文章来源 | 生物谷
撰文| 一颗
肝癌是人类最常见的癌症及致死原因之一。其中，90%左右的肝癌为原发的肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）。HCC的治愈率极低，与其相关的主要基因突变位点（VEGFA，FGF19，TP53，CTNNB1等1）至今尚未有相关靶向药物被批准于临床使用。因此，科学家暂且将目光投向了药物联用，以提高那些已被批准治疗HCC的药物的药效。
近期，上海交通大学医学院与荷兰癌症研究所的科学家的一项合作研究发现，将表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）抑制剂吉非替尼（Gefitinib）与乐伐替尼（Lenvatinib）联用，可以在EGFR高表达的肝癌细胞系、人源HCC细胞异种移植（patient-derived xenograft，PDX）小鼠模型，甚至近50%的HCC晚期患者中大大提高抗肿瘤药效。如果这项药物联用被批准进入临床，将为众多肝癌晚期患者带来希望。
乐伐替尼（图源：网络）
本文中使用的主要药物之一乐伐替尼（Lenvatinib），于2018年八月被美国FDA批准用于治疗无法切除肿瘤的HCC患者；但3年过去，其临床有效率仅为24.1%。同样，本研究发现大多数肝癌细胞系都对乐伐替尼具有抗药性。
为了找出克服抗药性的关键通路和靶点，研究人员首先用慢病毒载体结合CRISPR-Cas9技术，对具有抗药性的SNU449肝癌细胞系中所有的激酶基因（kinome）进行高通量筛选，发现在乐伐替尼治疗后的SNU449细胞内，以EGFR为靶点的guide RNA（gRNA）显著减少，说明在使用乐伐替尼的同时，抑制EGFR基因可以显著增加癌细胞死亡率，因此EGFR可能是导致肝癌细胞抗药的关键基因。随后他们设计了三种shRNA在SNU449细胞中敲减EGFR，证明了抑制EGFR确可以降低细胞对乐伐替尼的抗药性（如下图所示）。
EGFR是导致肝癌细胞对乐伐替尼抗药性的关键基因（图源：Jin, H., Shi, Y., Lv, Y. et al., Nature, 2021）
找到这个关键目标基因后，本文重点描述了合用EGFR抑制剂与乐伐替尼对HCC的疗效。与正常肝细胞不同，许多肝癌细胞系（SNU449，Huh6，JHH1，SNU182）都高表达EGFR，而少数肝癌细胞系（SNU398）低表达EGFR。
吉非替尼作为一种特异性EGFR抑制剂，是一种已被批准用于临床治疗肺癌的药物。吉非替尼在EGFR高表达肝癌细胞系中可以有效降低其对乐伐替尼的抗药性，而在EGFR低表达肝癌细胞系中不影响其抗药性。体内的实验结果同样喜人——相比单用两种药物，合用乐伐替尼与吉非替尼可以显著抑制HCC PDX小鼠模型中肿瘤的生长。值得注意的是，合用乐伐替尼与吉非替尼既不影响正常肝细胞的体外生长，也不影响小鼠的体重，表明小鼠对合用疗法耐受良好（如下图所示）。
另外，有研究表明乐伐替尼会影响免疫应答，因此本文也额外评估了合用疗法对具备正常免疫能力的小鼠的免疫系统的影响。有趣的是，合用两种药物会增加小鼠肿瘤中的自然杀伤细胞（natural killer cell，NK cell），降低肿瘤相关巨噬细胞，证明合用疗法很有可能在一定程度上改善了小鼠的免疫系统，使其更有利于两种药物发挥抗癌作用。
合用吉非替尼与乐伐替尼可以有效抑制肿瘤的体内与体外生长（图源：Jin, H., Shi, Y., Lv, Y. et al., Nature, 2021）
那么，为何肝癌细胞对乐伐替尼的抗药性会和EGFR紧密相关呢？为何EGFR的激活会使肝癌细胞产生抗药性？研究人员从前文提到过的CRISPR-Cas9筛选结果中发现，除了EGFR，以PKA2和ERK5为目标基因的gRNA也在乐伐替尼治疗后的SNU449细胞内显著减少，而PKA和ERK都恰好是受EGFR调控的下游蛋白，因此，他们提出了EGFR-PKA2-ERK5这条可能与抗药性相关的信号通路。一系列实验表明，单用乐伐替尼会激活SNU449细胞中的EGFR及下游的众多PAK、MEK、ERK蛋白，而合用乐伐替尼和吉非替尼则能抑制这些蛋白的激活，这可能是因为单用乐伐替尼会在短时间内先迅速抑制SNU449细胞中的ERK1/2蛋白的磷酸化，从而产生了反馈效应，反而增强了上游EGFR的表达（如下图所示）。
另外，将乐伐替尼分别与PAK抑制剂、ERK5的抑制剂合用，同样可以有效抑制SNU449细胞的生长，直接证明了这条信号通路对于肝癌细胞对乐伐替尼抗药性的重要性。
乐伐替尼通过激活肝癌细胞中的EGFR-PKA2-ERK5通路导致细胞的抗药性（图源：Jin, H., Shi, Y., Lv, Y. et al., Nature, 2021）
最后，也是本文最重要的发现，在12名无法手术切除肿瘤的HCC患者（已被评估为EGFR高表达HCC）身上合用吉非替尼和乐伐替尼4-8周后，对其进行核磁共振成像分析及血液中的分子标记物检测。其中四位患者在接受合用疗法后效果显著，四位病情基本稳定，四位病情依然恶化（如下图所示）。虽然大部分病患依然对乐伐替尼表现出一定的抗药性，但这表明从长期看，合用疗法很有可能延长患者的生命，这已经是肝癌治疗史上的一大进步，对于整个领域的推进，有着不可估量的作用。
在HCC患者中进行合用疗法的临床试验（图源：Jin, H., Shi, Y., Lv, Y. et al., Nature, 2021）
参考文献：
1.Zucman-Rossi J, Villanueva A, Nault JC, Llovet JM. Genetic Landscape and Biomarkers of Hepatocellular Carcinoma. Gastroenterology. 2015 Oct;149(5):1226-1239.e4. doi: 10.1053/j.gastro.2015.05.061. Epub 2015 Jun 20. PMID: 26099527.