FGF/FGFR信号通路在妇科恶性肿瘤中的研究进展*

姜玮奇，王 静，贺海威，陈 俊，刘晨雾，徐明娟

海军军医大学 1临床医学八年制，2研究生院，3第一附属医院妇产科，上海 200433

成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptors，FGFR)是一类由FGFR1至FGFR4(FGFR1～4)组成的受体酪氨酸激酶。其配体纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGFs)家族共包括22个同源的成员：FGF1至FGF22(FGF1～22)，其中有18种生长因子(FGF1～10，15～22)可以充当配体与FGFR1～4结合，其余4种FGFs(FGF11～14)是无法与FGFRs相互作用的细胞内蛋白[1]。FGFs与FGFRs结合后形成二聚体并通过激酶结构域的磷酸化作用募集衔接蛋白，启动下游信号传导。FGFR信号通路可以实现多种生理细胞调节过程[2]，同时也与肿瘤发生发展密切相关。当FGFR信号传导发生异常时，不仅具有致癌潜力[3]，而且对于抗癌药物的耐药性也会产生影响[4]，因此对于该信号通路的研究可以为恶性肿瘤的相关治疗提供有价值的理论基础。近十年来关于FGFR信号通路的研究在妇科肿瘤领域获得重大突破性进展。本文将阐述FGFR家族的结构和生理功能，以及该信号通路在妇科恶性肿瘤中的研究进展，为今后妇科肿瘤的研究提供理论基础。

1 FGFR及其下游信号通路基本结构

FGFR基本结构及同工型剪切异构体组成如图1所示[5]，FGFR家族包括4个受体酪氨酸激酶FGFR(1～4)，由细胞外结构域，跨膜结构域和细胞质结构域组成[6]。FGFRs的细胞内区域包含1个近膜结构域，1个具有经典酪氨酸激酶基序的分裂激酶结构域和1个羧基末端尾巴。细胞外部分包含3个免疫球蛋白样(Ig)折叠(IgⅠ，IgⅡ和IgⅢ)，分别称作D1，D2和D3。N端起始是一段22个氨基酸的信号肽，在D1和D2的连接处有8个连续的酸性残基(酸盒)[7]，后续是D2和D3的结构域。D2和D3以及它们之间的连接处决定了结合的选择性和特异性，因此对于配体结合非常重要，但是D1和酸盒具有自抑制功能[8]。FGFR1～3胞外段D3结构中存在一个选择性剪接位点，可能会产生2个同工型剪切异构体FGFRⅢb和FGFRⅢc，这2个剪切异构体在配体结合特异性的不同决定了配体识别的特异性[9]。

图1 FGFR及其同工型剪切异构体的基本结构Fig.1 The basic structure of FGFR and the splice isomers

2 FGFR信号通路的生理作用

FGF与FGFR结合及下游信号传导途径如图2[10]所示，FGFs与FGFRs结合并诱导其二聚化和特定细胞质酪氨酸残基的磷酸化，触发细胞质信号转导途径的激活。

如图2所示，下游信号传导是通过细胞内受体底物FGFR底物2(FRS2)和磷脂酶Cγ(PLCγ)两条主要途径进行传导。一方面，FGF刺激导致FRS2的酪氨酸磷酸化，募集多个生长因子受体结合蛋白2(Grb2)/鸟苷释放蛋白(Sos)复合物，这些复合物促进Ras/促分裂原活化的蛋白激酶(MAPK)和磷酸肌醇3激酶(PI3K)/AKT信号通路的激活。另一方面，PLCγ直接与羧基末端受体尾巴中的自磷酸化酪氨酸(FGFR1中的Y766)结合，导致PLCγ磷酸化和活化，刺激磷脂酰肌醇(PI)水解并生成2个第二信使：二酰基甘油(DAG)和肌醇1，4，5-三磷酸酯(IP3)。通过以上作用，释放细胞内钙的储存并激活丝氨酸-苏氨酸激酶蛋白激酶C(PKC)家族的钙依赖性成员，导致Ras依赖的MAPK信号通路激活[1]。FGFR也可以激活包括JAK/STAT信号传导等其他途径。同时，FGFR信号的负调控是由MAPK磷酸酶3(MKP3)，Sprouty(SPRY)蛋白质和Sef家族成员等几种蛋白质进行介导。

