A Review of Epidermal Growth Factor Receptor/HER2 Inhibitors in the Treatment of Patients with Non-Small-Cell Lung Cancer

Ramaswamy GOVINDAN

Alvin J. Siteman Cancer Center, Washington University School of Medicine, St Louis, MO

前言

非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）——最常見的肺癌類型，是美國乃至全世界癌癥死亡的首位原因[1,2]。多數(shù)患者呈現(xiàn)局部晚期肺癌或轉(zhuǎn)移性肺癌，并采用基于鉑類的聯(lián)合化療來治療；但是，與最佳支持治療相比，此類治療的有效率（response rates, RRs）較低，且總生存期（overall survival, OS）改善甚微?；贓rbB受體家族在NSCLC和其它人類惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移中所起的關(guān)鍵作用，表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor, EGFR）酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors, TKIs）已發(fā)展成為靶向抗腫瘤藥物。

目前，在美國和世界各地，小分子EGFR TKI厄洛替尼已被批準(zhǔn)用于晚期NSCLC患者的二、三線治療。厄洛替尼獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)基于III期BR.21試驗(yàn)的結(jié)果，此結(jié)果顯示，與安慰劑相比，厄洛替尼可給患者帶來生存期獲益[3]。盡管另一EGFR TKI吉非替尼在美國最初獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，但是III期ISEL（Iressa Survival Evaluation in Lung Cancer）顯示其與安慰劑相比無生存期獲益，隨后其指征被僅限于曾獲益于吉非替尼治療的患者[4]。厄洛替尼與吉非替尼均為EGFR TK區(qū)三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）結(jié)合位點(diǎn)的可逆性競爭性抑制劑。僅少數(shù)NSCLC患者采用EGFR TKI治療有效（約10%的白種人和30%-40%東亞患者）。有研究發(fā)現(xiàn)，有效性與特定的分子特征相關(guān)[5]，特別是EGFR活化突變[6]。還有研究顯示，EGFR基因拷貝數(shù)的升高與EGFR TKI的有效性相關(guān)[7-9]。盡管可逆性EGFR TKI具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在多數(shù)起初有效的患者中，這些藥物的療效受限于耐藥性的產(chǎn)生，這將導(dǎo)致在中位時(shí)間12個(gè)月之后患者出現(xiàn)腫瘤進(jìn)展和腫瘤復(fù)發(fā)[10]。

Fig 1 Cooperative ErbB Signaling and Differential Activity of Sole EGFR Inhibition Versus EGFR/HER2 Inhibition(A) The 4 ErbB receptors are encoded by the genes EGFR (ErbB1), HER2 (ErbB2), HER3 (ErbB3), and HER4 (ErbB4). The 11 growth factors that bind to these receptors include EGF, transforming growth factor-α, amphiregulin, °-cellulin, epigen, epiregulin, heparin-binding EGF, and the 4 neuregulins. The neuregulins are ligands for the HER3 and HER4 dimers. (B) Ligand binding triggers the homodimerization and heterodimerization of the receptors. Whereas EGFR inhibition blocks only EGFR-mediated signal transduction, inhibition of EGFR and HER2 blocks signal transduction from all NSCLC-related homodimers and heterodimers.Abbreviation: EGFR =epidermal growth factor receptor.Note: Reprinted with permission from the copyright holder ? CIG Media Group, L.P.圖1 ErbB信號(hào)的協(xié)同作用和所有EGFR抑制劑對(duì)比EGFR/HER2抑制劑的不同活性A：EGFR（ErbB1）、HER2（ErbB1）、HER3（ErbB3）、HER4（ErbB4）基因編碼4個(gè)ErbB受體。有11個(gè)生長因子可結(jié)合于這些受體，包括：EGF、轉(zhuǎn)化生長因子-α、雙調(diào)蛋白、纖維素、epigen、表皮調(diào)節(jié)蛋白、肝素結(jié)合EGF和4個(gè)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白。神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白為HER3和HER4二聚體的配體。B：配體結(jié)合可觸發(fā)受體的同源二聚化和異源二聚化。盡管EGFR抑制劑僅可阻斷EGFR介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)，但抑制EGFR和HER2可阻斷所有來自NSCLC相關(guān)的同源二聚體和異源二聚體的信號(hào)傳導(dǎo)?？s寫：EGFR=表皮生長因子受體。注：本圖得到版權(quán)所有者?CIG Media Group, L.P.復(fù)制許可

