癌癥極大威脅人類(lèi)健康,抗
腫瘤研究是當(dāng)今生命科學(xué)中極富挑戰(zhàn)性且意義重大的領(lǐng)域。目前,臨床上常用的抗腫瘤藥物主要是細(xì)胞毒類(lèi)藥物,這類(lèi)抗癌藥具有難以避免的選擇性差、毒副作用強(qiáng)、易產(chǎn)生耐藥等缺點(diǎn)。近年來(lái),隨著生命科學(xué)研究的飛速進(jìn)展,惡性腫瘤細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期的調(diào)、細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)、血管生成以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)的相互作用等各種基本過(guò)程正在被逐步闡明。以一些與腫瘤細(xì)胞分化增殖相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)鍵酶作為藥物篩選靶點(diǎn),發(fā)現(xiàn)選擇性作用于特定靶點(diǎn)的高效、低毒、特異性強(qiáng)的新型抗癌藥物已成為當(dāng)今抗腫瘤藥物研究開(kāi)發(fā)的重要方向。
蛋白酪氨酸激酶是一類(lèi)具有酪氨酸激酶活性的蛋白質(zhì),可分為受體型和非受體型兩種,它們能催化ATP上的磷酸基轉(zhuǎn)移到許多重要蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基上,使其發(fā)生磷酸化。蛋白酪氨酸激酶在細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中占據(jù)了十分重要的地位,調(diào)節(jié)著細(xì)胞體內(nèi)生長(zhǎng)、分化、死亡等一系列生理化過(guò)程。
蛋白酪氨酸激酶功能的失調(diào)則會(huì)引發(fā)生物體內(nèi)的一系列疾病。已有的資料表明,超過(guò)50%的原癌基因和癌基因產(chǎn)物都具有蛋白酪氨酸激酶活性,它們的異常表達(dá)將導(dǎo)致細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)發(fā)生紊亂,進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。此外,酪氨酸基酶的異常表達(dá)還與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,腫瘤新生血管的生成,腫瘤的化療抗性密切相關(guān)。因此,以酪氨酸激酶為靶點(diǎn)進(jìn)行藥物研發(fā)成為國(guó)際上抗腫瘤藥物研究的熱點(diǎn),為此投入的研究經(jīng)費(fèi)也是其它任何一個(gè)非傳統(tǒng)的腫瘤靶點(diǎn)所無(wú)法匹敵的。
目前為止,已有十多種蛋白酪氨酸激酶抑制劑和抗體進(jìn)入I-Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段,個(gè)別的已經(jīng)上市,并取得了令人鼓舞的治療結(jié)果。基中,Genentech公司和羅氏藥廠聯(lián)合研究和生產(chǎn)的
HerceptinTM(
Trastuzumab)是一種抗酪氨酸激酶受體HER2/neu的人源化的單克隆抗體。1998年,美國(guó)食品的藥物管理局(Food and Drug Administration, FDA)正式批準(zhǔn)Herceptin用于治療某些HER2陽(yáng)性的轉(zhuǎn)移性
乳腺癌。2001年5月,N ovartis公司研發(fā)的針對(duì)酪氨酸激酶Bcr-Abl的抑制劑GleevecTM (imatinib mesylate)由于對(duì)治療慢性髓樣
白血病(chronic myelogenous leukemia,CML)具有非常好的療效,尚未完成Ⅲ期臨床就被FDA批準(zhǔn)提前上市,用于治療費(fèi)城染色體呈陽(yáng)性(Philadelphia chromosome – positive, Ph+)的慢性髓樣白血病患者,引起了巨大的轟動(dòng)。GleevecTM是第一個(gè)在了解癌癥的病因后鴿是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),并取得了顯著成效和的腫瘤治療藥物,它的研發(fā)成功可以說(shuō)是癌癥治療的一個(gè)里程碑。這一重大成就被美國(guó)《科學(xué)》雜志列入2001年度十大科技新聞。紐約《時(shí)代》雜志將其作為雜志的封面,稱(chēng)GleevecTM 開(kāi)創(chuàng)了藥物研發(fā)的新時(shí)代。2002年2月,美國(guó)FDA又批準(zhǔn)GleevecTM 用于胃腸基質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors, GLST)的治療。2002年7月,AstraZeneca公司研發(fā)的
IressaTM (ZD1839又被美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于治療經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)含鉑類(lèi)方案和紫杉萜化療后仍然繼續(xù)惡化的終未期非小細(xì)胞
肺癌患者,這也是第一種用于實(shí)體瘤治療的針對(duì)特定靶點(diǎn)挑戰(zhàn)分子酪氨酸激酶抑制劑。