FGFR信号在促进肿瘤发生、发展、转移和耐药等方面发挥了重要作用，其中血管生成和上皮间质转化为当前FGFR信号通路在肿瘤领域的研究热点。

2.1 FGFR信号通路对肿瘤血管生成的促进作用

目前已有许多研究证实，FGF/FGFR信号通路对肿瘤血管生成具有促进作用并且与患者预后相关。FGFs不仅在所有环节中都直接影响肿瘤血管的生成[10]，而且FGFs与血管内皮生长因子[11](vascular endothelial growth factor，VEGF)和血小板源性生长因子(platelet derived growth factor，PDGF)，通过互补和重叠的功能协同作用，共同促进肿瘤血管生成。

图2 FGF/FGFR信号通路示意图Fig.2 FGF/FGFR signaling pathway

有研究结果表明，FGFR通路的激活可能是靶向VEGF治疗的一种潜在耐药机制。在乳腺癌中，FGF/FGFR1信号传导诱导了VEGF/VEGFR1途径的自分泌[12]。临床研究发现，FGFR表达水平与转移性肾透明细胞癌患者VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂反应呈显著的负相关[13]。在接受VEGF靶向疗法的肾细胞癌患者中，FGF水平与总生存期(overall survival，OS)呈负相关[14]。靶向FGFR可能是恢复VEGF靶向治疗敏感性的一种有效策略，并且靶向两者的双重阻断表现出强大的抗血管生成作用和抗肿瘤活性。例如布立尼布(Brivanib)[15]和尼达尼布(Nintedanib)[16]等均为多靶点的激酶抑制剂，至少包括VEGFR和FGFR这2个靶点。这些抑制剂在实体肿瘤临床试验中有效改善患者预后，表现出对肿瘤具有较强抑制作用。

2.2 FGFR信号通路对上皮间质转化的促进作用

上皮-间质转化(epithelial mesenchymal transition，EMT)是上皮细胞转化为间质细胞的过程。在肿瘤中，EMT促进肿瘤的侵袭、转移和耐药[17]。在多种肿瘤研究中已证实，FGFR信号通路促进上皮间质转化。在关于乳腺癌的研究中发现，N-钙黏蛋白(N-cad)促进FGFR上调，该N-cad/FGFR轴诱导EMT和干细胞特性，并促进肿瘤侵袭[18]。

而在疾病治疗方面，靶向FGFR的治疗可克服肿瘤治疗中EMT介导的耐药性。在用EGFR抑制剂厄洛替尼处理的HCC827肺癌细胞中，FGFR1信号通路可通过激活锌指转录因子(ZEB1，EMT相关的重要转录因子)诱导EMT，从而导致细胞对厄洛替尼的获得性耐药[19]。

3 FGFR与妇科肿瘤

3.1 FGFR在宫颈癌中的研究进展

3.1.1 FGFR在宫颈癌中的表达 通过对宫颈癌患者病理组织免疫组化染色结果进行分析，FGFR1、FGFR2和FGFR4的表达高于正常组织。FGFR1在腺/腺鳞癌中呈现高表达(P=0.020)，而FGFR2，FGFR3和FGFR4在鳞状细胞癌中表达更为突出(分别为P<0.01，P<0.01和P=0.020)[20]。

3.1.2 FGFR在宫颈癌中的机制研究 FGFR3-TACC3融合蛋白具有显著致癌潜能[21]，并且多检出于宫颈鳞状细胞癌中[22]。对FGFR3-TACC3融合基因阳性的宫颈癌组织进行分析可以发现PI3K/AKT途径具有频繁的遗传改变。同时FGFR3-TACC3融合蛋白的持续表达会导致PI3K/AKT途径的激活，并且激活的PI3K/AKT信号传导会进一步诱导宫颈癌细胞对FGFR抑制剂BGJ398的耐药性[23]。