現(xiàn)有治療的局限性、NSCLC的高發(fā)病率和晚期肺癌患者的高死亡率促使人們探尋新型藥物。HER2為ErbB受體家族的另一成員，對(duì)EGFR和HER2具有抑制作用的化合物是一類處于臨床研發(fā)階段的針對(duì)晚期NSCLC患者新型藥物。在此，我們將對(duì)采用EGFR/HER2抑制劑作為抗癌藥物的科學(xué)原理進(jìn)行綜述，并將對(duì)用于治療NSCLC患者的這些藥物的臨床研發(fā)做一概述。

非小細(xì)胞肺癌中ErbB/ HER受體的作用

從結(jié)構(gòu)上來看，表皮生長因子受體是4個(gè)HER家族相關(guān)受體之一。HER家族的每一成員均由胞外生長因子結(jié)合區(qū)、單一跨膜區(qū)、胞內(nèi)TK區(qū)和含有可能發(fā)生磷酸化的酪氨酸殘基的胞質(zhì)尾區(qū)組成（圖1）。然而，HER2無已知配體，HER3無激酶活性。這些受體通過一系列復(fù)雜的第二信使起作用，可影響各種細(xì)胞功能，包括凋亡、遷移、生長、粘附和分化。現(xiàn)有多種刺激性配體，包括EGF、轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor,TGF）-α和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白，這些刺激性配體對(duì)不同的HER家族成員呈現(xiàn)不同的特性（圖1）[11]。同源配體和受體的類型和數(shù)量決定著受體激活引發(fā)的生物反應(yīng)。

NSCLC細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)有賴于多種HER家族成員的共表達(dá)與協(xié)同作用。配體結(jié)合所觸發(fā)的受體同源二聚化和異源二聚化是EGFR/HER信號(hào)傳導(dǎo)的必經(jīng)步驟。二聚化可觸發(fā)受體內(nèi)在TK活性的活化，繼而可引起各種第二信使的募集。HER家族成員間的相互作用可影響配體結(jié)合后生物反應(yīng)的類型和持續(xù)時(shí)間。

禽流紅細(xì)胞增多癥病毒的產(chǎn)物v-ErbB致癌基因是EGFR衍生的有活性的變異體，這一發(fā)現(xiàn)首次證實(shí)EGFR和其它HER家族受體與癌癥相關(guān)[12]。EGFR通路的過度活化可引起各種人類惡性腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展。有研究表明EGFR突變具有致癌性：L858R和G719S的替代突變、外顯子19的缺失突變和外顯子20的插入突變可引起配體依賴性細(xì)胞轉(zhuǎn)化[13]。編碼TK區(qū)的外顯子21中的L858R活化突變是最常見的NSCLC突變。EGFR活化與腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲的增多及凋亡和化療耐受相關(guān)[14]。EGFR的過表達(dá)亦見于大多數(shù)實(shí)體瘤中，包括NSCLC。這是重度吸煙者支氣管上皮所見的早期異常之一，且?guī)缀跻娪谒绪[癌及≥65%的大細(xì)胞癌和腺癌中[15]。

盡管較EGFR過表達(dá)少見，但HER2過表達(dá)亦見于NSCLC中，而且相比其它NSCLC類型（如鱗癌或大細(xì)胞癌），在腺癌中更為多見[16]。在NSCLC患者中，EGFR與HER2的共過表達(dá)與臨床預(yù)后不良相關(guān)[17]。

EGFR/HER2抑制劑的原理

EGFR/HER2抑制劑作為抗癌治療的科學(xué)原理源于EGFR與HER2各種分子間的相互作用，EGFR與HER2可調(diào)節(jié)HER家族信號(hào)傳導(dǎo)通路，并使之多樣化。EGFR與HER2共表達(dá)可使EGFR的有絲分裂信號(hào)被放大[18]。HER家族成員間的相互作用可影響配體與受體的親和力，并可促進(jìn)受體活化。例如，人類上皮細(xì)胞系統(tǒng)中HER2的擴(kuò)增可導(dǎo)致HER2的組成性活化及EGFR的配體依賴性激活[19]。在這些研究中，HER2的擴(kuò)增對(duì)EGFR信號(hào)具有長久的刺激作用，其發(fā)生經(jīng)由減少EGFR的下調(diào)、降低溶酶體靶向作用、促進(jìn)活化的EGFR再循環(huán)至細(xì)胞表面以及降低配體與EGFR的解離。EGFR與HER2間的上述各種相互作用導(dǎo)致生物信號(hào)協(xié)同作用。