erceptin,Gleevec以及Iressa的上市進(jìn)一步證明了以特定靶點(diǎn)尤其是以酪氨酸激酶為靶點(diǎn)進(jìn)行抗腫瘤藥物的研發(fā)是21世紀(jì)最有可能獲得突破性進(jìn)展的抗腫瘤藥物領(lǐng)域,具有十分廣闊的前景。本文將就酪氨酸激酶在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用,以及靶向于酪氨酸激酶的小分子抑制劑及抗體研發(fā)的最新進(jìn)展做一終述。
受體型酪氨酸激酶與腫瘤
目前至少已有近六十種分屬20個(gè)家族的受體酪氨酸激酶被子識(shí)別。所有受體酷氨酸激酶都屬于I型膜蛋白,其分子具有相似的拓樸結(jié)構(gòu):糖基化的胞外配體結(jié)合區(qū),疏水的單次跨膜區(qū),以及胞內(nèi)的酪氨酸激酶催化結(jié)構(gòu)域及調(diào)控序列。不同受體酪氨酸激酶結(jié)合,將導(dǎo)致受體發(fā)生三聚化,并進(jìn)一步使受體胞內(nèi)區(qū)特異的受體酪氨酸殘基發(fā)生自身磷酸化或交叉磷酸化,從而激活下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。許多腫瘤的發(fā)生、發(fā)展都與酪氨酸激酶的異常表達(dá)有著極其密切的聯(lián)系,下面將對(duì)幾類(lèi)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展最為密切的受體酪氨酸激酶的研究迸展做一簡(jiǎn)介。
一、 表皮生長(zhǎng)因子受體(Epidermal grovth factor receptor, EGFR)家族
EGFRPE包括EGFR、ErbB2、ErbB4等4個(gè)成員,其家族受體酪氨酸激酶(RTK)以
單體形式存在,在結(jié)構(gòu)上由胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)區(qū)3個(gè)部分組成,胞外區(qū)具有2個(gè)半氨酸豐富區(qū),胞內(nèi)區(qū)有典型的ATP結(jié)合位點(diǎn)和酪氨酸激酶區(qū),其酪氨酸激酶活性在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及分化中起著至關(guān)重要的作用。
人的egfr基因定位于第7號(hào)染色體的短臂(7p12.3-p12.1),它編碼的產(chǎn)物EGFR由1210個(gè)氨基酸組成,蛋白分子量約為170kDa,其中,712-979位屬于酪氨酸激酶區(qū)。EGFR的專(zhuān)一配體有EGF、TGF、amphiregulin,與其他EGFR家庭成員 共有的配體有(cellulin(BTC)、heparin-binding EGF(HB-EGF)、Epiregulin(EPR) )等。
EGFR在許多上皮業(yè)源的腫瘤細(xì)胞中表達(dá),如非小細(xì)胞性肺癌,乳腺癌、頭頸癌,
膀胱癌,
胃癌,
前列腺癌,
卵巢癌、膠質(zhì)細(xì)胞瘤等。另外,在一些腫瘤如惡性膠質(zhì)瘤、非小細(xì)胞性肺癌、乳腺癌、兒童膠質(zhì)瘤、成神經(jīng)管細(xì)胞瘤及卵巢癌等中還可檢測(cè)到EGFR缺失。最為常見(jiàn)的EGFR缺失突變型是EGFRⅧ,EGFRⅧ失去了配體結(jié)合區(qū),但是可自身活化酪氨酸激酶,刺激下游信號(hào)通路的激活,而不依賴(lài)于與其配全結(jié)合。
EGFR在許多腫瘤中的過(guò)表達(dá)和/或突變,借助信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞生長(zhǎng)失控和惡性化。另外,EGFR的異常表達(dá)還與新生血管生成,腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,腫瘤的化療抗性及預(yù)后密切相關(guān)。EGFR高表達(dá)的腫瘤患者,腫瘤惡性程度高,易發(fā)生轉(zhuǎn)移,復(fù)發(fā)間期短,復(fù)發(fā)率高,患者的存活期短。
ErbB2,又名HER-2/neu,是EGFR家族的第二號(hào)成員,ErbB2通過(guò)與EGFR家族中其它三位成員構(gòu)成異源二聚體,而發(fā)揮生物學(xué)作用,尚未發(fā)現(xiàn)能與其直接結(jié)合的配體。編碼ErbB2的基因neu最早從大鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤中分離得到,人類(lèi)體細(xì)胞內(nèi)neu基因的同源基因,又稱(chēng)為HER-2或erbB2,位于人第17號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(17q21.1),它編碼的產(chǎn)物ErbB2由1255個(gè)氨基酸組成,蛋白分子量約為185Kda,其中,720-987位屬于酪氨酸激酶區(qū)。
ErbB2通常只在胎兒時(shí)期表達(dá),成年以后只在極少數(shù)組織內(nèi)低水平表達(dá)。然而在多種人類(lèi)腫瘤中卻過(guò)度表達(dá),如乳腺癌(25-30%)、卵巢癌(25-32%、肺靜癌(30-35%)、原發(fā)性腎細(xì)胞癌(30-40%)等。過(guò)度表達(dá)的原因主要是ErbB2基因擴(kuò)增(95%)或轉(zhuǎn)錄增多(5%)。
