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EGFR是目前肿瘤靶向治疗当中，最重要的靶子。本视频介绍了：
视频时长18分钟，建议在Wifi条件下观看： 字 幕 内 容 欢迎来到【陈巍学基因】。 我们这个节目，主要是给大家介绍基因组学的知识，和最新的临床分子诊断的技术进展。 今天，会和大家谈一下EGFR基因。 之所以要谈这个基因，是因为EGFR是目前肿瘤靶向治疗当中，最重要的靶子。EGFR基因上的突变，会在很大程度上影响到多种靶向治疗有效性。同时，EGFR基因的各种变异，也是相关的肿瘤靶向治疗当中，最主要的生物标志物。 EGFR基因的全名是“Epidermal growth factorreceptor”，翻成中文，就是“表皮生长因子受体”。EGFR还有2个别名：一个是“ErbB1”，还有一个是“HER1”。 EGFR是ErbB基因家族的成员之一。ErbB基因家族包括了：EGFR（ErbB1）、HER2（ErbB2）、ErbB3、ErbB4。其中，HER2又称为ErbB2。 EGFR基因在调控细胞生长、和肿瘤发生过程当中，都起着重要的作用。 本期节目，我们会按照以下5个方面，来讲解EGFR基因：
一、EGFR的结构与功能 首先我们来介绍EGFR基因和蛋白的结构与功能。 EGFR的基因位于第7号染色体的短臂上，它蛋白的分子量是170KDa。那么这个分子量当中，有20%是糖链。 EGFR蛋白是一个跨膜蛋白，它定位在细胞膜上。细胞膜外的部分，负责与各种配体相结合。它细胞膜内的部分，在激活的条件下，会拥有酪氨酸激酶的活性。 EGFR先是以单体形式存在，并且EGFR单体是没有酪氨酸激酶活性的。 有许多配体能够与EGFR单体结合，包括：epidermalgrowth factor (EGF)、transforming growth factor alpha (TGF-α)、amphiregulin、betacellulin、epigen、epiregulin、heparin-bindingEGF、neuregulin 2b 等。 当EGFR单体与配体结合之后，两个带有配体的EGFR单体，就会相互结合，形成有激酶活性的二聚体。 在EGFR形成二聚体后，二聚体的磷酸激酶活性就会发挥作用。它先是把EGFR二聚体自身给磷酸化，自磷酸化之后的EGFR二聚体的，酪氨酸激酶活性会进一步加强，接下来就可以把下游信号通路当中的蛋白给磷酸化，并就此激活下游的：RAS、MAPK、Src、STAT 3/5、PLCg、 PKC 和 PI3-kinase，这一系列的信号通路。 通过激活下游的信号通路，EGFR可以促进细胞的增殖、分化、和迁移。 在没有配体的情况下，细胞膜表面EGFR单体会被持续地内呑到细胞里面。EGFR在细胞表面的半衰期是30分钟。被内呑到细胞里面的EGFR，一部分会被降解，另一部分会被再次带会到细胞膜的表面。那么，EGFR蛋白的半衰期是20个小时。 二、EGFR在肿瘤中的变异 第二部分，我们来说一下EGFR在肿瘤当中的表现。EGFR在肿瘤中的变异，分为数量变异、和结构变异两种。 先说数量变异，在许多种肉瘤当中，都发现有EGFR的异常高表达。 这个表，是各种器官的癌症当中，有EGFR过量表达的病例占该种器官癌症的总病例的比例。我们可以看到，在头颈部癌、肾癌、和非小细胞肺癌中，都有很大比例的病例有EGFR的过量表达。 通常情况下，一个细胞上会有4 *10^4 到 1 *10^5个EGFR分子。而肿瘤细胞当中，可以观察到高达每细胞有2*10^6个EGFR分子。 当有细胞膜上有高浓度的EGFR单体分子的时候，2个EGFR单体分子，就会在没有配体的条件下，自行聚合成一个二聚体。而且这个EGFR二聚体会自我激活，并进一步激活下游的细胞信号通路。 EGFR的异常高表达，有些是因为EGFR的基因发生了异常的拷贝数增加；还有一些，是因为调控EGFR的某些调控因子发生了的变异，而导致EGFR的表达量增加。 接下来，我们再说EGFR的结构变异。 EGFR的酪氨酸激酶活性位点，主要是位于第18号外显子到第24号外显子之间，所以，EGFR的激活突变、和耐药突变，也集中在第18号外显子到第24号外显子之间。 其中第19号外显子的缺失变异、和L858R变异，也就是第858号氨基酸残基，从亮氨基变成了精氨基，都会导致EGFR不需要与配体结合，就直接拥有了持续的酪氨酸激酶活性。 