一百年前，肺癌在醫學的視野中還是一種罕見病。一百年後，非小細胞肺癌已躍居為全球多地發病率、死亡率最高的惡性腫瘤。表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）基因突變型患者，在非小細胞肺癌人群中佔比極高（20-40%），因此每一代EGFR靶向抑製劑推向臨床和市場，都是世人翹首期盼的重磅突破。第三代EGFR抑製劑問世後，終於從根本解決了EGFR-T790M耐葯突變問題；然而如何應對與第三代藥物相伴的C797S耐葯突變，這個答案卻令產業界求索多年。

本月，正大天晴在研新葯TQB3804在中國即將率先步入1期臨床試驗，它不僅能克服第三代抑製劑耐葯後產生的兩大類常見三重突變，更能抑制EGFR野生突變和前二代靶向藥物引發的T790M突變。該藥物由葯明康德國內新葯研發服務部（DDSU）提供一體化新葯研發服務，從藥物發現至IND審評歷時整整四年，有望成為破解C797S耐葯突變的第四代EGFR靶向抑製劑。

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▲科學家已研發多類EGFR激動劑與抑製劑（圖片來源：《自然》雜誌）

發現EGFR原癌基因：「美麗因子」的附加題

EGFR蛋白的發現始於70年代。對於諾獎學者Stanley Cohen教授而言，這是一道充滿驚喜與意外的附加題，以至於他在耄耋之年常常感嘆：「我不曾想到EGFR蛋白的科研發現，在日後會開啟肺癌精準治療的大幕。而這一發現，只是緣起於實驗小鼠提前睜開的雙眸，緣起於我對幼雛孵化機制的好奇。」

從年少時起，他便對胚胎髮育的奧妙異常著迷：「光禿禿的雞蛋殼背後，究竟蘊藏著怎樣神奇的力量，可以孕育出五臟俱全的小生命？」這位成長於二戰時代的紐約少年，在大學畢業後找到了職業生涯的最佳拍檔——義大利女科學家Rita Montalcini教授。在探尋細胞生長分化機制的進程中，二人發現了人類醫學史上首個確認的生長因子——神經生長因子（nerve growth factor）。這個發現令二人多年後榮膺諾獎；而Cohen教授的第二個重磅研究突破的靈感，也源自這個發現的相關實驗。

▲Rita Montalcini（左）與Stanley Cohen（右）於1986年獲得諾貝爾生理學或醫學獎（圖片來源：nobelpriz.org）

早在純化神經生長因子的過程中，Cohen教授已經隱約從小鼠唾液腺的分泌物中，發現了第二種神奇因子的端倪：他猜測一種熱穩定性多肽物質，能讓新生小鼠提前睜開雙眼、長出乳牙。通過反覆實驗，他與團隊終於證實了表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）的存在，並將之戲稱為「乳牙-眼瞼因子」。因為對皮損和粘膜潰瘍有強大組織修復功能，EGF也被不少人譽為「美麗因子」。通過後續實驗，Cohen教授團隊更發現了與EGF結合的巨大跨膜糖基受體——具有酪氨酸激酶活性的EGFR。

至此，「美麗因子」與其受體的發現之旅，將迎來峰迴路轉、驚艷世人的續篇。1984年EGFR基因被確認與原癌基因家族高度同源，而這一發現則是肺癌精準治療的起點：EGFR受體激活後會發生二聚化，並啟動RAS-RAF-MEK-MAPK、PI3K-PTEN-AKT、STAT多種重要信號通路，與腫瘤發生髮展密切相關。最初，科學家只發現非小細胞肺癌細胞EGFR蛋白表達遠高於正常癌旁組織，並基於這一片面認識開始設計酪氨酸激酶抑製劑，第一代EGFR靶向抑製劑研發由此起步，且終於本世紀初橫空出世。從上世紀60年代傳統化療方式誕生至此，患者中位生存期從4個月提升到40個月以上；而這一指數級突破的實現，整整跨越了將近半個世紀的時光！

▲EGFR蛋白結構（圖片來源：Boghog [Public domain]）

耐葯突變如影隨形，三突變抑製劑脫穎而出

第一代EGFR靶向抑製劑上市後不久，便有科學家發現亞洲患者的藥物響應率遠超西方患者。之後通過一系列全球範圍的基因篩查和具有里程碑意義的IPASS臨床研究，人們終於確認：EGFR基因突變（而非單純的EGFR表達量）才是非小細胞肺癌靶向治療的根本依據。相關數據還顯示：突變在西方患者中佔比不超過20%，而在亞洲可高達40%以上；野生突變集中於18-21外顯子酪氨酸激酶結構域，高頻突變為Del19、L858R，低頻突變包括G719X、E709X、Del18等。然而基因突變謎底揭開的同時，靶向抑製劑導致的EGFR基因耐葯突變，也如影隨形地相伴而來。