1987年,Slamon等人首行先報(bào)道了ErbB2擴(kuò)增和乳腺癌臨床預(yù)后不良之間的顯著關(guān)系,其顯著性高于雌激素、孕激素等指標(biāo),并在以后的研究中得到大量證實(shí)。隨后,ErbB2表達(dá)水平和乳腺癌治療效果間的關(guān)系得到廣泛研究,人們發(fā)現(xiàn)ErbB2高表達(dá)乳腺癌患者對(duì)他莫昔芬(tamoxifen)治療、單獨(dú)的激素療法、以及環(huán)磷酰胺、甲氨喋呤、5-氟脲嘧啶聯(lián)合化療產(chǎn)生耐受。研究還表明,ErbB2在細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要作用,并能促進(jìn)惡性腫瘤轉(zhuǎn)移。ErbB2受體過(guò)度表達(dá)往往提示乳腺癌惡性程度高,轉(zhuǎn)移潛力強(qiáng),進(jìn)展迅速,化療緩解期短,易產(chǎn)生化療和激素治療抗性,生存率和生存期短,復(fù)發(fā)率高。
和ErbB4對(duì)腫瘤的作用目前尚不清楚,但在腫瘤形成模型的臨床前研究發(fā)現(xiàn),ErbB3、Erb3與EGFR、ErbB2共表達(dá)后會(huì)使腫瘤惡性程度明顯增加。
二、 血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(Vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR)家族 VEGFR家族的成員包括:VEGFR1(Flt-1)、VEGFR2(KDR/Flk-1)、VEGFR3(Flt-4),這一家族的受體在細(xì)胞外存在著7個(gè)
免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域,在胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)則含有一段親水手插入序列。
VEGFR1位于人第13號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(13q12),由1338個(gè)氨基酸組成,827-1158位屬于酪氨酸激酶區(qū)。VEGFR2位于第13號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(4q12),由1356個(gè)氨基酸組成,845-1173位屬于酪氨酸激酶區(qū)。VEGFR3位于第5號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(5q35.5),由1298個(gè)氨基酸組成,845-1173位屬于酪氨酸激酶區(qū)。
Flt-1的配體有VEGFR121,VEGFR165,VEGF-B,PIGF;KDR/Flk-1的配體有VEGFR121,VEGFR145,VEGFR165,VEGF-C,VEGF-D;Flk-4的配體有VEGF-C,VEGF-D。這些配體都屬于血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular Endothelial Grovth Factr, VEGF) 超家族,其中VEGFR121,VEGFR145,VEGFR165是VEGF-A(即通常所指的VEGF)經(jīng)不同剪切形成的不同的多肽形式,VEGFR165又是主要作用形式,與VEGF的生物學(xué)活性密切相關(guān)。
在實(shí)體瘤的惡性生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中,腫瘤的新生血管生成起著非常重要的作用,它為腫瘤的生長(zhǎng)提供了所必需的營(yíng)養(yǎng)和氧氣。VEGF作為已知最強(qiáng)的血管滲透劑和內(nèi)皮細(xì)胞特異的有絲分裂源,在內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和血管構(gòu)建中起著重要的作用。它的表達(dá)水平和腫瘤組織的血管化程度及惡性程度呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。VEGF主要是通過(guò)作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞上高親和力的受體Flk-1和KDR/Flk-1而發(fā)揮其生物學(xué)作用的,兩者具有不同信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。其中KDR/Flk-1在介導(dǎo)VEGF的生物效應(yīng)中最為重要,與細(xì)胞趨化性、細(xì)胞的分裂、肌動(dòng)蛋白重組密切相關(guān)。Flk-1雖然與VEGF結(jié)合的親和力更強(qiáng),而且磷酸化作用也相似,但對(duì)細(xì)胞的促分裂作用卻小得多。基因剔除小鼠的研究發(fā)現(xiàn),在KDR/Flk-1缺失的小鼠中,內(nèi)皮細(xì)胞無(wú)法生成,從而使血管島,血管的開(kāi)成無(wú)法進(jìn)行;而在Flk-1缺失的小鼠中,內(nèi)皮細(xì)胞可以生成,但是內(nèi)皮細(xì)胞排列形成血管管腔的過(guò)程受到了抑制。
Flk-4高度表達(dá)于胚胎血管發(fā)生時(shí)的血管母細(xì)胞、靜脈和淋巴管,但是在發(fā)育到胎兒以后,F(xiàn)lk-4僅在淋巴內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)。在多種腫瘤的病程中,F(xiàn)lk-4介導(dǎo)了VEGF-C,VEGF-D的生物學(xué)效應(yīng),誘導(dǎo)腫瘤淋巴管形成,促進(jìn)腫瘤淋巴侵入和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。此外,F(xiàn)lk-4缺失的小鼠中,務(wù)砭和新生血管可以生成,但是由于血管管腔的缺乏,使得一些較大的血管無(wú)法規(guī)則地排列,這一結(jié)果提示,F(xiàn)lk-4在新生血管生成中發(fā)揮了重要的作用。