现有研究表明，由凋亡抑制因子5(API5)介导的肿瘤干细胞样特性取决于由转录因子E2F1依赖性FGF2表达触发的FGFR1信号[24]。在一项研究中，实验人员在异种移植小鼠模型中发现，API5通过下调FGFR1/ERK信号通路促进凋亡分子Bim，诱导宫颈癌对顺铂的耐药性[25]。

FGFR2b是FGFR2的上皮剪接转录变体。高危基因型的人乳头瘤病毒16的E5癌蛋白(HPV16E5)可促进FGFR2b转化为FGFR2c。FGFR2的可变剪切可能导致FGFs配体特异性和细胞反应方面的改变，从而触发EMT[26]。

3.1.3 FGFR抑制剂在宫颈癌中的临床前研究 FGFR小分子变构抑制剂SSR128129E在临床前研究中表现出显著的抗肿瘤活性。异体种植小鼠模型研究发现，SSR128129E可诱导顺铂耐药的宫颈癌细胞凋亡[25]。

已有研究发现，在放疗(CIRT)后局部复发的宫颈癌肿瘤细胞中存在大量FGFR信号的富集，推测FGFR/MAPK轴的上调会增强宫颈癌细胞对CIRT的抗性，而pan-FGFR抑制剂LY2874455可以增强宫颈癌细胞对CIRT的敏感性[27]。

3.1.4 FGFR抑制剂在宫颈癌中的临床研究 目前用于宫颈癌临床试验的FGFR抑制剂主要有西地尼布(Cediranib)和布立尼布。西地尼布是靶向VEGF、PDGF和FGFR的口服多酪氨酸激酶抑制剂。在2015年一项Ⅱ期临床试验(ISRCTN-23516549)中，对西地尼布联合卡铂和紫杉醇治疗转移性或复发性宫颈癌患者的疗效进行评估，研究发现西地尼布治疗组的无进展生存期(progression-free survival，PFS)(8.1个月，80%CI：7.4～8.8)较安慰剂组(6.7个月，80%CI：6.2～7.2)有明显延长(HR=0.58，P=0.032)[28]。布立尼布是一种靶向VEGF和FGFR的双重酪氨酸激酶抑制剂。2017年，一项关于布立尼布治疗持续性或复发性宫颈癌的Ⅱ期临床试验(NCT01267253)结果中，7名(25%)患者的PFS≥6个月；2例(7%)患者部分缓解，持续时间分别为8个月和22个月；12例(43%)病情稳定。布立尼布在治疗持续性或复发性宫颈癌患者中表现出良好的耐受性和足够的抗肿瘤活性[15]。

3.2 FGFR在卵巢癌中的研究进展

3.2.1 FGFR在卵巢癌中的基因突变 研究人员利用二代测序技术对4853例实体瘤中FGFR畸变的频率进行检测，其中9%的卵巢癌患者出现FGFR异常表达。在所观察到的FGFR异常表达中，FGFR1扩增较为常见，卵巢癌中FGFR1扩增频率为5%[22]。针对FGF/FGFR信号通路中的多个单核苷酸多态性(SNP)的研究发现，FGF/FGFR通路中的遗传变异与卵巢癌风险、治疗反应和生存率有着明显的相关性，尤其是FGF1 rs7727832。多个SNP的发现可为卵巢癌风险评估、监测治疗反应和预后提供分子方法[29]。

3.2.2 FGFR在卵巢癌中的机制研究 已有研究发现卵巢上皮恶性转化与FGF3/7和FGFR2b组成的自分泌回路有关[30]。体内外实验中，在细胞因子或受体水平上对该轴的抑制会抑制肿瘤生长并增强顺铂的细胞毒性作用[30]。NCAM与FGFR的相互作用促进了卵巢癌细胞在体外的迁移和侵袭潜能及其体内转移能力[31]。FGF16作为一种新型生长因子，在卵巢癌中通过激活FGFR信号，诱导内源性MAPK水平并最终增强卵巢癌细胞的增殖，并且FGF16诱导Snail分子表达(EMT相关转录因子)上调以及E-钙粘蛋白表达下调，从而促进卵巢癌细胞的侵袭和转移[32]。

