HER2與乳腺癌靶向治療的研究進展

姜 擴綜述 王立鋒 裘秀春審校

乳腺癌是女性最常見的腫瘤相關性死亡原因之一,全世界每年約有 135萬婦女發(fā)生乳腺癌,約 33萬婦女死于乳腺癌[1]。研究發(fā)現 HER 2基因在 25%～30%乳腺癌患者中擴增,其過度活化與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展有著重要關聯[2]。針對乳腺癌 HER 2的分子靶向治療是近年來出現的繼化療和內分泌治療后的又 1種有效的治療手段。本文就以 HER 2為靶點的抗乳腺癌分子靶向治療研究最新進展進行綜述。

1 HER 2簡介

HER 2基因亦稱 C-erbB2,定位于人類染色體 17q21,編碼分子量為 185 KD的跨膜糖蛋白 p185,是表皮生長因子受體家族(epidermal growth factor receptor,EGFR)成員之一。其它 EGFR家族成員包括 EGFR/HER 1/ErbB-1,HER 3/ErbB-3和 HER 4/ErbB-4[3]。HER 2單體基本無活性,必須形成二聚體才能產生活化信號,是 EGFR家族中表達最為廣泛的受體。HER 2由細胞外區(qū)(extracellu lar domain,ECD)、跨膜區(qū)和細胞內區(qū)(intracellular domain,ICD)3部分組成。HER 2的 ECD包括 4個亞結構域,亞結構域Ⅰ和Ⅲ是配體結合域,介導受體配體結合;亞結構域Ⅱ和Ⅳ,富含半胱氨酸,在形成受體二聚體過程中起著重要作用。目前尚未發(fā)現與 HER 2直接結合的配體,但是由于 HER 2的 ECD結構的特殊性,子域Ⅰ和Ⅲ緊密結合在一起,導致子域Ⅱ和Ⅳ之間形成外展二聚化環(huán)構象,便于形成同源二聚體或與活化的其他 EGFR形成異源二聚體[4]。

2 HER 2與腫瘤

2.1 HER 2與腫瘤的發(fā)生及發(fā)展

HER 2基因擴增與增加細胞分化、遷移、腫瘤侵襲、局部及遠處轉移、加快血管發(fā)生和減少細胞凋亡密切相關[2]。目前研究的較為清楚的 HER 2胞內信號途徑主要有 2條,分別為絲裂原活化蛋白激酶(Ras-mitogen activated protein kinase,Ras/MAPK)、磷酸肌醇 3激酶/蛋白激酶 B(phosphoinositide-3-kinasee/protein kinase B,PI3K/AKT)。一般認為,HER 2的 ECD與配體結合后,引發(fā)受體變構,導致其與相同的或其他EGFR家族成員形成同、異二聚體,隨后受配體被內吞并激活蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PTK),可使細胞膜內側的PTK活性顯著增加。其ICD具有PTK活性,受配體內吞后,受體分子酪氨酸殘基互相催化發(fā)生自身磷酸化,進而引發(fā)級聯反應,信號轉導經細胞膜和細胞間質、細胞核,激活基因,最終使核內早期反應基因如原癌基因fos和 jun等轉錄水平增加,促進有絲分裂等,從而能夠促進腫瘤形成、進展[5,6]。HER 2還可通過抑制乳腺癌腺泡細胞極化阻止細胞凋亡[5]。

2.2 HER2與腫瘤的浸潤及轉移

HER 2可通過影響基質金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)等促進腫瘤細胞的浸潤,還可通過 Ras/MAPK、PI3K/AKT等信號轉導途徑對血管內皮生長因子進行調控,通過增加血供來增強腫瘤的惡性程度。HER2增強 MMP-2、MMP-9降解基膜的主要成分Ⅳ型膠原能力,介導細胞外基質(extracellular matrix,ECM)的降解,促進腫瘤的浸潤、轉移[7]。HER 2通過核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)通路增強血管內皮生長因子(vascu lar endothelial growth factor,VEGF)表達,從而直接促進血管生成,也可通過PI3K/Akt、MAPK等途徑增加缺氧誘導因子-1α(hypoxia-induciblefactor-1α,H IF-1α)蛋白質水平的合成,間接誘導血管新生[8,9]。此外,HER 2還可通過促進人成纖維細胞生長因子誘導早期反應蛋白 (fibroblast grow th factor inducible 14,Fn14)的表達和提高腫瘤細胞對乙醇的敏感性等途徑增強腫瘤細胞的浸潤轉移作用[10]。新近研究表明,HER 2還可調節(jié)人類干細胞群促使腫瘤血管生成和侵襲[11]。通過上述途徑 HER 2能夠導致癌細胞運動加速,間質血管形成,促進癌細胞轉移。

