蛋白酪氨酸激酶在骨肉瘤治疗中的研究进展

曹 恩，徐 骏，刘嘉怡，况晓东，矢庆明

(南昌大学a.病理教研室； b.基础医学院2018级； c.第二附属医院骨科，南昌 330006)

凡发生在骨内或起源于各种骨组织成分的肿瘤，不论是原发性、继发性还是转移性统称为骨肉瘤(osteosarcoma，OS)。OS是一种最常见的恶性骨肿瘤，主要好发于儿童和青少年。OS可以发生在任何骨骼中，最常见的是股骨远端，其次是胫骨近端和肱骨近端。OS的临床表现为局部疼痛，多为持续性，可伴有局部肿块，附近关节活动受限，全身恶病质表现，病理学骨折等。OS目前的治疗方法有化疗、放疗、外科手术以及靶向治疗等，靶向治疗具有针对性强、不良反应小、毒性低等特点，在OS治疗中的应用越来越广泛，其中以蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase，PTK)为靶点进行药物研发成为国际上抗肿瘤药物研究的热点。PTK是一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质，它能催化ATP-γ-磷酸转移到底物蛋白的酪氨酸残基上，使其磷酸化，它在细胞生长、增殖、分化中具有重要作用[1]。本文就蛋白酪氨酸激酶在骨肉瘤中的作用及相关机制研究进展进行综述。

1 PTK概述

PTK根据其结构的不同可分为非受体PTK(NRTK)和受体PTK(RTK)。根据它们的结构同源性，这两种类型的PTK可以进一步划分[2]。NRTK一般没有细胞外结构,它们通常偶联到细胞膜或存在于细胞质中，包括Abl激酶、Src激酶家族等[3]。NRTK主要通过细胞因子受体、T细胞受体和其他信号通路进行信号转导；T淋巴细胞受体、B淋巴细胞受体、免疫球蛋白受体等可以募集NRTK，然后通过酪氨酸磷酸化形成信号转导复合体，进而激活下游信号转导通路，促进细胞增殖[4]。

目前研究较多的是RTK,包括胰岛素样生长因子-1受体(IGF-1R)、表皮生长因子受体(EGFR)、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)、血管内皮生长因子受体(VEGFR)和原癌基因(MET)等。它们通常有一个与特定配体结合的胞外区，一个跨膜区，以及一个选择性地与底物结合并使底物磷酸化的胞内激酶区[5]。RTK可以通过与靶蛋白的配体结合并磷酸化靶蛋白的酪氨酸残基，并通过信号通路传递信息，从而激活一系列生化反应[6]。

PTK紊乱会导致细胞增殖调控紊乱，最终导致肿瘤的发生。临床研究[7]表明，PTK过度表达或表达降低可反映肿瘤的生物学特征或预测治疗结果。酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor，TKI)可以与ATP竞争酪氨酸激酶的ATP结合位点，降低酪氨酸激酶的磷酸化，从而抑制肿瘤细胞的增殖。TKI的抗肿瘤机制可通过抑制肿瘤细胞修复、阻断细胞分裂于G1期、诱导和维持细胞凋亡、抗血管生成等途径实现[8]。

2 PTK在OS中的作用及相关机制

2.1 IGF-1R

IGF-1R是在OS中研究最深入的PTK之一，IGF-1R是具有酪氨酸激酶活性的异四聚体(α2β2)跨膜糖蛋白，在各种人类细胞类型和组织中普遍表达。它通过与配体IGF-1结合，在生长、分化、发育、凋亡和代谢中发挥重要作用[9]。

由于OS的发病高峰期与青春期胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的大量释放相符，因此提出两者之间应该存在因果关系[10]。在OS中检测到IGF-1和IGF-1R的水平升高，通过转化、增殖，降低对细胞凋亡的敏感性，以及促进细胞侵袭性和血管生成，从而导致肿瘤进展。有研究[11]表明miR-26a在OS肿瘤发生中具有抑制作用，而IGF-1是miR-26a的靶标，miR-26a通过抑制IGF-1的表达发挥其肿瘤抑制功能。IGF-1R活性由IGF-1和IGF-2配体的存在与结合调节。此外，IGF和IGF-1R之间的相互作用受到IGF结合蛋白(IGFBPs)存在的影响。有研究[12]表明，OS细胞高度依赖IGF-1R信号，IGF-1激活IGF-1R可以刺激OS细胞的生长和体内转移行为。IGF-1信号通路在OS中被异常激活，并且可以通过激活Akt信号通路来促进增殖和化疗耐药性。这表明IGF-1R的表达与OS的远处转移和预后密切相关，骨肉瘤患者中较高的IGF-1R表达与较差的生存率相关[13]。