3.2.3 FGFR抑制剂在卵巢癌中的临床前研究 多种FGFR抑制剂均在卵巢癌研究中体现出显著的抗肿瘤活性。阿洛法尼(Alofanib)是一种FGFR2的小分子变构抑制剂，SKOV3是FGFR2表达异常的肿瘤细胞系。阿洛法尼可以抑制SKOV3细胞的FGFR依赖性增殖[33]。

BGJ398是一种选择性FGFR 1～3抑制剂，在卵巢癌治疗中表现出有效的抗肿瘤活性。BGJ398可以显著抑制卵巢癌细胞增殖，并且BGJ398和紫杉醇的联合给药表现出对细胞活力的协同抑制作用[34]。AKT/mTOR途径是FGFR信号的下游通路，卵巢癌体内外实验均证实，BGJ398和mTOR抑制剂雷帕霉素(Rapamycin)的联合治疗可诱导细胞周期停滞和细胞凋亡，对肿瘤的生长和侵袭有明显抑制作用[35]，FGFR和mTOR通路的联合抑制可能是治疗卵巢癌患者的一种有前途的治疗策略。

3.2.4 FGFR抑制剂在卵巢癌中的临床研究 尼达尼布是一种有效的VEGFR1～3、FGFR1～3和PDGFRα/β的口服三重血管激酶抑制剂。在2016年AGO-OVAR12临床试验研究中，尼达尼布联合标准一线化疗治疗晚期卵巢癌的疗效分析显示，与联合安慰剂(16.6个月，95%CI：13.9～19.1)相比，联合尼达尼布(17.2个月，95%CI：16.6～19.9)可以显著改善晚期卵巢癌患者的PFS[36]。该研究后续纳入了国际妇产科联合会(FIGO)ⅡB～Ⅳ期的新发卵巢癌患者，按照2∶1的比例随机给予尼达尼布或安慰剂，同步联合标准的卡铂和紫杉醇治疗6个周期。在2020年最终结果显示，尼达尼布组和安慰剂组的中位OS无统计学差异。研究结果表明PFS和药物安全性的最新结果与AGO-OVAR12初步分析结果一致，尼达尼布可以改善晚期卵巢癌患者的PFS。

在2019年布立尼布在晚期实体瘤患者中的Ⅱ期临床试验(NCT00633789)的结果显示，相比安慰剂组(2.0个月，95%CI：1.2～2.7)，布立尼布(4.0个月，95%CI：2.6～4.2)可有效延长FGF2阳性的卵巢癌患者PFS，并表现出较大的安全性[37]。在2019年德瓦鲁单抗(durvalumab，PD-L1抗体)、奥拉帕尼(Olaparib，PARP1/2抑制剂)和西地尼布联合治疗妇女肿瘤Ⅰ期临床试验(NCT02484404)的结果显示，上述3种药品的联合治疗方案具有安全性和抗肿瘤活性。与此同时，针对复发性卵巢癌患者的单臂Ⅱ期临床扩展研究也在积极展开中[38]。

3.3 FGFR在子宫内膜癌中的研究进展

3.3.1 FGFR在子宫内膜癌中的基因突变 在早期关于FGFR在子宫内膜癌中的研究发现，FGFR驱动程序的突变与子宫内膜癌的发生有明确的关联，其中高达10%～16%的病例是由FGFR2突变驱动的[39]。后续研究中在973个子宫内膜癌组织检测发现，在12%的Ⅰ/Ⅱ期病例和17%的Ⅲ/Ⅳ期病例中存在FGFR2突变，并且FGFR2的突变与子宫内膜患者PFS呈负相关关系[40]。在一项研究中，研究人员利用二代测序技术对4853例实体瘤进行检测来研究FGFR畸变的频率，研究结果显示有大约13%的子宫内膜癌患者出现FGFR异常[22]。