3 HER2與乳腺癌的靶向治療

3.1 單克隆抗體

HER 2單克隆抗體在治療轉移性乳腺癌等方面的作用已得到體外、體內、臨床前及臨床試驗證實。高親和力的抗體可以中和調節(jié)腫瘤生長的細胞膜蛋白,通過特異地與 HER2的ECD結合,誘導腫瘤細胞凋亡或者阻止細胞周期進程[4]。

多種 HER 2單克隆抗體中,Mab4D為研究較為深入的具有抗HER2的 ECDⅣ區(qū)的鼠源性克隆抗體,命名為曲妥珠單抗,1998年美國FDA正式批準單抗用于治療轉移性乳腺癌[4]。曲妥珠單抗通過抑制 MAPK和PI3K/AKT通路,降低存活素水平和凋亡抵抗,上調 p53與細胞周期蛋白依賴性激酶抑制蛋白p27(p 27Kip1),介導腫瘤細胞 G1期停滯,促進凋亡[12]。Lazar等[13]發(fā)現免疫效應細胞上的 FC受體可以與曲妥珠單抗的 FC段結合,激活抗體依賴性細胞介導的細胞毒(antibody dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)作用。曲妥珠單抗可以阻止HER 2的 ECD溶蛋白性裂解。Wen等[14]發(fā)現曲妥珠單抗可以通過激活 HER2-p38-TSP-1通路和對 HER 2-PI3K-AKT-VEGF/IL-8通路阻滯作用抑制血管生成和腫瘤生長。曲妥珠單抗治療HER 2陽性乳腺癌療效確切,但即使是 HER2高表達或基因擴增的患者,有效率也僅為 12%～34%,中位緩解期約 9個月,而且多數患者在 1年內出現獲得性耐藥。因此曲妥珠單抗抵抗是1個重要的臨床問題[15]。

目前另外 1個用于HER 2依賴性腫瘤治療的抗體是帕妥珠單抗,可與 HER2的 ECDⅡ區(qū)結合,抑制 HER2二聚體的形成及受體介導的信號轉導通路[16]。Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗顯示曲妥珠單抗聯合帕妥珠單抗,具有明顯的協(xié)同效應,兩藥聯用可進一步改善晚期乳腺癌療效,已進入Ⅲ期臨床試驗[12]。但 Portera等[17]研究顯示,曲妥珠單抗加帕妥珠單抗對于先前接受過曲妥珠單抗治療的患者有治療效果(客觀應答率 18%),但可出現與治療相關的左心室收縮功能不全的不良反應,整體風險和患者獲益有待進一步評估。

3.2 酪氨酸激酶抑制劑

酪氨酸激酶在細胞正常生理過程中起著重要作用,酪氨酸激酶異常激活能導致腫瘤惡性轉化及進展,HER 2蛋白是 1個具有酪氨酸激酶活性的跨膜受體。酪氨酸激酶抑制劑 (tyrosine kinases inhibitor,TKI)為一類小分子化學制劑,可封閉 HER細胞內酪氨酸激酶 ATP結合位點,阻礙向胞內傳遞有絲分裂信號[3]。