三、 血小板衍生生長(zhǎng)因子受體(Platelet-derived growth factor receptor, PDGFR)家族
PDGFR家族的成員除了PDGFRα和PDGFRβ這外,還包括集落刺激因子1受體(Colony
stimulating factor-1receptor, CSF-1R)、干細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(Stem cell factor receptor, SCFR/KIT)、FLK2/FLT3。這一家族的受體在細(xì)胞外存在著5個(gè)免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域,在胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)則含有一段親水插入序列。
PDGFRα位于人第4號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(4q12),由1089個(gè)氨基酸組成,593-954位屬于
酪氨酸激酶區(qū)。PDGFRβ位于人第5號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(5q3-q32),由1106個(gè)氨基酸組成,600-962位屬于酪氨酸激酶區(qū)。
PDGFRα、PDGFRβ的配體為血小板衍生生長(zhǎng)因子PDGF,功能性的PDGF是由A鏈和B鏈通過(guò)二硫鍵連接成的二聚體,包括:PDGF-AA、PDGF-BB和PDGF-AB。PDGFRAA只能與受體二聚體PDGFRαα結(jié)合;PDGF-AB可以與PDGFRαα和PDGFRαβ結(jié)合;而PDGFR-BB與PDGFRαα、PDGFRαβ、PDGFRββ三種PDGFRα二聚體類(lèi)型都能結(jié)合。
PDGFR主要存在于成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞中,但也同時(shí)在腎、睪丸、腦中表達(dá)。PDGFR與腫瘤發(fā)生有密切的關(guān)系,在大多數(shù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中,存在著PDGF及其受體形成的自分泌環(huán)路,這一環(huán)路與腫瘤的發(fā)生,發(fā)展有著極其密切的關(guān)系。另外,相似的環(huán)路也在
黑色素瘤、腦膜瘤、神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、卵巢癌、前列腺癌、肺癌和
胰腺癌中存在。此外,PDGFR的酪氨酸激酶區(qū)和Tel基因發(fā)生T(5:12)染色體易位,形成融合蛋白Tel-PDGFR,在慢性粒單核細(xì)胞白血病患者的細(xì)胞中大量表達(dá)。
KIT/SCFR位于人第4號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(4q12),由976個(gè)氨基酸組成,589-937位屬于蛋白激酶區(qū)。干細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Stem cell factor, SCF)是KIT/SCFR的配體。KIT/SCFR與機(jī)體的造血功能,肥大細(xì)胞的發(fā)育,黑素生成,配子形成以及Cajal間質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育密切相關(guān)。
研究發(fā)現(xiàn),KIT/SCFR存在著30多種功能獲得性(gain-of-function, GOF)突變形式,它們是許多腫瘤發(fā)生、發(fā)展的直接誘因。在大多數(shù)胃腸道基質(zhì)瘤(gastrointestinal stronal tumor, GIST)患者中,c-kit基因在近膜區(qū)(外顯子11)發(fā)生了GOF點(diǎn)突變,使得KIT/SCFR結(jié)構(gòu)性地激活;促進(jìn)了腫瘤的生長(zhǎng);c-kit基因在激酶區(qū)(外顯17)的GOF 點(diǎn)突變與肥大細(xì)胞白血病,無(wú)性細(xì)胞瘤的發(fā)生密切相關(guān);c-kit基因的GOF點(diǎn)突變及及部分基因缺失還與急性髓樣白血病(acute myeloid leukemia)的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。此外,在70%的小細(xì)胞肺癌患者中存在著SCF及KIT/SCFR自分泌環(huán)路,這一環(huán)路的存在有利于腫瘤不依賴(lài)于生長(zhǎng)因子的生長(zhǎng)。
FLK2/FLT3位于人第13號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(13q12),由993個(gè)氨基酸組成,610-943位屬于蛋白激酶區(qū)。FL是FLK2/FLT3的配體。FLK2/FLT3主要表達(dá)于未成熟的造血細(xì)胞、胎盤(pán)及腦中,與其他造血生長(zhǎng)因子協(xié)同作用,共同維持干細(xì)胞、祖細(xì)胞以及抗原遞呈細(xì)胞DC、自然殺傷細(xì)胞的生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn),約1/3的急性粒細(xì)胞白血病(acute myeloblastic leukaemias)患者聯(lián)重復(fù)序列發(fā)生突變,使近膜區(qū)的長(zhǎng)度出現(xiàn)多態(tài)性,引起FLK2/FLT3酪氨酸激酶不依賴(lài)配體持續(xù)活化,它可能性與其它染色體易位協(xié)同作用。共同促進(jìn)白血病的發(fā)生。
