达为主，目前被认为可作为NSCLC分子治疗的潜在靶点。现已证实FGFR1位于8号染色体短臂1区1带(8p11)[4- 5]，且仅约25%～30%位于中央区域[6]。作为庞大复杂分子信号系统的一部分，包含至少22种FGF及4种FGFR的FGF家族广泛分布于人体内，参与细胞分化、生长、组织发生发展、血管生成及伤口愈合等多种过程[7- 8]。 FGFR1属于跨膜酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine kinase, RTK)，由胞外区、跨膜螺旋区及具有酪氨酸激酶活性的胞内区组成。胞外区由2～3个类免疫球蛋白环组成(Ig Ⅰ、Ig Ⅱ、Ig Ⅲ)，Ig Ⅰ具有自抑作用，靠近胞膜的Ig Ⅱ和Ig Ⅲ为与FGF配体特异性结合的部位[9]。FGFR1与相应配体结合后发生构型改变，并通过酪氨酸酶磷酸化激活下游信号通路产生相应生物学效应。一般情况下，编码FGFR的Ⅲb外显子在上皮细胞中表达，Ⅲc外显子在间质细胞中表达[10]，同时FGFR Ⅲb的配体在间质细胞中表达，FGFR Ⅲc的配体在上皮细胞中表达，以此建立信号传导过程中的旁分泌机制以保障组织发生的均衡[11]。

1 成纤维细胞生长因子受体1检测方法

现有多种方法可检测FGFR1的表达情况，但目前尚无针对FGFR1异常表达的标准定义及检测方法。荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization，FISH)作为检测基因扩增的标准方法目前应用最多。FISH方法有经济、安全及稳定等优点，但也存在程序复杂及判读主观性强等缺点。采用FISH方法进行检测所获得的FGFR1的扩增率取决于阳性结果判定标准以及对于相应结果的主观解读，因此，不同检测中心所得出的扩增率之间具有较大差异[12- 15]。定量聚合酶链反应(quantitative polymerase chain reaction，qPCR)技术相比FISH法对于FGFR1基因扩增高表达检测具有良好的相关性[16]，且操作更简单，并有自动化、可定量及不依赖主观判读的优点[17- 18]，然而该技术对仪器设备以及引物的要求更高，且存在一定的假阴性及假阳性可能。

2 成纤维细胞生长因子及其受体致病机制

FGF介导的信号通路在脊椎动物胚胎发生期及后期各种组织器官的生长分化过程中具有非常重要的作用[19]。在胞核内，FGFR1作为转录调节剂，激活位于不同染色体上的多基因，以调控细胞生长及分化[20]。FGF2和FGFR1在肺血管腔隙中高度表达[21]，现已证实FGF信号通路在吸烟引起的慢性阻塞性肺疾病中参与气道重塑，并且与小气道炎症反应相关[22]。

FGFR1在胃癌、结直肠癌及骨肉瘤等实体恶性肿瘤中均有基因异常扩增[23- 25]。FGF、FGFR1及FGFR2分布于支气管上皮细胞和肺癌细胞的胞浆和胞核中。与正常支气管上皮细胞相比，FGFR1、FGFR2在肺腺癌细胞的胞核中表达明显升高，FGF在肺鳞癌细胞的胞核中表达明显升高[26]。一项包括26个癌种的3131份肿瘤标本研究发现，FGFR1异常扩增率为10%[27]。FGF与FGFR结合使其磷酸化，进而激活包括PI3K、ERK/MAPK及JNK等在内的信号通路以产生一系列生物学效应[28- 30]，且上述通路是多种肿瘤生长、转移及血管生成的中心环节。研究认为，FGF2、FGF9、FGFR1 Ⅲc及FGFR2 Ⅲc在NSCLC的发生发展过程中具有一定作用[11,31- 33]。越来越多的证据表明，FGF家族与FGFR组成的自分泌和旁分泌系统参与到NSCLC发生发展的各个环节中，并发挥重要作用。已有研究发现，FGF2、FGF9与FGFR1 Ⅲc同步表达[11]，且血清中FGF2的浓度可作为肺癌预后的独立负相关因素[34- 35]。