我们打一个比方来说明这个事，这（EGFR）有点象银行金库的看守人员，正常情况下，要有银行的行长带着钥匙（配体）来，才能打开金库门（酪氨酸激酶活性）。现在这个看守人员自己偷配了金库的钥匙（激活突变），那么他在银行行长不在的时候，也可以直接打开金库的门 这样金库（细胞生长）就失控了。 据统计，黄种人的非小细胞肺癌当中，30～40%的病例会有EGFR基因的变异。在白种人的非小细胞肺癌当中，10～20%的病例会有EGFR基因的变异。而在EGFR变异当中，45%是第19号外显子的缺失变异，40%是L858R的变异。 吉非替尼、和厄洛替尼这两种药物，会对有19号外显子缺失突变、或者有L858R突变的非小细胞肺癌病例，有较好的疗效。 在用吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼等药物治疗4到6月左右的时候，肿瘤往往会发生耐药突变。其中最常见是的EGFR的T790M突变，也就是第790号氨基酸残基从苏氨酸变成了甲硫氨酸。 肿瘤有了这个T790M突变之后，就会对第一代酪氨酸激酶抑制剂类药物产生耐药。这个T790M突变，我们在后面的耐药问题当中，还会进一步地详细讲解。 三、EGFR靶向药物、新药研发策略 第三个，我们来讲一下，针对EGFR的靶向治疗药物，和新药研发策略。 目前，已经上市的针对EGFR的肿瘤靶向治疗药物，有抗体药、和酪氨酸激酶抑制剂药，这2大类药物。 先说第一类：抗体药。那么，抗体药的原理，就是用一个特异地识别EGFR与配体结合的那个部位的抗体，来与配体竞争EGFR通过阻断配体结合到EGFR上，来阻断了配体对EGFR的激活作用。 西妥昔单抗（Cetuximab）是第一个得到批准的抗EGFR的单抗药。西妥昔单抗由德国默克里昂公司出品，商品名叫“Erbitux”，翻成中文叫“爱必妥”。它被批准的可以用于头颈部肿瘤、和结直肠癌的治疗。 西妥昔是一个人源化的鼠单抗，它比EGFR的天然配体：EGF和TGF-α，有更强的（与EGFR的）结合力。在西妥昔与EGFR结合之后，它一方面阻断了天然配体对EGFR的结合和激活作用，同时它还能够启动细胞对EGFR的内呑，这会减少细胞表面的EGFR的数量，并且被内呑的EGFR会被降解掉。 西妥昔不仅能够与野生型的EGFR相结合，对于那些产生了变异的EGFR，例如有L858R变异、或者T790M变异的EGFR，西妥昔也能与这些变异的EGFR相结合。并且能够抑制这些有变异EGFR的肿瘤细胞的生长。 接下来，再说帕尼单抗，Panitumumab，商品名“Vectibix”。它是一个完全人源的单克隆抗体，它与EGFR有很高的亲合力，能够阻断配体与EGFR的结合，并且能够诱导细胞内呑EGFR，由此阻断肿瘤细胞的生长。经FDA批准，帕尼单抗可以用于：野生型KRAS的、转移性结直肠癌的治疗。 接下来， 我们来说第二大类药物：酪氨酸激酶抑制剂。Tyrosine Kinase Inhibitors，简称“TKI”。 TKI的共同特点，是与ATP竞争EGFR的酪氨酸激酶活性中心，进而抑制EGFR对下游生物信号通路的激活作用。 阿斯利康公司的吉非替尼，中文商品名叫“易瑞沙”，英文商品名叫“IRESSA”，是TKI中的典型代表药物，主要用于治疗既往接受过化学治疗的局部晚期、或转移性非小细胞肺癌。 吉非替尼是EGFR的可逆抑制剂，也就是说吉非替尼与EGFR的结合，是非共价结合。 厄洛替尼、拉帕替尼、埃克替尼等，都是与吉非替尼相似的药物，它们有着相似的化学结构式。它们的药物作用原理也都相似。 吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼等TKI类药物，在用药4到6个月后，往往会出现肿瘤耐药，其中最常见的耐药原因是EGFR发生了T790M突变。 阿斯利康的新药，Tagrisso，它上市前的编号叫AZD9291，在2015年11月获得了美国FDA的批准，可以用于有T790M突变的非小细胞肺癌。 Tagrisso的特点，是对有T790M突变的EGFR有很强的抑制作用，同时对野生型的EGFR的抑制作用相对较小，这是它与其它几个TKI类药物的最大的区别点。 在针对EGFR的（肿瘤）治疗药物当中，抗体类药物和TKI类药物都会有：皮疹、搔痒、腹泻、肠道溃疡等副作用，原因是EGFR是皮肤细胞生长的一个重要促进因子。