EGFR與HER2間的協(xié)同作用在NSCLC的發(fā)生和進(jìn)展中起關(guān)鍵作用。一系列臨床前研究表明，EGFR與HER2基因具有使細(xì)胞轉(zhuǎn)化為惡性表型的能力[20]。更重要的是，EGFR與HER2基因呈現(xiàn)協(xié)同轉(zhuǎn)化潛能[21]。高度同步的EGFR與HER2的mRNA共表達(dá)與I-IIIA期NSCLC患者的不良預(yù)后相關(guān)[17]，隨后這一現(xiàn)象在蛋白水平得以證實(shí)[22]。有假說認(rèn)為同步的過表達(dá)使EGFR與HER2異源二聚化，從而導(dǎo)致腫瘤生長加快以及OS與無進(jìn)展生存期（progression-free survival, PFS）縮短。其它研究顯示，NSCLC的轉(zhuǎn)移潛能與EGFR/HER2的共表達(dá)相關(guān)[23]。值得注意的是，在EGFR陽性（采用免疫組化或熒光原位雜交進(jìn)行檢測）的腫瘤中，HER2基因拷貝數(shù)的增多與對(duì)吉非替尼的敏感性相關(guān)，且臨床療效優(yōu)于這兩種受體均為陰性的腫瘤患者。這些資料為同步靶向作用于這兩種受體提供了更深層次的理由[24]。

人們已開發(fā)出兩種類型的EGFR/HER2 TKI：與TK區(qū)ATP結(jié)合位點(diǎn)可逆性結(jié)合的藥物和與TK區(qū)ATP結(jié)合位點(diǎn)非可逆性（共價(jià)鍵）結(jié)合的藥物。非可逆性EGFR/HER2 TKI可抑制含激活突變及其它對(duì)可逆性EGFR/HER2 TKI厄洛替尼和吉非替尼耐藥突變的NSCLC細(xì)胞的活性[25]。非可逆性TKI克服可逆性TKI耐藥突變的活性很可能歸因于這些藥物與EGFR TK區(qū)的共價(jià)結(jié)合[26,27]。此外，與可逆性EGFR抑制劑相比，在細(xì)胞培養(yǎng)模型中非可逆性EGFR抑制劑的耐藥性似乎較為罕見，這意味著非可逆性抑制劑可能在預(yù)防和克服耐藥中均具有臨床價(jià)值[25]。

在臨床前研究中，非可逆性EGFR/HER2 TKI BIBW 2992和HKI-272（neratinib）及非可逆性EGFR抑制劑HKI-357，可干擾EGFR的自身磷酸化，并抑制對(duì)厄洛替尼和吉非替尼耐受的NSCLC細(xì)胞的生長，包括含有獲得性EGFR T790M耐受突變的細(xì)胞和以T790M非依賴性耐受機(jī)制為特征的細(xì)胞，T790M非依賴性耐受機(jī)制包括受體運(yùn)輸?shù)母淖僛25,28]。BIBW 2992可抑制野生型HER2和野生型及突變型EGFR的離體TK活性，包括對(duì)厄洛替尼耐受的各種EGFR亞型。此外，BIBW 2992可抑制完整細(xì)胞中EGFR和HER2的自身磷酸化[28]。在體外，對(duì)厄洛替尼或吉非替尼獲得性耐藥且明確為EGFR L858R/T790M雙重突變的NSCLC患者中，BIBW 2992的有效性約為厄洛替尼的上百倍。最近的報(bào)道顯示，BIBW 2992對(duì)新的二次突變T854A有效，此突變與對(duì)可逆性EGFR TKI的獲得性耐藥相關(guān)?？赡嫘訣GFR/HER2 TKI BMS-599626高度選擇性地抑制依賴于EGFR/HER2的腫瘤細(xì)胞的增殖，而且受體的免疫共沉淀研究顯示，這一藥物可抑制經(jīng)由EGFR/HER2異源二聚化的信號(hào)[29]。在采用12個(gè)EGFR突變（代表5種突變類型）進(jìn)行肺癌細(xì)胞系和BaF3細(xì)胞轉(zhuǎn)化的研究中，HKI-272在抑制含外顯子18和20突變的細(xì)胞方面較厄洛替尼更有效。相反，厄洛替尼在抑制主要為外顯子19缺失突變的細(xì)胞方面較HKI-272有效[30]。根據(jù)后者的結(jié)果，有假說認(rèn)為通過基于特定突變選擇最適宜的藥物可能會(huì)優(yōu)化EGFR TKI的預(yù)期臨床反應(yīng)。BIBW 2992和HKI-272對(duì)含有HER2突變776 insV且對(duì)厄洛替尼耐受的NSCLC細(xì)胞系均有效[28,31]。