2.2 EGFR

EGFR是表皮生长因子受体家族的一员，EGFR的过度表达、通过信号转导的突变导致细胞生长失控和恶变。有研究[14]表明EGFR高表达OS患者恶性程度高，复发间隔短，复发率高，生存期短。EGFR其活性受多种配体的调节，包括表皮生长因子、转化生长因子α(转化生长因子α)和两相调节蛋白[15]。体外抑制EGFR信号导致OS的生长停滞和细胞凋亡[16]。但是也有研究[17]表明EGFR不是骨肉瘤细胞生长的主要驱动力，但有助于化疗引起的应激存活。EGFR抑制剂吉非替尼是一种选择性的EGFR-TKI，其抑制EGFR酪氨酸激酶活性可以阻止肿瘤的生长、转移和血管生成，增加肿瘤细胞的凋亡[18]。

2.3 PDGFR

PDGFR有两种亚型(α和β)，可被PDGFs(A、B、C和D)激活，这四种PDGF以不同的特异性结合PDGFR，目前，PDGFR-α/PDGF-A、PDGFR-α/PDGF-C和PDGFR-β/PDGF-B是三种最为熟悉的并且有证据证明其功能的复合物[19]。有研究[20]表明OS当中可见到PDGFR的表达，并且PDGFR-α和PDGF-A与OS的预后不良相关。PDGF/PDGFR途径通过直接自分泌刺激肿瘤细胞或旁分泌刺激肿瘤基质细胞在骨肉瘤的发展和转移中发挥重要作用。它可促进血管生成，克服肿瘤微环境中的缺氧，并调节肿瘤间质液压力以控制其他药物的流入和流出。靶向PDGF/PDGFR途径是克服耐药性并改善骨肉瘤患者预后的一种有效的治疗方法。虽然使用PDGF/PDGFR抑制剂作为单一药物的临床试验结果在骨肉瘤中令人失望。但是应该尝试将PDGF/PDGFR抑制剂添加到其他现有药物中去[21]。

2.4 MET

MET被称为c-MET，是一种原癌基因，其所编码的跨膜受体蛋白MET具有酪氨酸激酶活性，所有MET也被归纳为受体酪氨酸激酶家族的成员之一。MET或肝细胞生长因子受体(HGFR)是胚胎发育和伤口愈合所必需的。肝细胞生长因子(HGF)是MET目前已知的唯一配体。MET在良性和恶性骨肿瘤中均有表达[22]。有研究[23]表明MET在OS中有表达，且MET活性与OS的增殖、转移以及化疗的耐药相关。K252a，一种特异性的MET抑制剂，能够逆转HGF依赖的OS细胞的生长。MET表达和信号转导的失调涉及OS的生长和转移形成。有研究[24]证明OS细胞系中的MET信号转导通过Akt和Erk1/2的激活而发生。因此，在两种途径中靶向激酶的特异性抑制剂都可能适用于转移性OS的治疗。HGF刺激的Akt和Erk1/2信号以及HGF激活的MET的蛋白酶体降解是OS中潜在的治疗靶点[24]。

2.5 VEGFR

有三种不同类型的血管内皮生长因子受体(VEGFR-1、VEGFR2和VEGFR-3)可被其配体VEGFs(A、B、C和D)激活[25]。有研究[26]表明在恶性肿瘤的生长和转移中，VEGFR在肿瘤的新生血管起着非常重要的作用，为肿瘤的生长提供了必要的营养。大量临床前研究表明，靶向血管机制在OS中可能是有效的[27]。VEGFR抑制剂索拉非尼可抑制RAF-1、VGFR-2和VGFR-3等PTK活性[28]。它是一种可以同时靶向和抑制RAF激酶和VEGFR激酶的抗肿瘤药物[29]。它即可以通过阻断RAF/MEK/ERK介导的细胞信号通路直接抑制肿瘤细胞的增殖[30]，也可以通过VEGFR的作用抑制血管生成，切断肿瘤细胞的营养供应，从而限制肿瘤的生长[31]。VEGFR抑制剂阿洛替尼可抑制VEGFR2的磷酸化和下游信号通路的激活，抑制肿瘤生长并增加骨肉瘤的化学敏感性，可作为一种新型的VEGFR2抑制剂来阻断骨肉瘤的肿瘤发生[32]。

3 结语

尽管PTK靶向治疗在临床前非常有效，但在临床上还是不理想。这些问题主要表现在耐药性方面。即使在高度敏感的TKI患者中，肿瘤细胞也可以进行自我调节，寻找出路，从而避免TKI靶标，获得性耐药和疾病进展仍是不可避免的。因此，如何选择合适的TKI并延迟其耐药的发生，仍是研究者需要研究解决的问题[33]，在PTK靶向治疗之前，最好能对患者进行生物标志物的筛查。越来越多的证据[34]表明，同时靶向一个或多个PTK比靶向单一PTK更有效。虽然目前治疗OS的方法有很多，但是目前单一的治疗OS的方法已经很难进一步提高OS患者5年生存率，故应该运用各种方法综合来治疗OS，并不断改进治疗方法，努力提高患者的生存率及功能的改善。