靶向抑制FGFRs信号在治疗恶性肿瘤中的研究进展

杨思琦 宋启斌 李清清 综述 姚颐 审校

成纤维生长因子受体(Fibroblast growth factor receptors，FGFRs)信号通路是与维持组织稳态、调节机体代谢和细胞增殖密切相关的信号通路[1]。研究表明，异常的FGFRs信号参与多种恶性肿瘤的发生发展[2]，例如FGFR4在乳腺癌、胰腺癌、肾癌等恶性肿瘤中均处于高表达的状态；过度激活的FGFR3信号通路则被证实与骨髓瘤、宫颈癌以及膀胱癌等恶性肿瘤密切相关[3]。因此FGFRs信号通路被视为多种恶性肿瘤的治疗靶点之一，并且抑制FGFRs信号具有潜在的抗肿瘤价值，可能成为癌症靶向治疗的新策略。

1 FGFRs信号通路简介

FGFRs属于跨膜受体酪氨酸激酶家族，包括四种高度保守的亚型(FGFR1-4)，介导成纤维生长因子(Fibroblast growth factors，FGFs)信号进入细胞[4]。硫酸肝素糖蛋白是细胞膜上的一种带有疏水信号的载体蛋白，可与FGFs可逆性结合，将其从胞外转运到细胞膜受体FGFRs上并防止FGFs在转运过程中被降解或失活，进而激活RAS-ERK、PI3K-AKT、JAK-STAT、MAPK、PKC和PKD等下游信号通路。同时，磷酸化的FGFRs还可活化接头蛋白FRS2，后者可再次激活RAS-ERK和PI3K-AKT信号通路[5]，发挥其生理及病理作用。

FGFRs信号通路是正常细胞生长分化所必须的，参与促血管生成、促胚胎发育和伤口愈合、营养神经和调节内分泌、维持细胞的存活和调节细胞凋亡等生理过程[6]。FGFRs基因突变或扩增与侏儒症、颅缝早闭等遗传性疾病以及恶性肿瘤的遗传易感性息息相关。例如，FGFR1突变主要导致Kallman综合症、Pfeiffer综合症、软骨发育异常等遗传性疾病[7]；FGFR2多态性可导致BRCA2突变的乳腺癌遗传易感性增加；FGFR3突变则与遗传性侏儒症发病有关；FGFR4突变与前列腺癌的易感性和恶性程度高相关，与乳腺癌的内分泌治疗疗效不佳相关[8]。

2 FGFRs信号通路与恶性肿瘤

2.1 FGFRs与肿瘤细胞的增殖

在FGFRs基因发生扩增、突变以及染色体易位等情况下，其信号通路会发生异常激活，参与多种恶性肿瘤的发生发展[9]。FGFRs信号还可通过提高自分泌/旁分泌作用、血管增生、上皮-间质转化(Epithelial-mesenchymal transformation，EMT)等效应促进肿瘤的发生[10]。

多项研究表明，当FGFRs基因突变时，细胞可出现增殖过度、凋亡减少、易于迁移等恶性特征[11]。而且在不同细胞中，FGFRs信号可通过不同方式来调节细胞增殖[12]。Ishiwata等[13]将FGFR基因转染胰腺癌细胞后发现细胞增殖加速，倍增时间明显缩短，体内成瘤能力增加，导致胰腺癌的浸润和转移速度也明显加快。而Lamont等[14]应用FGFRs抑制剂处理FGFR3突变的膀胱癌细胞后，发现大量细胞出现凋亡，并且细胞增殖速度明显降低，由此推断出FGFRs抑制剂具有明显抑制肿瘤细胞生长，促进肿瘤细胞凋亡的作用。

2.2 FGFRs与肿瘤的转移

研究发现，EMT除了促进胚胎发育和组织再生外，还与肿瘤浸润和转移密切相关[15]。发生EMT时，上皮细胞的顶点极性及细胞间连接消失、E-钙粘蛋白表达下降、间质标记物开始表达、细胞获得侵袭和迁移能力。Hu等[16]证实，FGFR1信号通路激活后，通过使肌动蛋白应力纤维迅速增加，改变细胞形态，使EMT过程持续约72 h，并通过定点突变和小分子抑制剂试验，证实MAPK和PI3/Akt通路共同参与介导EMT的发生，使肿瘤细胞向周围浸润及远处转移。

2.3 FGFRs与肿瘤血管生成

肿瘤的发生发展和转移与血管生成息息相关，FGFs是机体重要的促进血管生成因素之一，已有研究证实FGFs在血管内皮细胞的增殖、迁移、细胞黏附以及其他促血管的过程中具有重要作用[17]。研究表明，FGFs与受体结合后通过调节胶原酶、蛋白酶、尿激酶型纤溶酶原激活剂和整合素等活性，降解血管基膜，促进内皮细胞侵入周围基质、增殖、分化，形成新的毛细血管网络[18]。并且Tsunoda等[19]研究发现，FGFs通过诱导血管内皮生长因子(VEGF)在血管内皮中的表达并阻止抗VEGF抗体发挥作用，提示FGFs可能通过FGF-VEGF信号轴发挥促血管生成的作用。

