一百年前，肺癌在醫(yī)學的視野中還是一種罕見病。一百年后，非小細胞肺癌已躍居為全球多地發(fā)病率、死亡率的惡性腫瘤。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占比極高（20-40%），因此每一代EGFR靶向抑制劑推向臨床和市場，都是世人翹首期盼的重磅突破。第三代EGFR抑制劑問世后，終于從根本解決了EGFR-T790M耐藥突變問題；然而如何應對與第三代藥物相伴的C797S耐藥突變，這個答案卻令產(chǎn)業(yè)界求索多年。

       本月，正大天晴在研新藥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制劑耐藥后產(chǎn)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(fā)的T790M突變。該藥物由藥明康德國內(nèi)新藥研發(fā)服務部（DDSU）提供一體化新藥研發(fā)服務，從藥物發(fā)現(xiàn)至IND審評歷時整整四年，有望成為破解C797S耐藥突變的第四代EGFR靶向抑制劑。

       發(fā)現(xiàn)EGFR原癌基因：“美麗因子”的附加題

       EGFR蛋白的發(fā)現(xiàn)始于70年代。對于諾獎學者Stanley Cohen教授而言，這是一道充滿驚喜與意外的附加題，以至于他在耄耋之年常常感嘆：“我不曾想到EGFR蛋白的科研發(fā)現(xiàn)，在日后會開啟肺癌精準治療的大幕。而這一發(fā)現(xiàn)，只是緣起于實驗小鼠提前睜開的雙眸，緣起于我對幼雛孵化機制的好奇。”

       從年少時起，他便對胚胎發(fā)育的奧妙異常著迷：“光禿禿的雞蛋殼背后，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？”這位成長于二戰(zhàn)時代的紐約少年，在大學畢業(yè)后找到了職業(yè)生涯的拍檔——意大利女科學家Rita Montalcini教授。在探尋細胞生長分化機制的進程中，二人發(fā)現(xiàn)了人類醫(yī)學史上首個確認的生長因子——神經(jīng)生長因子（nerve growth factor）。這個發(fā)現(xiàn)令二人多年后榮膺諾獎；而Cohen教授的第二個重磅研究突破的靈感，也源自這個發(fā)現(xiàn)的相關實驗。

       早在純化神經(jīng)生長因子的過程中，Cohen教授已經(jīng)隱約從小鼠唾液腺的分泌物中，發(fā)現(xiàn)了第二種神奇因子的端倪：他猜測一種熱穩(wěn)定性多肽物質(zhì)，能讓新生小鼠提前睜開雙眼、長出乳牙。通過反復實驗，他與團隊終于證實了表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）的存在，并將之戲稱為“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”。通過后續(xù)實驗，Cohen教授團隊更發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)之旅，將迎來峰回路轉(zhuǎn)、驚艷世人的續(xù)篇。1984年EGFR基因被確認與HER/erbB原癌基因家族高度同源，而這一發(fā)現(xiàn)則是肺癌精準治療的起點：EGFR受體激活后會發(fā)生二聚化，并啟動RAS-RAF-MEK-MAPK、PI3K-PTEN-AKT、STAT多種重要信號通路，與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關。最初，科學家只發(fā)現(xiàn)非小細胞肺癌細胞EGFR蛋白表達遠高于正常癌旁組織，并基于這一片面認識開始設計酪氨酸激酶抑制劑，第一代EGFR靶向抑制劑研發(fā)由此起步，且終于本世紀初橫空出世。從上世紀60年代傳統(tǒng)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(shù)級突破的實現(xiàn)，整整跨越了將近半個世紀的時光！