皮肤是长在身体外面的皮，肠道是长在身体里面的、面对食物和糞便的皮。当EGFR被抑制，皮细胞的生长就被抑制，当皮细胞不能正常地更新的时候，身体外面的皮肤就会发生皮疹、搔痒，身体里面的肠道就会发生溃疡、腹泻。 在说完了已上市的抗体类、和TKI类药物之后，我们再来说一下，别的（针对EGFR的）新药的设计思路。 第三条的设计思路，是化学药物和抗体的偶联物。 2013年2月22日，FDA批准Kadcyla这个药，可以用于有HER2阳性的，晚期（转移）乳腺癌的治疗。Kadcyla，是曲妥珠单抗和Emtansine的偶联物。曲妥珠单抗是抗HER2蛋白的，而EGFR和HER2同属于ErbB这个基因家族，所以，可以借用针对HER2的靶向药物设计策略，来设计针对EGFR的靶向药物。 第四个药物设计思路，是从各种已知的、与EGFR有亲合力的天然化合物开始，设计出能够抑制EGFR活性的衍生化合物。例如：已知紫草素（Shikonin）对EGFR有亲和力，那么，可以设计紫草素的衍生化合物；已知，金黄色葡萄球菌的蛋白A的Z功能域与EGFR有强的亲和力 就可以设计各种衍生的多肽；从抗EGFR的抗体当中，可以把负责亲合力的那部分肽段序列给分离出来，并以此为模板设计新的亲和多肽。 第五类药物设计思路，是用反义的寡核苷酸、干扰RNA，从转录、翻译的水平上抑制EGFR的表达。 以上是主要的已经实现的药物设计策略、和可供参考的、新的治疗方案的设计思路。 四、肿瘤对EGFR 治疗的耐药性 第四个，我们说一下针对EGFR的肿瘤治疗过程当中，肿瘤所产生的各种耐药性。 之所以EGFR抑制剂对治疗肿瘤有效，是因为通过抑制EGFR，而抑制了EGFR下游的MAPK和PI3K/AKT信号通路的活性。那么一旦下游的MAPK、或者PI3K/AKT等信号环节发生持续性的激活变异之后，就会绕开EGFR抑制剂的抑制作用，直接刺激细胞增殖。（其中）KRAS的突变是肺腺癌当中很重要的对吉非替尼和厄洛替尼产生耐药的原因。 另外，肿瘤细胞通过EGF和TGF-α对的VEGF的上调作用，促进血管生成，也可以得到对EGFR抑制剂的抗性。 EGFR的内呑过程和降解过程发生异常，导致细胞膜表面的EGFR单体增多。 大量的EGFR单体进一步与HER2或HER3的单体亚基型成二聚体，并激活后者，这会让非小细胞肺癌和头颈部鳞状细胞癌获得对EGFR抑制剂类药物的耐药性。 EGFR基因拷贝数异常增多，和肝细胞生长因子的活性增强，也是非小细胞肺癌对西妥昔抗体产生耐药的一个原因。 EGFR产生T790M突变，也就是第790位的苏氨酸残基变成甲硫氨酸残基，因为甲硫氨酸残基的空间位阻作用，它会让吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼等药物无法靠近酪氨酸激酶的活性中心。这是肿瘤对TKI产生耐药性的最常见原因。 另外T854A、L747S、D761Y突变，也都因为同样的原因会引起对TKI的耐药。 五、EGFR基因突变的临床检测 第五点，我们来谈一下对EGFR基因突变的临床检测。 目前，临床上已经获得批准的、针对EGFR突变的临床检测手段，还是实时荧光定量PCR。 厦门艾德公司出品EGFR突变检测荧光定量PCR试剂盒，不仅可以检测肿瘤病理样本（石蜡样本、冰冻样本），还被（CFDA）批准可以用于检测血浆中游离DNA的EGFR突变。 在FDA批准Tagrisso上市的同时，FDA还批准了罗氏的荧光定量PCR方法，用于检测血浆游离DNA中的EGFR T790M突变，作为Tagrisso的伴随诊断。 科学家们正在开发各种新的技术手段，例如：数字液滴PCR、二代测序技术等，以期可以：更方便、更快捷、更准确、更廉价地检测到EGFR突变。 以上是本期节目的全部内容。谢谢您的收看。我们下期节目再见。 ---------------------------------------------------------------------- 福码是药明康德集团企业明码生物科技发布的一款无创孕前基因筛查产品。应用新一代基因测序技术，可一次筛查135种亚洲人群中高发的严重隐性遗传病的携带情况，全面、快速、准确地帮助育龄人群了解自身是否是隐性遗传病的携带者，结合遗传咨询，借助医学方法，帮助您科学备孕，拥有一个健康幸福的家庭。
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