四、 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受(Fibroblast growth factor receptor, FGFR)
FGFR家族成員包括FGFR1(flg)、FGFR2(bek)、FGF3R、FGFR4。這一家族的受體
在細(xì)胞外存在著3個(gè)免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域和一段酸性殘基序列,在胞內(nèi)酷氨酸激酶區(qū)則含有一段親水插入序列。
FGFR的配體為成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子。FGF只有在輔助分子肝素硫酸糖蛋白(heparin sulfate proteoglycan, HSPG)的協(xié)同作用下,才能與FGFR作用。FGF與FGFR以2:2:2的比例形成二聚體,每個(gè)FGF與其中一個(gè)受全的D2、D3區(qū)相互作用的同時(shí),還與另一受體的D2區(qū)結(jié)合,以促進(jìn)配受體復(fù)合物的穩(wěn)定。
FGFs主要由中胚層來(lái)源的細(xì)胞產(chǎn)生,有強(qiáng)烈促增殖和分化作用,對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等均有很強(qiáng)的促有絲分裂作用。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均表明它具有促血管生成的作用。FGF在血管生成的作用包括:(1)促過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移;(2)加速具有降解基底膜作用的蛋白激酶釋放;(3)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞形成管狀結(jié)構(gòu)。另外,F(xiàn)GF還與腫瘤細(xì)胞的遷移有關(guān)。FGFRs在內(nèi)皮細(xì)胞和多種腫瘤細(xì)胞中均有表達(dá),近來(lái)的顯性失活突變體實(shí)驗(yàn)表明FGFR-1在小鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中,對(duì)于維管結(jié)無(wú)能的形成和維持具有極其重要的作用。
五、 胰島素受體(Insulin receptor, InsR)家族 InsR受體家族的成員包括胰島素受體的相關(guān)性受體Insulin receptor-related receptor,
IRR)三個(gè)成員。這亞家族的受體由2個(gè)(半分子通過(guò)二硫鍵形成三個(gè)異源二聚體),亞基包含1個(gè)半胱氨酸豐富區(qū),且提供了生長(zhǎng)因子結(jié)合產(chǎn)位,而亞基則提供了跨膜區(qū)和胞內(nèi)的酪氨酸激酶區(qū)。
IGF1R位于人第15號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(15q25-q26),包括一個(gè)130kDa的α亞基和一個(gè)95kDa的β亞基。由1367個(gè)氨基酸組成,979-1254位屬于蛋白激酶區(qū)。IGF1R能與IGF-I(Insulin-like growth factor-I)和IGF-Ⅱ(Insulin-like growth factor-Ⅱ)以提高的親和力(Kd分別為1nM和3nM)結(jié)合,IGF1R也可以和胰島素結(jié)合,不過(guò)親和力低了100倍。
IGF-I、IGF-Ⅱ?qū)θ橄侔㈩i癌、
結(jié)腸癌和肺癌等多種腫瘤有促增殖和抑制凋亡的作用。IGF1R在乳腺癌頸 癌中過(guò)表達(dá),且對(duì)乳腺癌的病理過(guò)程有很大的影響。另外,IGF1R與眼色素底的黑色素瘤的轉(zhuǎn)移密切相關(guān),是這類(lèi)腫瘤轉(zhuǎn)移的預(yù)示因子。
六、 肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(Hepatocyte growth factor receptor, HGFR)家族
HGFR家族的受體包括Met/ HGFR和RON/MSPR。這一家族的受體以一種異二聚體的
形式存在,包括α、β二個(gè)亞基,二亞基以二硫鍵相連,α亞基位于胞外,β亞基伸入膜內(nèi),且含有一個(gè)酪氨酸激酶區(qū)。
Met位于人第7號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(7q31),包括一個(gè)50kDa的α亞基和一個(gè)145kDa的β
亞基。由1408個(gè)氨基酸組成,1096*1355位屬于酪氨酸激酶區(qū)。肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor , HGF),又名分散因子(Scatter factor , SF)是Met的配體。