3 成纤维细胞生长因子受体1与非小细胞肺癌临床特点

3.1 非小细胞肺癌亚型

在大约12.5%的NSCLC中可检测到FGFR1异常扩增[36],但其在NSCLC不同病理类型中表现不尽相同。既往研究发现，肺鳞癌中FGFR激酶家族基因异常更为常见[37]，在肺鳞癌中FGFR1异常扩增的发生率为10.7%～20.7%[14,18,36,38- 39]，在肺腺癌中发生率较低，约为3%[4- 5,36]。一项纳入了329例Ⅰ～Ⅱ期淋巴结阴性的NSCLC研究表明，肺鳞癌中FGFR1异常扩增率可高达20.7%，且与其他肿瘤类型相比具有统计学差异[36]。此外，大多数研究表明，FGFR1异常扩增与NSCLC亚型相关且多发生于肺鳞癌患者[18,40- 42]。此外，两项包含大细胞肺癌亚型的研究分别发现了13%和44.4%的异常扩增高表达[36,38]，但标本量较少(23例和9例)，仍需大样本研究加以证实。

3.2 性别与吸烟史

多数研究发现，FGFR1扩增高表达状态更多见于男性患者[18,40- 43]。大多数研究发现FGFR1扩增高表达与吸烟史相关[18,26,40- 42]。一项纳入18项研究的Meta分析结果表明，FGFR1扩增高表达状态与男性(OR=2.05, 95% CI：1.50～2.80,P<0.001)及吸烟史(OR=3.31, 95% CI：2.02～5.44，P<0.001)具有相关性[44]，且具有统计学意义。上述研究共涉及4954例患者，包括1994至2014年关于NSCLC患者FGFR1扩增高表达与临床病理特点相关性的研究，由此可基本得出FGFR1基因扩增高表达与男性患者及吸烟史相关的结论。

3.3 肿瘤分期

FGFR1扩增高表达状态与肿瘤直径大小、淋巴结转移及分期是否有关目前并无明确定论[14,18,39- 40]。Cihoric等[38]的数据表明，随着肿瘤直径、T分期以及TNM分期的升高，FGFR1的扩增高表达率也在升高，且后者与前3者之间的这一关系具有统计学意义。在关于肿瘤转移方面，目前研究发现，肺癌脑转移的患者，FGFR1高表达的情况更多见于肺腺癌，且此类患者更容易出现内脏及肝脏的转移。Preusser 等[38]研究发现，1例肺腺癌和1例大细胞肺癌患者仅在其脑转移病灶中发现了FGFR1的扩增高表达现象，而在原发肿瘤中并未检测出这一基因异常。

3.4 总生存期与无病生存期

与上述临床特征不同，既往研究均发现FGFR1基因扩增高表达与总生存期(overall survival，OS)及无病生存期(disease-free survival，DFS)呈负相关[13,26,36,40,44- 45]，即FGFR1扩增高表达往往提示NSCLC预后较差，这一点在不同亚型、性别及既往史的患者中并无明显差异。Kim等[13]的研究发现，FGFR1基因扩增高表达可作为影响预后的独立因素，FGFR1扩增高表达的患者，其OS和DFS明显缩短(DFS：26.9比94.6，P<0.001；OS：51.2比115.0，P=0.002)。同样，Cihoric等[36]的研究也发现，FGFR1扩增高表达的NSCLC患者5年及10年的OS和DFS均更短且更易出现肿瘤复发。此外，Kim等[13]的研究还发现，肺鳞癌患者中，FGFR1扩增高表达阳性组的患者接受辅助化疗的亚组OS和DFS较未接受辅助化疗的亚组明显延长，但在FGFR1扩增高表达阴性组的患者中，接受辅助化疗的亚组OS和DFS却较非化疗亚组缩短，之前的一些研究也证实了这一发现[46- 47]。

FGFR1与NSCLC临床特点之间的关系受到诸如检测方法、样本量以及分层因素的影响而在不同研究中呈现不同结果。较一致的结论包括：FGFR1多见于肺鳞癌的NSCLC患者，且男性吸烟患者发生扩增高表达的比率更高；FGFR1的扩增高表达与肿瘤转移相关；发生FGFR1扩增高表达的NSCLC患者往往预后较差，但可从辅助化疗中受益。