3.3.2 FGFR在子宫内膜癌中的机制研究 澳大利亚学者建立了FGFR2N550K和FGFR2Y376C激活突变的Ishikawa子宫内膜癌细胞模型[39]。研究发现，FGFR2突变诱导高尔基体碎裂，以及细胞极性和定向迁移的丧失，促进子宫内膜癌的侵袭，导致子宫内膜癌患者的预后不良[41]。同时研究发现在子宫内膜癌细胞中敲低FGFR2可抑制细胞增殖。

3.3.3 FGFR抑制剂在子宫内膜癌中的临床前研究 目前有关FGFR抑制剂在子宫内膜癌中的临床前研究的研究结果表明，FGFR和其他靶点的联合治疗对肿瘤表现出更强的抑制作用，并且可以减少继发性耐药现象的发生。体外实验已证实，与单独FGFR抑制剂BGJ398给药相比，BGJ398和Bcl-2/Xl抑制剂ABT737联合用药可更显著地缩小肿瘤体积[42]。PHLDA1的表达能够下调AKT信号通路活性[43]，并且许多类型肿瘤细胞的增殖和侵袭的抑制作用已被证实[44]。研究发现，予以FGFR1抑制剂PD173074后，子宫内膜癌细胞可以通过沉默PHLDA1表达使AKT信号传导得以恢复，从而产生对FGFR抑制剂的耐药性。

3.3.4 FGFR抑制剂在子宫内膜癌中的临床研究JNJ-42756493和西地尼布目前在子宫内膜癌临床试验中有突出进展。JNJ-42756493是口服的FGFR1～4酪氨酸激酶抑制剂。在2015年JNJ-42756493治疗子宫内膜癌的Ⅰ期临床试验中，使用JNJ-42756493的子宫内膜癌患者(所有患者FGFR2或FGFR3基因易位)中已有2名部分缓解[45]。并且通过分析试验结果，确定选择10 mg剂量的7 d服用/7 d停药方案作为最佳二期临床的参考用药量(RP2D，recommended phase 2 dose)。在2015年西地尼布单药治疗复发性或持续性子宫内膜癌的Ⅱ期临床试验中，结果显示33%复发性子宫内膜癌患者出现6个月无进展生存期[46]。

本节通过查阅文献，对FGFR分别在宫颈癌、卵巢癌以及子宫内膜癌的研究进展进行总结综述。为了更加直观地展示各项临床研究的实验结果，将上述各类妇科肿瘤的临床研究进展及结果汇总如表1所示。

表1 FGFR在不同妇科肿瘤中临床研究结果分析Table 1 Analysis of clinical research results of FGFR in different gynecological tumors

综合上述对多种妇科恶性肿瘤的论述分析与总结可以得出，FGFRs突变或扩增常见于多种妇科恶性肿瘤中。近十年来，关于FGFRs在恶性肿瘤血管生成和上皮间质转化方面的研究有重大突破性进展。许多与肿瘤进展紧密相关的分子，如Bcl-2、PHLDA1和API5等，均已被证实与FGFR通路紧密相关。FGFRs信号通路对肿瘤的发生、发展、转移和耐药等方面具有显著促进作用。

FGFR信号传导异常的致癌潜力以及其他抗癌药继发性耐药的逃逸旁路机制不断被发现与证实，将FGFR抑制剂作为治疗选择的临床前研究和临床试验不断涌现。BGJ398在临床前研究中表现出显著的肿瘤抑制作用。西地尼布和布立尼布在妇科恶性肿瘤临床试验中可显著改善患者无进展生存期。但是对于FGFR的研究仍有不足，目前在亚洲人群中的临床研究较少，FGFR抑制剂单药治疗没有改善患者总生存期；靶向FGFR信号传导以及其他信号通路(例如AKT信号通路)的双重疗法在临床前数据中反响良好，多靶点联合治疗仍需要继续探索研究。