Met與HGF/SF在乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌、前列腺癌等多種腫瘤中共表達(dá),Met的過(guò)表達(dá)、HGF/SF的上調(diào)與這些腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)密切相關(guān),已有的研究表明,Met極有可能成為診斷腫瘤轉(zhuǎn)移和評(píng)價(jià)預(yù)后反應(yīng)的重要指標(biāo)。進(jìn)一步分子機(jī)理研究表明,HGF/SF能夠誘導(dǎo)β-連環(huán)蛋白(β-catenin)的酪氨酸磷酸化,破化腫瘤細(xì)胞間的粘附,從而促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。HGF/SF還可以誘導(dǎo)尿激酶及其受體的表達(dá),從而激活蛋白磷信號(hào)途徑,引起胞外基質(zhì)的降解。蛋白酶降解胞外基質(zhì),破壞細(xì)胞粘附,提高細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性是腫瘤細(xì)胞侵襲的關(guān)鍵。
另外,Met的GOF點(diǎn)突變與
腎癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。
七、 Tie家族 Tie家族包括兩個(gè)成員:Tie1和Tie2(Tek)。Tie家族成員都有2個(gè)胞外的Ig-like結(jié)構(gòu)
域和一個(gè)胞內(nèi)的酪氨酸酶活性區(qū)域。Tie2位于人第9叼染色體的短臂(9p21),由1124個(gè)氨基酸組成,814-1096位屬于蛋白激酶區(qū);Tie1位于人第1號(hào)染體的短臂(1p34-- p 33),由1138個(gè)氨基酸組成,839-1118位屬于蛋白激酶區(qū)。
Tie2受體的專(zhuān)一配體主要為Angiopietin (Ang)家族成員,包括Ang1、Ang 2、Ang3、
Ang4。 Ang1和 Ang2都可以與Tie2結(jié)合,但只有Ang1可以磷酸化激活Tie2,Ang 2則是Tie2受體的拮抗劑,有關(guān)Ang3、Ang4的研究剛剛開(kāi)始,Ang4的作用可能與Ang1相似。Tie1的配體目前尚不清楚。
Tie家族主要在內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá),胎兒時(shí)期所有的內(nèi)皮細(xì)胞中均可能檢測(cè)到Tie1和Tie2
的表達(dá),而在成人組織的內(nèi)皮細(xì)胞中,主要只檢測(cè)到Tie2的表達(dá),而Tie1僅發(fā)現(xiàn)在部分血管內(nèi)皮細(xì)胞中有表達(dá),另外,在毛細(xì)血管母細(xì)胞瘤,血管內(nèi)皮細(xì)胞瘤,胃腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Tie過(guò)表達(dá)。
與VEGFR家族成員類(lèi)似,Tie家族成員 對(duì)腫瘤新血管生血管生成有重要促進(jìn)作用。基因剔除小鼠的研究發(fā)現(xiàn),在Tie2缺失的小鼠中,內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量正常,集成管腔,但由于缺乏外周內(nèi)皮細(xì)胞,血管幼稚,呈散在排列,無(wú)法形成網(wǎng)絡(luò)樣分支。同時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞呈圓形,與周?chē)|(zhì)連接疏松,說(shuō)明Tie-2參與構(gòu)建血管非內(nèi)皮細(xì)胞的部分,使得血管結(jié)構(gòu)得以定整;而Tie1缺失的小鼠,可延至出生后死亡,鏡下發(fā)現(xiàn)血管出血、水腫,提示Tie-1參與調(diào)控微血管液體交換及血流動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
非受體型酪氨酸激酶與腫瘤
非受體酪氨酸激酶家族主要有十大家族:SRC、ABL、JAK、CSK、FAK、FES、FRK、TEC、SYK/(圖3)。它們?cè)谛盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通咱起著重要作用,近來(lái)發(fā)現(xiàn)32個(gè)胞漿內(nèi)的蛋白酪氨酸激酶近一半與人類(lèi)癌癥密切相關(guān),以下介紹幾類(lèi)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的非受體型酪氨酸激酶。
一、 SRC家族 SRC家族已經(jīng)鑒定的成員 有Fgr、Fyn、Sre、Yes、BIK、Hck、Lck、Lyn。家族中的
許多成員有組織分布特異性,并在特定的造血細(xì)胞中表達(dá),只有Fyn、Sre、Yes普遍表達(dá)。SRC家族蛋白的過(guò)表達(dá)與相當(dāng)多腫瘤疾病有關(guān),認(rèn)為其與生長(zhǎng)因子有協(xié)同作用,具有癌基因活性。Sre家族激酶的結(jié)構(gòu)在很大程度上具有相似性,有相同的結(jié)構(gòu)域和調(diào)節(jié)機(jī)制。他們含有一個(gè)或者多個(gè)氨基端的酰基化位點(diǎn)(膜定位所需的),一個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)域(鑒定保個(gè)成員)、SH3結(jié)構(gòu)域、SH2結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域和羧基未端Tyr529(抑制位)。
SRC家族在生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的胞內(nèi)反應(yīng)中起著重要作用,包括增殖、存活、粘連和遷移。許多直接的證據(jù)證明c-Src與人類(lèi)癌癥密切相關(guān),如乳腺癌、