2.4 FGFRs与肿瘤的耐药

原发或继发性耐药一直是恶性肿瘤内科治疗的一大挑战。Thomson等[20]提出，在非小细胞肺癌(NSCLC)细胞系(H358)中上调的FGFR1可诱导EMT发生，而后者则与癌细胞对表皮生长因子受体(EGFR)抑制剂耐药有关。

基因芯片分析发现，FGFR4是乳腺癌癌细胞对阿霉素抵抗的关键调控因子[21]，其机制可能与活化的FGFR4通过FRS2进一步激活下游MAPK/ERK信号有关。抑制FGFR4信号后，肿瘤细胞对药物的抵抗作用减弱[22]。研究还发现，在乳腺癌细胞中43%对芳香化酶抑制剂耐药的ER阳性患者存在FGFR1扩增/过表达，其诱导耐药的原理也与激活MAPK和AKT信号通路有关[23]。Mcleskey等[24]证实，FGFRs信号可绕过雌激素的内质网信号转导途径，直接刺激ER阳性癌细胞有丝分裂，导致他莫昔芬疗效不佳。

2.5 FGFRs与肿瘤的放射抵抗

Moyal等[25]发现，抑制FGFR表达后癌细胞对放疗敏感性明显提高，而且该增敏作用与FGFR被抑制的程度相关。并且细胞对射线的敏感性降低可能与FGFR信号激活Ras/Mitogen蛋白激酶、增加ERK磷酸化有关。除此之外，Darren等[26]在研究多形胶质母细胞瘤的放射敏感性时，通过血清学分析具有放射抵抗性的肿瘤细胞后发现，FGFR1表达明显升高，并通过过度激活MAPK等信号通路促进EMT，从而导致肿瘤细胞对放射治疗的敏感性降低。

3 以FGFRs信号通路为靶点的药物研究

3.1 抗FGFRs药物分类

靶向抑制FGFRs的药物主要分为三类：非选择性FGFRs酪氨酸激酶抑制剂(FGFR-TKIs)、选择性FGFR-TKIs、FGF/FGFR单克隆抗体。非选择性FGFR-TKIs除可抑制FGFR信号外，还可广泛抑制其它酪氨酸激酶受体，如血管内皮生长因子受体(VEGFR)和血小板源性生长因子受体(PDGFR)等，此类药物包括多韦替尼(TKI258)、索拉菲尼(Sorafenib)、帕纳替尼(Ponatinib)、仑伐替尼(Lenvatinib)等[27]。非选择性FGFR-TKIs能否充分抑制FGFRs作用不明，但由于靶点多，副作用较大，选择性FGFR-TKIs则在提高疗效的同时减少了副作用[28]。因为FGFR1-3的分子结构高度相似，而FGFR4激酶结构域较独特，所以大多数选择性FGFR-TKIs对前三型受体均能产生抑制作用，而对4型受体作用欠佳[29]。选择性FGFR-TKIs主要通过与FGFRs胞内的酪氨酸激酶结构域的ATP位点结合，抑制该受体的磷酸化，使其丧失催化其他底物蛋白酪氨酸残基磷酸化的功能，阻断信号向下传递。NVP-BGJ398(Infigratinib)是目前已有的强效选择性FGFR-TKI，在一些瘤种已开始临床试验，包括恶性实体肿瘤、黑色素瘤、胆管癌和胃肠道间质细胞瘤[30]。临床前研究显示，阻断FGFR2、FGFR3信号易导致高磷血症和组织钙化的发生，但由于FGFs与FGFRs结合具有选择性，FGFR亚型抑制剂可能避免此类副反应发生[31]。

针对FGFs或FGFRs的单克隆抗体制剂也日益受到重视，其主要作用为抑制配体/受体结合和阻断受体二聚。目前有两种单抗正处于临床试验中：MFGR1877S和FP-1039。MFGR1877S主要靶向抑制FGFR3、阻断受体二聚，但该研究由于Ⅰ期临床试验效果不佳而终止[32]。FP-1039的作用主要是抑制配体/受体的结合，对FGFR1扩增的NSCLC和FGFR2突变的子宫内膜癌等多瘤种有效，且各剂量组的不良反应(如皮疹、粒细胞减少、肌无力等)均有较好的耐受性[33]。