       耐藥突變?nèi)缬半S形，三突變抑制劑脫穎而出

       第一代EGFR靶向抑制劑上市后不久，便有科學家發(fā)現(xiàn)亞洲患者的藥物響應率遠超西方患者。之后通過一系列全球范圍的基因篩查和具有里程碑意義的IPASS臨床研究，人們終于確認：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(jù)。相關數(shù)據(jù)還顯示：EGFR突變在西方患者中占比不超過20%，而在亞洲可高達40%以上；野生突變集中于18-21外顯子酪氨酸激酶結構域，高頻突變?yōu)镈el19、L858R，低頻突變包括G719X、E709X、Del18等。然而基因突變謎底揭開的同時，靶向抑制劑導致的EGFR基因耐藥突變，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、二代抑制劑可應對Del19、L858R等野生突變，但會產(chǎn)生EGFR-T790M耐藥突變；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(fā)現(xiàn)并逐漸闡明第三代藥物的耐藥機制：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(zhuǎn)化等。”其中，C797S位于EGFR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競爭性靶向抑制劑結合的關鍵位點。C797S突變體現(xiàn)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靶向抑制劑患者人群當中，20-40%會產(chǎn)生Del19/T790M/C797S或L858R/T790M/C797S三突變。而目前有不少在研新藥雖然聚焦C797S耐藥突變，但體內(nèi)、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(lián)用才能抑制腫瘤；且主要針對L858R/T790M/C797S三突變，對于Del19/T790M/C797S三突變則效果不佳；或主要聚焦于C-MET、HER2突變，以C797S耐藥突變?yōu)榕月钒悬c。藥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(nèi)療效，有望解決兩大類EGFR基因三重突變問題。”

       該藥物研發(fā)過程經(jīng)歷了數(shù)輪小分子活性篩選策略。張喜全博士與藥明康德DDSU副總裁丁照中博士表示：“我們首先基于第三代EGFR不可逆抑制劑進行化學修飾，試圖捕捉激酶區(qū)C797S突變位點的絲氨酸羥基；之后還利用計算機輔助設計，構建全新非共價鍵抑制劑結構模型并合成優(yōu)化，但相關化合物在體外酶水平、細胞水平、動物體內(nèi)藥效評估中活性較弱，且顯示一定細胞**和脫靶風險。之后我們不斷擴大篩選范圍，依靠DDSU豐富的激酶聚焦化合物庫、藥明康德生物部建立的磷酸化篩選平臺，以及免疫與腫瘤部的分子、細胞、體內(nèi)一體化靶標驗證平臺，終于發(fā)現(xiàn)了合格的先導化合物，并優(yōu)化為TQB3804臨床化合物。”

       未來靶向抑制劑暢想：古老蛋白結構域玄機無限

       由于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，小分子靶向抑制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(fā)、靶向HER3的抗體偶聯(lián)藥物U3-1402，對于前三代EGFR抑制劑耐藥突變，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(shù)據(jù)，張喜全博士認為：“這更說明下一代肺癌靶向抑制劑的研發(fā)方向，可以結合主路突變與旁路突變的耐藥機制，開發(fā)包括EGFR、C-MET、ALK、HER、KRAS等在內(nèi)的多靶點抑制劑。而對于特異性EGFR抑制劑的開發(fā)方向，現(xiàn)有上市及在研藥物皆靶向EGFR基因高頻突變位點，期待日后還會有更多低頻、罕見突變位點，成為下一代藥物的研發(fā)方向，更期待多突變抑制劑的靶點范圍和研發(fā)管線數(shù)量不斷擴大。”放眼諸多肺癌藥物靶點，藥明康德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，抑制劑數(shù)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、耐藥突變體系為研究樣本，推進更多針對其他靶點的新藥問世，并開拓小分子藥物與抗體、核酸藥物或其他前沿療法聯(lián)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(nèi)環(huán)形分子結構。不少識別、傳遞細胞間信息的其他蛋白質(zhì)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(zhì)組分、Notch蛋白等等。目前科學家已經(jīng)探明EGF-EGFR結合后，會觸發(fā)RAS信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)導通路，從而為人類抗擊癌癥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