肝癌和結(jié)腸癌等。在惡性腫瘤細(xì)胞中c-Src大量聚集在核周,而在正常的細(xì)胞內(nèi)c-Src相對(duì)均勻的散布于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)c-Src在結(jié)腸癌中活性極高,尤其是在腫瘤轉(zhuǎn)移到肝臟中后。與正常乳腺組織相比,c-Src在人乳腺癌中的活性提高了4-30倍,同時(shí)c-Src蛋白表達(dá)量也相應(yīng)增加。
二、 ABL家族
ABL家族包括兩個(gè)成員:Abl和Arg。Abl基因位于9號(hào)染色體長(zhǎng)臂(9q34.1),編碼145-KD
的Abl蛋白。c-Abl蛋白是有酪氨酸激酶活性的復(fù)合物,含有SH3、SH2、PTK、DNA結(jié)合域、肌動(dòng)蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域等,有抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。已知有兩類(lèi)c-Abl,由兩個(gè)不同的啟動(dòng)子P1和P2分別是控制,對(duì)外元進(jìn)行不同的剪接,形成兩個(gè)不同的Abl蛋白,分別為c-Ab I a和1b。c-Ab1主要位于細(xì)胞核,靠其C端的核定位信號(hào)(NLS)定位,當(dāng)?shù)鞍走^(guò)表達(dá)時(shí)也可以在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)現(xiàn)。細(xì)胞分裂時(shí),cdkl或蛋白激酶C(PKC)磷酸化其C端的DNA結(jié)合區(qū)域,阻止其與DNA的結(jié)合。c-Ab1隨著細(xì)胞周期進(jìn)行磷酸化和去磷酸化,但其特異性磷酸化的靶蛋白現(xiàn)在還沒(méi)有得到。除了單倍體生殖細(xì)胞外,c-Ab1在造血組織和其他組織中有廣泛表達(dá)。過(guò)表達(dá)c-Ab1會(huì)誘導(dǎo)p21的表達(dá),下調(diào)cdk2,引志細(xì)胞周期停滯。細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制需要酪氨酸激酶活性區(qū)域、核定位域和完整的SH2結(jié)構(gòu)域的協(xié)同作用。
費(fèi)城染色體(Philadelphia chromosome,PH)是迄今發(fā)現(xiàn)的首例染色體異常與特殊類(lèi)型的白血病緊密相關(guān)。Ber-Abl融合蛋白在慢性髓樣白血病(CML)患者體內(nèi)普遍表達(dá),該融合蛋白是由于CML患者體內(nèi)存在費(fèi)城染色體,其9號(hào)染色體和22號(hào)染色體發(fā)生易位,9號(hào)染色體長(zhǎng)臂未端(9q34)的c-Abl原癌基因斷裂,并與22號(hào)染色體長(zhǎng)臂未端(22q11)的c-Bcr基因的3端發(fā)生融合形成。CML患者的Bcr-Abl融合蛋白的分子量大約為210kDa[43]。P210Bcr-Abl融合蛋白對(duì)CML的惡性轉(zhuǎn)化具有關(guān)鍵作用。與Abl蛋白酪氨酸激酶相比,P210Bcr-Abl的激酶活性大大增強(qiáng),主要是自磷酸化水平顯著提高。P210Bcr-Abl自磷酸化后,為Grb-2、SHC、CRKL等一系列銜接蛋白分子提供結(jié)合位點(diǎn),從而起始激活RAS/MAPK信號(hào)途徑或Jak/Stat信號(hào)途徑,[44],上調(diào)核內(nèi)基因c-myc、bcl-2、c-fos等的表達(dá)。而且,在P210Bcr-Abl中,Abl蛋白的actin結(jié)合功能也有提高。這些信號(hào)途徑的異常使骨髓前體細(xì)胞發(fā)生癌變,增殖異常,分化和凋亡受到抑制,并且降低了這些細(xì)胞與骨髓基質(zhì)的粘附作用,使其被釋放到血液循環(huán)而進(jìn)入CML的慢性潛伏階段。
三、 JAK(Jamus Kinase)家族
JAK在細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的初始步驟中起著至關(guān)緊要的作用。JAK家族包括四個(gè)成員:
TYK2、JAD1、JAK2、JAK3,它們分處于三個(gè)染色體簇中,分子量介于110-140kDa。編碼JAK1的基因位于人1號(hào)染色體短臂(1p31.1)。JAK2在9號(hào)染色體(9p24),JAK3和TYK2位于19號(hào)染色體短臂(分別是19p13.1和19p13.2)。TYK2、JAK1T JAK2表達(dá)普遍,而JAK3的表達(dá)主要局限于造血細(xì)胞。
JAKs的氨基酸序列排列提示了它們擁有7個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)域(JH1-JH7);它們各自
的催化域和共同的功能在很大的程度上還不很清楚。JAK家族成員有兩個(gè)獨(dú)特的性質(zhì):第一,羧基端有一前一后兩個(gè)激酶和激酶 樣的組件(JH1、JH2)。第二,JAK氨基端區(qū)域(JH7-JH3)與其他10個(gè)非受體酸呀氨酸、激酶家族成員之間沒(méi)有顯示同源性。
JAK與少數(shù)幾種人類(lèi)白血病密切相關(guān),另外,在幾種惡性腫瘤發(fā)現(xiàn)它的下游底物Stat3
和Stat5都處于磷酸化的活化狀態(tài)。
四、 FAK家族
此家族成員,除了FAK外,還有Pyk2(CAKβ/RAFTK/cadTK/FAK2)。FAK基因位于8
號(hào)染色體的長(zhǎng)臂(8q24-qter),PYK2位于8號(hào)染色體的短臂(8p22-p11.2).