非可逆性EGFR/HER2抑制劑在體內(nèi)亦有效。在長時(shí)間表達(dá)2種人類EGFR突變后會(huì)發(fā)生肺腺癌的雙轉(zhuǎn)基因小鼠中，HKI-272具有強(qiáng)大的腫瘤抑制作用[32]。相似的是，在EGFR L585R/T790M或HER2過表達(dá)誘發(fā)的異種移植模型及EGFR L585R/T790M誘發(fā)的對(duì)厄洛替尼耐受的鼠科動(dòng)物肺癌模型中，BIBW 2992具有強(qiáng)大的腫瘤抑制作用[28]。H1975 NSCLC腫瘤含有EGFR L585R/T790M突變且對(duì)厄洛替尼和吉非替尼耐受，非可逆性EGFR/HER2抑制劑AV-412可干擾H1975 NSCLC腫瘤的生長，并抑制EGFR和HER2過表達(dá)的腫瘤的生長[33]。AV-412以產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)的濃度可抑制EGFR和HER2的自身磷酸化。

臨床試驗(yàn)

目前，數(shù)個(gè)EGFR/HER2抑制劑處于NSCLC臨床研發(fā)的不同階段（表1）。已有的臨床數(shù)據(jù)顯示，此類藥物通常是安全的且耐受性好，毒性譜與其它EGFR抑制劑一致。在晚期惡性腫瘤患者的早期試驗(yàn)中，采用各種EGFR/HER2抑制劑后會(huì)出現(xiàn)疾病穩(wěn)定（stable disease,SD），有時(shí)SD延長[34-37]。

可逆性酪氨酸激酶抑制劑

在采用可逆性TKI拉帕替尼治療乳腺癌中，EGFR/HER2抑制劑的臨床價(jià)值得到證實(shí)。美國食品與藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)該藥與卡培他濱聯(lián)用以治療HER2過表達(dá)的晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者。然而，由于拉帕替尼在一項(xiàng)II期試驗(yàn)中未達(dá)到主要終點(diǎn)，因此對(duì)其不再進(jìn)行NSCLC單一療法的臨床研發(fā)[38]。

非可逆性酪氨酸激酶抑制劑

在BIBW 2992治療一系列實(shí)體瘤患者（n=26）的一項(xiàng)I期試驗(yàn)中，初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示肺腺癌女性患者中有2例達(dá)部分緩解（partial responses, PRs），其中1例含有復(fù)合雜合子EGFR突變[39]。BIBW 2992用于治療EGFR突變陽性且未接受過化療或曾接受1次化療的晚期肺腺癌患者的單臂II期試驗(yàn)（LUX Lung 2）的中期結(jié)果最近得以報(bào)道。在接受二線治療的67例可評(píng)估的患者中，43例達(dá)PS（64%; 95%CI: 52%-76%），疾病控制率（disease control rate, DCR）為96%（95%CI: 87%-99%），中位PFS為10.2個(gè)月（95%CI: 7.5-17.7）[40]。在可評(píng)估有效性的38例未接受過化療的患者中，RR為63%，DCR為97%[41]。在曾接受化療失敗的NSCLC患者的一項(xiàng)探索性II期研究中，3例含有HER2突變的患者采用BIBW 2992治療后均達(dá)客觀有效，HER2突變大約見于2%-4%的腺癌患者中[42]。在BIBW 2992的臨床試驗(yàn)中最常發(fā)生的不良事件（adverse events,AEs）為皮膚毒性和腹瀉[39-41]。當(dāng)前，IIB/III期LUX Lung-1試驗(yàn)正在評(píng)估BIBW 2992克服可逆性EGFR抑制劑獲得性耐藥的潛能（圖2）[43,44]。旨在評(píng)估BIBW 2992vs順鉑/培美曲塞作為含有EGFR突變的腺癌患者的一線治療療效的一項(xiàng)隨機(jī)III期試驗(yàn)（LUX Lung 3）已于2009年8月開始進(jìn)行[45]。