3.2 FGFRs靶向药物的临床应用

FGFRs信号的异常与多种恶性肿瘤的发生密切相关，尤其是对于一些目前尚无靶向药物的上皮型肿瘤，包括头颈部鳞癌、肺鳞癌、胆管癌、胰腺癌、尿路上皮癌和胃癌等。

头颈部鳞癌是严重威胁人类生命健康的恶性上皮肿瘤。由于头颈部特殊的解剖结构和复杂的功能，导致头颈部鳞癌的诊治一直是临床上的难题。FGFR1在头颈部鳞癌中的基因扩增率高达17%，其通过诱导EMT、下调上皮细胞标志蛋白表达、上调间质细胞标志蛋白表达等可以促进头颈部鳞癌细胞侵袭和转移。Brands等[34]研究表明FGFRs抑制剂AZD4547不仅能够抑制头颈部鳞癌细胞的浸润和转移，联合放疗还可以显著抑制肿瘤生长。FGFR家族是肺鳞癌中突变频率最高的酪氨酸激酶家族基因。有研究表明[35]，约13%～25%的肺鳞癌存在FGFR1扩增，总生存期常常较短。Ⅰ期临床试验提示，Infigratinib对NSCLC的疾病控制率为47.6%。AZD4547也是FGFR1-3强效抑制剂，Ⅰb期临床试验结果显示AZD4547对肺鳞癌的控制率为39%，中位总生存期为4.9个月[36]。研究发现，Infigratinib对于胆管癌的疾病控制率可高达83.6%[37]，并对既往化疗失败、FGFR2融合的晚期胆管癌患者仍表现出可控的毒性特征和临床上有意义的活性。而另一种FGFR1-3的小分子抑制剂INCB54828(Pemigatinib)临床前数据均体现了针对FGFRs基因变异瘤种的优异疗效和较高安全性，对胆管癌的疾病控制率已达到85%。在胰腺癌的治疗中，与单独使用吉西他滨或Infigratinib相比，二者联合使用不仅可以更持久地提高处于S期阻滞细胞的百分比，还可以显著下调DNA切除修复蛋白(ERCC1)和EMT生物标志物(Vimentin和Snail)，也提示Infigratinib抑制了可能导致吉西他滨耐药的诸多因素[38]。此外，PI3k抑制剂与抗FGFRs药物联用时，也可通过协同作用提高抗肿瘤效果、降低耐药性[39]。FGFRs抑制剂B-701(Vofatamab)对治疗尿路上皮癌也具有良好的前景，已有临床(Ⅰb/Ⅱ期)试验显示B-701联合多西紫杉醇具有良好的早期安全性和耐受性，具体疗效如何还待后续评估[40]。研究证实，AZD4547对胃癌的有效率达33%，中位无进展生存期为6.6个月，疗效也随着FGFRs基因扩增程度而提高，提示FGFR不仅可以作为胃癌的治疗靶点，还可作为疗效预测的指标[41]。

3.3 FGFRs抑制剂的耐药机制

人们在大力研究和开发FGFRs抑制剂的同时，关于其耐药机制的研究也已启动。其机制主要包括门控基因的突变以及补偿性通路的激活[42]。门控基因残基位于连接激酶域N-和C-末端铰链区域的入口，并具有疏水性。该基因突变可消除与FGFRs抑制剂高效结合的氢键或制造空间冲突，阻碍受体与抑制剂结合。而LY2874455是目前用于克服门控基因突变的主要药物。研究显示，与FGFR4野生型(WT)抑制剂Ponatinib和FIIN-2相比，LY2874455对FGFR4WT以及突变型-FGFR4 V550L和FGFR4 V550M均具有较好的抑制效力[43]。

酪氨酸磷酸酶(PTPRG)也具有较强对抗FGFRs抑制剂耐药的能力。PTPRG通过对抗FGFR1的磷酸化而降低FGFRs-TKIs耐药的发生，因此PTPRG作为FGFRs活性的调节因子可能用于多个癌种。研究发现，当PTPRG耗竭时会促进细胞生长，并对FGFR-TKIs的疗效产生负面影响，提示PTPRG可以作为FGFRs抑制剂的疗效预测因子[44]。

4 小结与展望

FGFRs信号参与了肿瘤的发生发展、转移和耐药，或可成为肿瘤科临床克难攻坚的新靶点。虽然现有循证医学数据并不成熟，但靶向FGFRs的治疗策略已给某些难治性癌种带来了曙光。例如，FGFRs基因突变成为患者预后不良的指标之一；靶向阻断FGFRs信号通路弥补了现有靶向治疗谱的不足；FGFRs抑制剂与化疗方案或其他靶向药物联用疗效优于单药，很可能与协同增效、对抗耐药以及提高放疗疗效有关。但由于靶向抑制FGFRs信号通路干扰了机体“组织愈合”能力的重要信号通路，此类药物在治疗肿瘤的同时也可能带来明显的不良反应，如高磷血症、疲劳、口腔炎、脱发、便秘、干眼症和味觉障碍等，因此药物相关毒性的监测和处理，以及将来会出现的耐药现象也是很快需要面对的问题，所幸的是，FGFRs抑制剂的耐药问题和解决方案已经受到重视并在探索中。