基于SHP2的抗结直肠癌治疗策略

马云涛 综述 陈安海 审校

遵义医科大学附属医院消化内科，贵州 遵义 563000

由世界癌症研究基金会(WCRF)最新数据表明，结直肠癌(colorectal cancer，CRC)目前被认为是全球第三大常见肿瘤，也是癌症死亡的第二大原因，并且CRC 年轻患者(50岁之前)发病率也在逐渐上升[1]。结直肠癌早期阶段治疗手段主要以手术切除为主，但是预后效果并不理想，并且有30%～50%的患者在术后会发生转移[2]，由于结直肠癌患者往往伴有其他系统疾病，其并发症也可能会影响结直肠癌的治疗选择。大部分结直肠癌以腺癌为主，它是由结直肠的腺上皮细胞为来源逐步逐阶段发展而来的恶性肿瘤，其他类型如鳞状细胞癌、腺鳞癌、梭形细胞癌和未分化癌较为罕见[3]。结直肠癌的发展往往是正常结直肠黏膜组织经由腺瘤息肉发展而来的，其过程涉及相关基因的改变以及微环境的变化，如免疫微环境和炎症微环境，而含Src同源2 结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶2(Src homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase 2，SHP2)在其中发挥了不可或缺的作用，目前已有研究证实，在结直肠癌中，通过下调SHP2的表达能够抑制肿瘤细胞增殖、分化，说明SHP2可以作为结直肠癌的有效治疗靶点，因此本文将从SHP2在结直肠癌的治疗策略及其临床应用前景方面进行综述。

1 SHP2的概述

1.1 SHP2的结构与功能 SHP2由PTPN11基因编码，其包含两个N端Src同源2(SH2)结构域(N-SH2、C-SH2)、C 端包含两个酪氨酸磷酸化位点及一段脯氨酸富集序列以及一个酪氨酸磷酸酶催化区域(protein tyrosine phosphatase，PTP)[4]。C-SH2 结 构 域 负 责 结合，不参与SHP2的激活，而N-SH2结构域作为一个构象开关，在SHP2 激活中起着核心作用。在正常状态下，SHP2 蛋白的N-SH2 结构域能够与PTP 结构域结合，阻断其底物的进入，从而导致PTP活性被抑制，在刺激状态下，当SH2 结构域与特定的磷酸化酪氨酸基序进行结合时，N-SH2区域则会与PTP区域解离，导致SHP2 的激活[5]。SHP2 作为一种磷酸酶(PTP)，与蛋白酪氨酸激酶(PTK)协同作用，在细胞增殖、分化和调节细胞酪氨酸磷酸化水平中发挥重要作用。SHP2在人体组织中广泛表达，是免疫细胞和癌细胞中多种信号通路的聚合节点，它是唯一一个被指定为“致癌基因”的PTP成员[6]，并且SHP2在炎症和肿瘤发生的信号通路中起着决定性作用[7]。虽然PTPN11 在人类实体肿瘤中的突变频率较低，但SHP2 在多种肿瘤中的致癌作用已被发现，结直肠癌组织中PTPN11 突变所致使的SHP2表达上调可能是促进癌肿进展的重要因素。

1.2 SHP2 抑制剂 目前，SHP2 抑制剂有两种，包括非变构抑制剂和变构抑制剂，非变构抑制剂可以特异性地和PTP 结构域结合，而变构抑制剂则是特异性地结合到PTP 催化装置以外的区域，对SHP2 表现出更高的选择性[8]。SHP2 变构抑制剂近年来进展迅速，高特异性和高效性的SHP2 变构抑制剂还可以显著促进复杂细胞信号转导通路中的功能，并可在多种实体肿瘤中进行临床应用。然而，传统的SHP2 抑制剂在生物利用性和特异性方面较差，限制了其在临床中的应用；其次，SHP2 抑制剂由于其极性和离子官能团的存在，会导致其口服药物利用度和细胞渗透性不佳，从而使临床治疗受限，并且蛋白质酪氨酸磷酸酶高度保守化的催化位点使得研发选择性的SHP2变构抑制剂也具有较大的挑战[9]。因此，开发出高特异性、耐受性好、细胞膜渗透性强的SHP2 变构抑制剂是决定SHP2成为结直肠癌治疗靶点的关键。