表1 處于NSCLC臨床研發(fā)中的EGFR/HER2抑制劑

Fig 2 The Phase IIB/III LUX Lung-1 Trial Design[34]Abbreviations: BSC=best supportive care; CT=chemotherapy; ECOG=Eastern Cooperative Oncology Group; ORR=overall response rate; OS=overall survival;PD=progressive disease; PFS=progression-free survival; PK=pharmacokinetics; PS=performance status; TTR=time to recurrence.Note: Reprinted with permission from the copyright holder ? CIG Media Group, L.P.圖2 BLUX Lung-1 IIB/III期試驗(yàn)設(shè)計(jì)[34]縮寫：BSC=最佳支持治療；CT=化療；ECOG=東部腫瘤協(xié)作組；ORR=總有效率；OS=總生存期；PD=疾病進(jìn)展；PFS=無進(jìn)展生存期；PK=藥代動(dòng)力學(xué)；PS=體力狀態(tài)；TTR=再發(fā)時(shí)間。注：本圖得到版權(quán)所有者?CIG Media Group, L.P.復(fù)制許可

在有關(guān)HKI-272的一項(xiàng)I期試驗(yàn)中，16例曾接受厄洛替尼或吉非替尼治療且表達(dá)EGFR或HER2的NSCLC患者中42%達(dá)SD[46]。有一項(xiàng)II期試驗(yàn)，在NSCLC患者的3個(gè)亞組中對(duì)HKI-272進(jìn)行評(píng)估，這3個(gè)亞組分為：曾接受吉非替尼或厄洛替尼治療失敗且含有EGFR突變的患者（n=91）；突變陰性的患者（n=48）；未曾接受EGFR TKI治療的患者（n=28）。3組間有效率、SD率和PFS無明顯不同（RR，2%-4%；SD率， 39%-47%；中位PFS，7.4-11.6周）[47]。在HKI-272的臨床試驗(yàn)中，腹瀉為最常見的AE[46,47]。

PF-00299804為非可逆性pan-HER（對(duì)EGFR、HER2和HER4具有活性）TKI，在PF-00299804的一項(xiàng)I期研究中，2例達(dá)PR，在29例可評(píng)估的晚期NSCLC中，8例達(dá)SD[48]。一項(xiàng)II期試驗(yàn)正在評(píng)估PF-00299804對(duì)曾接受1-2個(gè)化療方案和厄洛替尼治療失敗的晚期NSCLC患者（KRAS為野生型）的療效。在36例可評(píng)估的患者的初步分析中，3例達(dá)PR，臨床獲益率（CR+PR+SD超過2個(gè)周期，比如6周）為67%。含有T790M突變的患者的SD延長[49]。PF-00299804最常見的AE為皮膚疾病和胃腸疾病[48,49]。

在日本患者中進(jìn)行的有關(guān)非可逆性EGFR/HER2抑制劑EKB-569（pelitinib）的一項(xiàng)I期試驗(yàn)中，含有EGFR突變并對(duì)吉非替尼獲得性耐藥的2例NSCLC患者均出現(xiàn)放射反應(yīng)。最常見的AE為腹瀉、皮疹、厭食和皮膚干燥[37]。目前，一項(xiàng)有關(guān)EKB-569治療晚期NSCLC患者的II期研究正在進(jìn)行中。

總結(jié)

ErbB靶向藥物批準(zhǔn)用于NSCLC和其它惡性腫瘤，這表明此受體家族是抗癌治療的有效靶標(biāo)。第一代EGFR TKI為晚期NSCLC患者帶來顯著的臨床獲益，但療效有限?？朔@些局限性的最重要的改進(jìn)策略是干擾HER家族成員間的協(xié)同作用，它們之間的相互作用對(duì)其生物活性至關(guān)重要。目前，非可逆性EGR/HER2抑制劑正在臨床研發(fā)中，可能有助于預(yù)防和克服第一代EGFR抑制劑的獲得性耐藥。有關(guān)這些藥物的在研III期隨機(jī)臨床試驗(yàn)結(jié)果值得我們翹首以待。

Acknowledgments

This work was supported by Boehringer-Ingelheim Pharmaceu-ticals, Inc. Writing and editorial assistance was provided by Johna-than Maher, PhD, of BlueSpark Healthcare Communications, and was contracted by Boehringer-Ingelheim Pharmaceuticals, Inc. Dr. Govindan meets the criteria for authorship as recommended by the International Committee of Medical Journal Editors (ICMJE), was fully responsible for all content and editorial decisions, and was involved in all stages of manuscript development. Dr. Govindan received no compensation related to the development of this article.

Disclosures

Ramaswamy Govindan has served as a paid consultant or been on the Advisory Board of AstraZeneca; Avantis Medical Systems, Inc.; Bristol-Myers Squibb Company, Boehringer Ingelheim GmbH; and Eli Lilly and Company, and is a member of the Speaker’s Bureau of Eli Lilly and Company and Genentech, Inc.