4 成纤维细胞生长因子受体1与靶向治疗

目前针对肺腺癌中EGFR基因突变以及ALK基因融合的靶向治疗药物已在临床广泛应用。但除近期上市的程序性细胞死亡蛋白- 1(programmed death- 1，PD- 1)抑制剂之外，针对于肺鳞癌的靶向药物目前仍较为匮乏。鉴于FGFR1基因扩增高表达在NSCLC中尤其是肺鳞癌患者中有较高比例，目前已有多种针对FGFR1的靶向药物正在研究中。既往研究已发现，FGFR1抑制剂对吉非替尼不敏感的肺鳞癌细胞增殖有较好的抑制作用[11]。之后的研究发现，FGF2-FGFR1自分泌信号传导通路可能与EGFR-TKI(如吉非替尼或阿法替尼)耐药有关，该通路通过激活EGFR下游信号传导通路(如PI3K)等促进肿瘤细胞增殖。在阻断上述通路后，可再次获得对EGFR-TKI的敏感性[46- 47]。因此，FGFR1靶向药物可能不仅可用于原发FGFR1扩增高表达的NSCLC患者，且可能用于EGFR-TKI原发耐药或继发耐药的情况。

4.1 PD173074

PD173074是FGFR1特异性ATP竞争性抑制剂，除此之外，还能够对FGF2的神经营养支持作用及FGFR3产生一定抑制作用，从而延缓肿瘤细胞的生长[48- 49]。目前在体外及小鼠体内研究中均发现PD173074对FGFR1扩增高表达的肺鳞癌细胞生长具有明显抑制作用[4- 5]。Dutt等[4]的研究中，FGFR1扩增高表达的细胞株H1581在PD173074的作用下，出现了生长被抑制的表现；而Weiss等[5]在将上述NSCLC细胞株移植到小鼠体内并同样应用PD173074进行治疗后，出现了肿瘤生长减缓甚至瘤体缩小的结果。上述两项研究中，均发现PD173074的作用效果与药物剂量呈正相关。目前该药物暂无针对NSCLC治疗的临床试验。

4.2 BGJ- 398

BGJ- 398作为FGFR抑制剂，还可抑制VEGFR2以及其他激酶，包括ABL、FYN、 KIT、LCK和LYN等。Goke等[50]于2015年利用具有FGFR1扩增高表达的H1581细胞株进行研究，发现BGJ- 398通过激活半胱天冬酶依赖的线粒体及非线粒体途径诱导肿瘤细胞的凋亡，细胞在G0/G1期即被抑制。此外，上述研究还发现肿瘤抑制基因程序性细胞凋亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)表达上调且血管生成素2(angiopoietin 2，ANG2)表达下降，因此这也是BGJ- 398抑制肿瘤生长的另一种机制。Nogova等[51]于2017年发表的一项纳入36例FGFR1扩增高表达鳞癌患者的研究中，应用BGJ- 398获得了50%的疾病控制率，11例患者获得病情稳定(stable disease，SD)。目前已有关于BGJ- 398应用于治疗FGFR1扩增高表达肺鳞癌的Ⅰ期临床试验(NCT01004224)，但尚未公布相关研究结果。

4.3 AZD4547

AZD4547对FGFR1～3具有高选择性，在体外及动物实验中发现其对FGFR1～3均有抑制作用且该作用具有剂量依赖性[52]。此外，在对中国NSCLC人群的研究中发现，AZD4547对肿瘤细胞的抑制作用与FGFR1的扩增高表达程度以及相应的蛋白表达程度有关[41]，即FGFR1扩增高表达水平及蛋白表达程度越高，AZD4547对于肿瘤细胞的抑制作用越强。此外，Rooney等[16]的研究发现，非扩增性FGFR1高表达仍对肿瘤细胞具有抑制作用。该研究应用AZD4547作用于多种NSCLC细胞株，其中H226与LK2两组细胞株虽不存在FGFR1扩增高表达的基因异常，但这两组细胞株FGFR1转录的mRNA水平均较高，即同样对AZD4547敏感。目前关于AZD4547对FGFR1扩增高表达的NSCLC靶向治疗研究处于Ⅰ/Ⅱ期临床研究阶段，其中包括关于AZD4547单药治疗多种具有FGFR1或FGFR2扩增高表达肿瘤的研究(NCT01795768)，以及关于联合AZD4547与多西他赛治疗NSCLC的研究(NCT 01824901)。