2 SHP2在微环境中的作用

2.1 SHP2在抗肿瘤免疫中的作用 从免疫学角度，肠道是全身最大的外周免疫器官，包含数量庞大的各类免疫细胞，如T 淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞、固有淋巴细胞等[10-11]。并且相关研究表明，SHP2在调控肿瘤微环境中的免疫细胞功能方面发挥着重要作用[12]。SHP2作为一个潜在的免疫调节靶点，是参与调节T 细胞激活的免疫抑制受体结合的关键机制，在T细胞功能的调节中发挥着重要作用。CD4+T淋巴细胞根据其细胞因子分泌情况主要分为四个亚群，即Th1、Th2、Th17 和Treg，这四个亚群在肿瘤发展过程中发挥着不同的作用，其中Th1 细胞可以通过分泌IFN-γ和增强CTL功能来抑制肿瘤生长[13-14]。2017年，Liu 等[15]研究了一种抗结直肠癌免疫治疗的新策略，在CD4+T淋巴细胞中，SHP2的缺失可以导致Th1分化和IFN-γ产生增加，作为Th1 细胞分泌的主要细胞因子，IFN-γ在抗肿瘤免疫中起关键作用，并且IFN-γ的增加可以激活CD8+细胞毒性T细胞，从而进一步抑制结直肠癌的发生。该发现突出了SHP2 调节的T细胞分化在结直肠癌中的关键作用，并且对结直肠癌的治疗具有重要的临床意义。通过对肿瘤微环境的深入研究，人们提高了对肿瘤相关巨噬细胞(TAM)在肿瘤功能中的认识，由于肠道巨噬细胞被激活的发生率较高，因此肠道免疫系统作为强大的免疫抑制机制具有重要意义[16-17]。TAM 是肿瘤微环境的重要组成部分，其特点是高功能可塑性，通过从促肿瘤状态到抗肿瘤状态的极化，使得TAM 成为抗癌治疗的可控靶点[18]。根据肿瘤微环境，巨噬细胞可分化为两种不同的功能表型：M1 型(经典激活) TAM 和M2 型(交替激活)TAM，M1 型TAM 是肿瘤抑制因子，而M2 型TAM 被认为是肿瘤促进剂[19]。因此，抑制TAM 极化为M2 表型或促进TAM 极化为M1 表型可能是癌症治疗的目标。2019年，Wang等[20]通过研究SHP2激活促进TAM向M1 型极化，发现TAM 中SHP2 低表达的结直肠癌患者预后情况明显低于TAM 中SHP2 高表达的患者，因此该研究为靶向SHP2的结直肠癌的治疗提供了新的策略指导。此外，Xiao等[21]还发现巨噬细胞中SHP2的缺失会破坏IL-10-STAT3 信号通路，导致小鼠结肠癌的恶化。这些研究都表明了SHP2 是结直肠癌免疫治疗中调节TAM功能的潜在靶点。

2.2 SHP2 在炎症微环境中的作用 众所周知，炎症对癌症的进展有较大的影响，一些研究指出，近20%的癌症与感染、刺激物或自身免疫性疾病引起的慢性炎症有关[22]。并且SHP2 在炎症性疾病的调节中发挥着重要的作用，特别是与癌症相关的炎症[23]。肿瘤炎症微环境对肿瘤的治疗和预后是复杂的,微环境中的炎症细胞和炎症因子可以促进肿瘤的生长[24]。与癌细胞相比，大部分参与癌症相关炎症的细胞类型在基因上都处于相对稳定的状态[25]，因此作用于炎症靶点是预防和治疗癌症的潜在治疗策略。研究表明，慢性肠道炎症与结直肠癌之间存在着紧密的关系[26]，巨噬细胞可以通过释放大量的炎症介质，如TNF-α、IL-6 或IL-1b[27]，它们促进炎症性肠病(IBD)的发展，进而可能会导致肠道癌的发生。由于共生细菌和脂多糖(LPS)的致敏作用是溃疡性结肠炎发生的原因之一[28]，研究发现LPS 可以通过巨噬细胞中的Toll 样受体4(TLR4)信号通路来介导NO的释放[29]，由于NO增加了SHP2 的硝化作用，从而可以提高对LPS 的敏感性，并导致TLR4-NF-κB 信号转导的持续激活，最终恶化结肠炎的发展，从而加大了结直肠癌发生的风险[30]。肠道上皮细胞由肠吸收细胞、杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞组成，其中潘氏细胞分泌颗粒含有溶菌酶、防御素，能直接杀灭肠道微生物以维持微环境稳态，杯状细胞能合成并分泌黏蛋白，形成黏膜屏障以保护肠上皮细胞[31]。Yamashita 等[32]研究发现小鼠的肠上皮细胞SHP2的缺失会导致杯状细胞的数量明显减少，并引发严重的肠炎，加大结直肠癌患病的风险，但是通过激活K-Ras能够逆转SHP2缺失所造成的结果，该研究说明了SHP2 在炎症微环境的调节中发挥着重要的作用。