拉帕替尼是繼曲妥珠單抗后第二個乳腺癌分子靶向藥物,該藥已經在 2007年 3月獲得美國 FDA批準上市,用于治療HER 2過度擴增的既往用過赫塞汀、紫杉類和/或蒽環(huán)類藥物的晚期乳腺癌患者。拉帕替尼是 1種口服的可同時作用于 EGFR/HER 2的小分子酪氨酸激酶抑制劑,作用的機理為通過競爭性結合 EGFR和 HER2的 ICD的 ATP位點,可逆的抑制酪氨酸激酶,減少EGFR異型二聚體形成,阻止腫瘤細胞磷酸化,阻斷下游 MAPK和 PI3K/AKT信號通路,導致凋亡增多和細胞分化減少[4]。以往的研究已經證實,本品能被患者良好耐受。在HER 2過度表達的乳腺癌患者,單獨使用本品的有效率為 28%,且對曲妥珠單抗治療失敗的患者,仍具有 8%的有效率[18]。Lin等[19]進行的Ⅱ期臨床試驗表明,拉帕替尼能夠透過血腦屏障,從而減輕乳腺癌腦轉移患者神經系統(tǒng)癥狀并提高患者無進展生存期。大部分 HER 2陽性的晚期乳腺癌患者都接受過曲妥珠單抗及蒽環(huán)類藥物治療,這兩類藥物均有心臟毒性,使用后可導致左室射血分數降低,甚至出現心力衰竭。最近發(fā)表的關于拉帕替尼的大型Ⅲ期臨床試驗結果表明[20],入組的 579名患者中44%的使用過或同時使用蒽環(huán)類藥物;心功能變化情況分析結果顯示使用拉帕替尼后僅 2%患者出現左室射血分數下降,這一數據不但低于曲妥珠單抗治療后左室射血分數下降的比例,也較同期正常人群對照組中左室射血分數下降的比例低,目前對于拉帕替尼與蒽環(huán)類藥物聯用的心臟毒性有待進一步評價。

3.3 瘤苗

HER 2/neu蛋白可以作為腫瘤主動免疫治療的理想靶點。B細胞產生的抗體可以通過觸發(fā) ADCC作用于 HER 2的 ECD,而且基于 HER2的ECD和細胞內區(qū)的抗原可以通過人類白細胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)呈遞到 CD8+或者 CD4+T細胞,HER 2陽性腫瘤自發(fā)性 T和B細胞反應證實了 HER 2/neu的免疫原性。目前有多種誘導機體產生抗 HER 2免疫應答的瘤苗正在實驗過程中,主要有蛋白瘤苗、肽瘤苗、DNA瘤苗、抗獨特型(idiotype,Id)瘤苗等[21]。

HER2/neu(E75)與免疫佐劑粒-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)混合疫苗是近年來研究比較深入的肽瘤苗。E75是HER2/neu(369-377)的免疫源性肽,能夠被腫瘤特異細胞毒性 T淋巴細胞(cytotoxic T Lymphocytes,CTL)識別,證明這段癌基因是腫瘤相關抗原(tumor associated,TAA)。臨床前實驗證實 E 75能夠誘導 CTL介導的具有肽特殊性的免疫反應[22]。Peoples等[23]進行了E75與GM-CSF聯用的Ⅱ期臨床試驗:共有186名乳腺癌患者入組,隨訪 20個月的結果顯示,疫苗組腫瘤復發(fā)率 5.6%,對照組為14.2%(P=0.04),腫瘤復發(fā)時間在疫苗組被顯著延長,E75瘤苗安全有效,具有劑量依賴性 HER 2/neu免疫原性。Mittendorf等[24]發(fā)現曲妥珠單抗可增加E 75瘤苗對腫瘤細胞的溶解活性,提示曲妥珠單抗與 E75瘤苗聯用可使患者獲益更大。盡管針對HER2的腫瘤疫苗在動物實驗中取得了很好的效果,但其在臨床研究中的治療結果尚未令人滿意,多應用于 HER 2治療抵抗的乳腺癌患者及預防腫瘤復發(fā)。

如何尋找和篩選有效的多表位乳腺癌抗原;如何打破機體對腫瘤的外周耐受;如何改善免疫微環(huán)境,減少腫瘤對機體免疫反應的抑制;以及后續(xù)腫瘤疫苗進入機體的有效途徑,免疫方法等均需要進一步的研究[21]。

3.4 靶向性融合蛋白

以HER2為靶向的融合蛋白抗腫瘤療法是以抗 HER 2抗體為載體,將其與具有特殊功能的蛋白或蛋白片段融合表達,獲得的蛋白將同時具有抗原結合能力和融合蛋白功能。利用抗體與HER 2腫瘤細胞特異性結合的靶向性,將融合蛋白攜帶至靶細胞,引起一系列的生物學效應,如細胞毒類物質、細胞因子等。融合蛋白中HER2抗體可以與過表達 HER 2的腫瘤細胞特異結合,通過對細胞毒類物質、細胞因子靶向輸送,實現定向殺傷腫瘤細胞或活化免疫效應細胞,提高靶向殺傷腫瘤的活性。