4.4 帕纳替尼

帕纳替尼(Ponatinib)作为治疗成人慢性粒细胞白血病的酪氨酸抑制剂已被批准上市，其主要作用靶点为BCR-ABL融合基因，同时其对FGFR1过度表达的细胞生长也有抑制作用。该药物通过抑制FGFR1基因及其下游信号通路的激活来抑制肿瘤细胞的生长[53]。在体外研究中发现，帕纳替尼的药效与FGFR1的mRNA水平呈正相关，即对FGFR1高度表达的NSCLC细胞具有抑制作用，但对FGFR1低表达的NSCLC细胞作用较小或几乎没有作用[53]，因此，FGFR1的mRNA以及蛋白表达水平比基因拷贝数更好地预测对帕纳替尼的敏感性[54]。目前有关于帕纳替尼治疗肺鳞癌以及头颈部恶性肿瘤和进展期NSCLC的Ⅱ期临床研究(NCT01761747，NCT01813734)正在进行中，研究结果尚未公布。

4.5 多韦替尼

多韦替尼(Dovitinib)是多靶点酪氨酸激酶抑制剂，对FGFR1/3及VEGFR1/2均有抑制作用。但Lim等[55]在2016年发表的一项研究表明，该药物对FGFR1扩增高表达的肺鳞癌患者治疗效果并不十分理想。在入组的49例患者中，无患者获得完全缓解，3例患者获得了部分缓解，10例患者获得SD，9例患者出现了疾病进展。此外，在另一项关于多韦替尼抗VEGF治疗进展期结直肠癌和肺癌的Ⅱ期临床试验(NCT01676714)中，也并未发现该药物有令人满意的治疗效果[56]。目前已有关于多韦替尼应用于存在任何潜在异常基因靶点的实体恶性肿瘤的Ⅱ临床研究(NCT01831726)，相关试验结果有待公布。

4.6 尼达尼布

尼达尼布(Nintedanib)是一种三联血管激酶抑制剂,可同时阻断3种生长因子受体：血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor， VEGFR)、血小板源性生长因子受体(platelet-derived growth factor receptor PDGFR)、FGFR。既往研究发现该药物在治疗特发性肺间质纤维化方面具有令人满意的效果，已作为治疗该种疾病的药物被批准上市，但目前并无治疗NSCLC的适应症。Hibi等[45]研究发现，尼达尼布可抑制FGFR1磷酸化以阻断FGFR1-ERK信号通路，进而抑制FGFR1阳性细胞的生长；上述研究同时发现尼达尼布对肿瘤细胞的抑制作用并无剂量依赖性，其认为低剂量足以产生抗血管生成作用，但可能需更高剂量来抑制癌细胞的增殖。LUME-Lung1的Ⅲ期临床试验发现，尼达尼布联合多西他赛对于铂类药物预处理过的NSCLC患者，提高PFS效果优于多西他赛单药(3.4比2.7)[57]；此外， LUME-Lung 2的Ⅲ期临床试验发现，尼达尼布联合培美曲塞具有相似的效果(4.4比3.6)[58]。目前，有关尼达尼布联合纳武单克隆抗体等药物治疗NSCLC安全性及耐受性的Ⅱ期临床试验(NCT03377023)正在研究中。

5 小结

综上所述，FGFR1作为位于8p11的酪氨酸激酶跨膜受体，不仅在人体正常生理过程中具有重要作用，更参与到多种恶性肿瘤的发生发展过程中。扩增高表达为其最常见的基因异常形式，但目前暂无统一的判定标准及检测方法。研究已发现FGFR1扩增高表达与NSCLC之间存在相关性，虽然目前暂未从细胞分子学方面对其两者关系进行完全阐释，但已发现其与NSCLC临床病理学之间的关联。现有研究认为，FGFR1扩增高表达状态多见于男性、既往有吸烟史及病理亚型为鳞癌的NSCLC患者，且往往预示较差预后。目前已有多种针对FGFR1扩增高表达的靶向药物正处于研究试验过程中，从细胞水平试验结果来看，靶向药物的疗效比较明显，但现有临床试验所呈现的结果却差强人意。期待目前其他正在进行的靶向药物的临床试验能够为存在FGFR1扩增高表达的NSCLC患者治疗提供新的思路与方向。