3 SHP2变构抑制剂抗结直肠癌治疗

结直肠癌的发病率及病死率在实体肿瘤中一直居高不下，而且大约有25%的患者会出现结直肠癌转移，尽管目前使用传统的抗表皮生长因子受体(EGFR)药物(西妥昔单抗或帕尼单抗)或抗血管生成药物(抗贝伐单抗或阿非利西普)联合化疗的标准治疗，但由于转移性结直肠癌固有的异质性，其治疗效果仅限于使用靶向药物[33]，因此，开发出更高效、选择性好、临床应用广泛的抗结直肠癌药物是目前研究的主要方向。随着研究的深入，SHP2在免疫、炎症和肿瘤中的作用将越来越明确，研发出SHP2 抑制剂治疗结直肠癌具有重要意义。

受体酪氨酸激酶(RTK)信号的激活对于多种肿瘤细胞的生长和增殖具有重要的驱动作用，而SHP2 作为促进RTK信号持续活化的关键因子[34]，为抗肿瘤治疗提供了重要的启示。诺华公司开发了一种高效的、选择性好和口服可利用的小分子SHP2 抑制剂——SHP099[35]，可直接变构抑制SHP2 的活化，以此阻碍RTK 依赖性肿瘤细胞中MAPK 的信号转导和抑制细胞增殖，并且在细胞实验中SHP099 展示出了良好的变构抑制效果，能有效抑制结直肠肿瘤细胞的生长。SHP099 是第一个针对SHP2 有效的口服变构蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)抑制剂的例子，为进一步研究SHP2在肿瘤发生、RTK驱动耐药性和免疫调节等多方面功能提供了一种新的化学工具。

由于SHP2 是第一个被发现的在致癌性KRAS 驱动的肿瘤中发挥重要作用的致癌性酪氨酸磷酸酶[36]，因此SHP2 抑制剂在肿瘤治疗中具有较大的潜力。2018 年，Nichols 等[37]研究出了一种有效的选择性SHP2变构抑制剂——RMC-4550，并使用该抑制剂来进行RAS/MAPK 通路致癌突变体驱动的结直肠癌小鼠，通过该实验发现，使用RMC-4550 可以导致肿瘤生长抑制的情况随剂量的增加得到好转，甚至可观察到肿瘤的消退，因此可以证明RMC-4550 是一种有效的、选择性好的SHP2 变构抑制剂。近年，Chen 等[38]合成了一种新型SHP2 非竞争性变构抑制剂——PCC0208023，通过体外细胞实验表明，它能抑制人结直肠癌细胞KRAS 突变体的增殖，由于SHP2 对RAS/MAPK信号通路具有激活作用，从而促进癌细胞存活和增殖，该SHP2 变构抑制剂可通过降低KRAS 突变来抑制RAS/MAPK信号通路，最终发挥抗结直肠癌的作用。

4 总结

结直肠癌为威胁人类健康最常见的恶性肿瘤之一，SHP2 在抗结直肠癌治疗中的作用越来越备受人们的关注。随着肿瘤免疫治疗的发展，免疫抑制受体的发现是一个重要的研究方向，这为结直肠癌开辟了新的治疗途径。目前的研究表明，SHP2 是一个具有较大前景的癌症治疗靶点，考虑到SHP2 可以与多种免疫抑制受体结合，从而抑制免疫细胞的激活，这也说明了SHP2 抑制剂具有强大的抗肿瘤作用。另一方面，炎症通常与肿瘤的发生和发展有关，而主导癌症相关炎症的细胞在基因上是相对稳定的，不会迅速产生耐药性，因此，SHP2 作为靶向炎症治疗成为了抗结直肠癌预防和治疗的一个有力策略。鉴于SHP2作为一种抗结直肠癌治疗的重要靶点，SHP2 变构抑制剂的开发已经引起了科学界学者的广泛关注，尽管关于SHP2 的功能和作用仍有很多未知，且目前报道的大多有效的SHP2 抑制剂仍在早期临床研究中，但是通过在不同的实验环境使用这些化合物来揭示SHP2的相关生物学功能、对临床标本进行分析、加上严谨的临床前研究，从而深入了解SHP2 变构抑制剂抗结直肠癌的疗效，就能让SHP2 变构抑制剂有望成为有效的临床抗肿瘤治疗药物，为癌症生物学开辟新的视野，并提供了一个有力的治疗工具，甚至可用于更多具有挑战性的人类恶性肿瘤。