應用基因工程的方法,Lewis等[25]通過不可還原的硫醚(MCC)連接體將Trastuzumab(T)與具有高活性抗微管的 DM 1連接成 Trastuzumab-MCC-DM 1(T-DM1),并在人 SK-BR-3﹑ BT-474等細胞株中成功表達。該融合蛋白能與腫瘤細胞表面HER 2的 ECD特異性結合,誘導 HER2過表達細胞死亡,體內試驗能夠阻止腫瘤生長,促使腫瘤衰退。Beeram等[26]進行的Ⅰ期臨床試驗顯示每 3周給予小于等于 3.6mg/kg劑量,能夠觀察到腫瘤客觀反應并被患者良好耐受。Vukelja等[27]正在進行TDM1Ⅱ期臨床試驗,前期數據來自 76例 HER 2陽性并接受過靶向治療的乳腺癌患者,總有效率為38.2%。

3.5 熱休克蛋白 90阻滯劑

熱休克蛋白 90(heat shock protein 90,HSP90)是 1種分子伴侶,廣泛分布于人類腫瘤細胞,是多種蛋白質正確折疊和細胞內定位的所依賴的分子,同時與癌蛋白突變或過表達有著密切的關系。其客戶蛋白包括關鍵的癌基因,如 HER 2、Raf-1、HIF-1α、AKT、突變型 p53。 HSP90可結 合于 HER 2的 ICD,穩(wěn) 定HER 2的結構。HSP90阻滯劑可阻滯 HSP90,使 HSP90客戶蛋白 HER 2變得不穩(wěn)定,最終被蛋白酶體降解[3]。

坦螺旋霉素(Tanespimycin,17-AAG)是 1種水溶性HSP90抑制劑,體外、體內實驗已經證明其具有減少HER2蛋白表達及抗乳腺癌細胞生長作用,而且毒性較小[16],作為單一藥劑被廣泛應用于實體腫瘤的臨床試驗。Modi等[28]進行了Ⅰ期臨床劑量遞增實驗,共 25例接受過常規(guī)治療的乳腺癌患者(其中 15例患者 HER 2陽性)入組,每周聯合給予曲妥珠單抗和坦螺旋霉素,結果顯示只在HER2陽性患者出現腫瘤抑制作用。隨后進行了臨床 II期試驗,29例患者接受了曲妥珠單抗和坦螺旋霉素周劑量聯合治療,其中 21例患者被評估為有效,總體有效率為24%,臨床獲益率為 57%[29]?；谂R床Ⅰ/Ⅱ期試驗,坦螺旋霉素與曲妥珠單抗聯用尤其適用于曲妥珠單抗治療過的乳腺癌患者[3]。

Wong等[30]在芳香酶抑制劑抵抗的乳腺癌細胞系 MCF-7aro和 LTEDaro中應用 HSP90阻滯劑 17-(dimethylam jnoethylam ino)-17-demethoxygeldanamycin hydrochloride(17-DMAG),發(fā)現在這兩種細胞系中,17-DMAG呈現出劑量依賴性抑制增殖作用,誘導細胞凋亡和G2期細胞阻滯。機制研究顯示 17-DMAG可通過降解 HSP90客戶蛋白 AKT和 HER 2,抑制細胞生長。提示對于芳香酶抑制劑抵抗的乳腺癌,17-DMAG是 1種有效的治療策略,并且聯用 TKI可增加其效能。

綜上所述,HER2在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展、浸潤、轉移中起著重要作用。對于 HER 2的分子機制研究已經取得了很大進展,針對 HER 2的靶向治療藥物也越來越多的進入臨床試驗。雖然許多靶向治療相關問題仍然沒有解決,例如治療抵抗、耐藥、心臟毒性等,但隨著乳腺癌腫瘤干細胞、多靶點聯合治療、腫瘤疫苗等研究深入,相信分子靶向藥物治療乳腺癌必將擁有廣闊的前景。

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