粘著斑激酶(FAK)是一類(lèi)特殊的胞質(zhì)內(nèi)蛋白酪氨酸激酶家族,它沒(méi)有SH2和SH3結(jié)
構(gòu)域,其粘著斑導(dǎo)向序列位于蛋白C端。FAK有六個(gè)酷氨酸化位點(diǎn),通過(guò)它可以與Src激酶的SH2結(jié)構(gòu)域反應(yīng)。在崔化結(jié)構(gòu)域中的兩位酪氨酸576和577位是磷酸化作用的調(diào)節(jié)們位點(diǎn),增強(qiáng)催化活性。位于FAK羧基端上925位酷氨酸化產(chǎn)生一Grb2的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合的位點(diǎn),從而激活Ras/MAPK途徑。FAK 羧基端脯氨酸富集序列含有SH3結(jié)構(gòu)域的結(jié)歙閏點(diǎn)和介導(dǎo)著p130cas和GRAF的結(jié)合。FAK的粘著斑靶向(FAT)序列位于羧基端,介導(dǎo)FAK定位于粘著斑。這個(gè)區(qū)域還包含了兩個(gè)粘著斑結(jié)合蛋白位點(diǎn):paxilin和talin。
FAK參與粘附糖蛋白細(xì)胞反應(yīng),其信號(hào)通過(guò)整聯(lián)蛋白受體傳導(dǎo);還參與促分裂神經(jīng)肽
的細(xì)胞反應(yīng),其信號(hào)通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體傳導(dǎo)途徑中關(guān)健的第一步。FAK被認(rèn)為可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)和遷移,幫助細(xì)胞生長(zhǎng)貼壁,將基因轉(zhuǎn)錄改變的信號(hào)傳入細(xì)胞核。
FAK在不同的組織中有表達(dá),在惡性轉(zhuǎn)移腫瘤中的表達(dá)特別高。FAK在不同腫瘤組織中的表達(dá)是不同的,在前列腺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、卵巢癌、
口腔癌和
甲狀腺癌的發(fā)生過(guò)程中,F(xiàn)AK的表達(dá)均有提高。尤其是在乳腺癌和結(jié)腸癌組織中,F(xiàn)AK表達(dá)極高。鈴蟾肽、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、促乳素等可以刺激腫瘤細(xì)胞中FAK的表達(dá)。FAK不具有經(jīng)典的癌蛋白功能,但它在整合素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和整合素所參與腫瘤發(fā)展過(guò)程及轉(zhuǎn)移進(jìn)程中都起著重要作用,這意味著FAK可能成為針對(duì)惡性細(xì)胞多元發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)靶點(diǎn)。
靶向蛋白酪氨酸激酶的抗腫瘤治療
蛋白酪氨酸激酶抑制劑已成為世界抗腫瘤研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,國(guó)際上各大研究機(jī)構(gòu),制藥集團(tuán)都非常重視以酪氨酸激酶為靶點(diǎn)的藥物研發(fā),包括發(fā)展小分子蛋白酪氨酸激酶抑制劑,蛋白酪氨酸激酶的特異性單克隆抗體以及反義寡核苷酸等。目前已有十多種蛋白酪氨酸激酶抑制劑和抗體進(jìn)入I-Ⅲ期臨床試驗(yàn)階段,個(gè)別的已經(jīng)上市。下面將針對(duì)HerceptinTM和GleevecTM研究中取得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)以及其他處于臨應(yīng)研究階段的靶向于EGFR家族和VEGFR家族的小分子抑制劑及抗體研發(fā)的最新進(jìn)展做了一簡(jiǎn)單介紹。