正大天晴研究院院長張喜全博士表示：「第一、二代抑製劑可應對Del19、L858R等野生突變，但會產生EGFR-T790M耐葯突變；直至第三代藥物才能克服該突變。但從臨床試驗階段開始，人們便發現並逐漸闡明第三代藥物的耐葯機制：包括C797S主要突變、C-MET擴增、HER2擴增等旁路突變，以及組織學轉化等。」其中，C797S位於基因第20號外顯子編碼的酪氨酸激酶結構域，是EGFR蛋白與ATP競爭性靶向抑製劑結合的關鍵位點。C797S突變體現為半胱氨酸殘基錯義突變成絲氨酸，這一突變破壞了EGFR蛋白與第三代靶向藥物結合，從而無法阻止EGFR蛋白與ATP結合及下游信號通路的活化。

在服用第三代EGFR靶向抑製劑患者人群當中，20-40%會產生Del19/T790M/C797S或L858R/T790M/C797S三突變。而目前有不少在研新葯雖然聚焦C797S耐葯突變，但體內、體外藥效仍有不明確之處，或需要與抗體藥物等其他療法聯用才能抑制腫瘤；且主要針對L858R/T790M/C797S三突變，對於Del19/T790M/C797S三突變則效果不佳；或主要聚焦於C-MET、HER2突變，以C797S耐葯突變為旁路靶點。葯明康德科研總裁陳曙輝博士表示：「通過多種EGFR-C797S突變細胞株實驗，以及CDX（人源腫瘤細胞系異種移植）/PDX（人源腫瘤組織來源移植瘤）動物模型實驗，TQB3804顯示出良好的體外酶活性、抗增殖作用、體內療效，有望解決兩大類EGFR基因三重突變問題。」

該藥物研發過程經歷了數輪小分子活性篩選策略。張喜全博士與葯明康德DDSU副總裁丁照中博士表示：「我們首先基於第三代EGFR不可逆抑製劑進行化學修飾，試圖捕捉激酶區C797S突變位點的絲氨酸羥基；之後還利用計算機輔助設計，構建全新非共價鍵抑製劑結構模型併合成優化，但相關化合物在體外酶水平、細胞水平、動物體內藥效評估中活性較弱，且顯示一定細胞毒性和脫靶風險。之後我們不斷擴大篩選範圍，依靠DDSU豐富的激酶聚焦化合物庫、葯明康德生物部建立的磷酸化篩選平台，以及免疫與腫瘤部的分子、細胞、體內一體化靶標驗證平台，終於發現了合格的先導化合物，並優化為TQB3804臨床化合物。」

▲C797S耐葯突變蛋白共晶結構（圖片來源：）

未來靶向抑製劑暢想：古老蛋白結構域玄機無限

由於EGFR基因突變患者使用PD-1/PD-L1單抗藥物響應率較低，因此在可預見的未來，小分子靶向抑製劑仍是此類患者最主要的用藥選擇。在近期召開的美國臨床腫瘤學會（ASCO）年會上，由第一三共研發、靶向HER3的抗體偶聯藥物U3-1402，對於前三代EGFR抑製劑耐葯突變，也顯示出一定的腫瘤抑制效果和良好安全性。

針對最新的臨床試驗數據，張喜全博士認為：「這更說明下一代肺癌靶向抑製劑的研發方向，可以結合主路突變與旁路突變的耐葯機制，開發包括EGFR、C-MET、ALK、HER、KRAS等在內的多靶點抑製劑。而對於特異性EGFR抑製劑的開發方向，現有上市及在研藥物皆靶向EGFR基因高頻突變位點，期待日後還會有更多低頻、罕見突變位點，成為下一代藥物的研發方向，更期待多突變抑製劑的靶點範圍和研發管線數量不斷擴大。」放眼諸多肺癌藥物靶點，葯明康德DDSU副總裁陳誌中博士認為：「EGFR基因突變是肺癌精準治療的研究起點，抑製劑數量和管線矩陣也相對豐富。我們希望未來科學家們以EGFR基因的野生、耐葯突變體系為研究樣本，推進更多針對其他靶點的新葯問世，並開拓小分子藥物與抗體、核酸藥物或其他前沿療法聯用的新空間。」

事實上，EGF家族蛋白一級結構域中包含著一個非常古老的母核分子：6個半胱氨酸殘基通過3對二硫鍵，組成了3個內環形分子結構。不少識別、傳遞細胞間信息的其他蛋白質分子，也存在著類似EGF母核分子的結構域，比如凝血因子、胞外基質組分、Notch蛋白等等。目前科學家已經探明EGF-EGFR結合後，會觸發RAS信號轉導以及刺激細胞增殖的通路；然而在包含EGF結構域的浩繁蛋白矩陣中，是否也蘊藏著抑制甚至終止細胞增長的其他轉導通路，從而為人類抗擊癌症的征途帶來更多希望與選擇？我們拭目以待。

參考資料：

[1] Origins of Growth Factors: NGF and EGF, Retrieved from The Journal of Biological Chemistry 2008 Dec 5; 283(49):33793–33797., https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2662208/

[2] One Hundred Years of Lung Cancer, Retrieved from American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine Vol.172, No. 5 | Sep 01, 2005, https://www.atsjournals.org/doi/full/10.1164/rccm.200504-531OE

[3] A historical perspective of the EGF receptor and related systems, Retrieved from Methods Mol Biol. 2006;327:1-24., https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16780209

[4] Epidermal growth factor receptor inrelation to tumor development: EGFR gene and cancer, Retrieved from the FEBSJournal, https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.1742-4658.2009.07448.x

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