EGFR Функция гена
Рецептор эпидермального фактора роста
Обзор
EGFR представляет собой рецептор тирозинкиназы и основной онкогенный фактор, мутирующий в 15-50% немелкоклеточных аденокарцином легких. Активирующие мутации — делеции экзона 19 и L858R — стабилизируют активную киназу без лиганда, управляя конститутивной передачей сигналов RAS/MAPK и PI3K/AKT/mTOR. НМРЛ с мутацией EGFR резко реагирует на ИТК (осимертиниб, медиана ВБП около 19 месяцев), но резистентность возникает за счет мутации привратника T790M, амплификации MET, мутаций обхода KRAS и трансформации мелких клеток. Понимание этих механизмов резистентности определяет современную стратегию прецизионной онкологии при раке легких.
Молекулярный механизм
Краткое описание механизма
Активирующие мутации EGFR — делеции экзона 19 и L858R — стабилизируют конформацию активной киназы без лиганда, управляя конститутивной передачей сигналов RAS/MAPK и PI3K/AKT/mTOR при НМРЛ. T790M увеличивает сродство к АТФ более чем на порядок, делая обратимые АТФ-конкурентные ингибиторы менее эффективными. Осимертиниб третьего поколения образует необратимую ковалентную связь с Cys797, преодолевая T790M, хотя C797S и механизмы обхода, такие как амплификация MET, могут вызывать более позднюю резистентность.
Пошаговый механизм
EGF, TGF-α, амфирегулин или эпирегулин связывается между внеклеточными доменами I и III EGFR. Связывание лиганда стабилизирует расширенную конформацию рецептора, высвобождая внутримолекулярную связь доменов II-IV и открывая плечо димеризации домена II для контакта рецептор-рецептор.
EGFR образует гомо- или гетеродимеры – наиболее эффективно с HER2 (ERBB2), который действует как предпочтительный корецептор с конститутивно открытым плечом димеризации. Асимметричный димер киназы позиционирует одну субъединицу как «активатор», а другую как «приемник», запуская транс-аутофосфорилирование Tyr992, Tyr1045, Tyr1068, Tyr1086, Tyr1148 и Tyr1173.
Phospho-Tyr1068 рекрутирует GRB2 через свой домен SH2. Домены SH3 GRB2 конститутивно связывают RAS GEF SOS1/SOS2, перенося SOS на мембрану, где он катализирует обмен GDP → GTP на KRAS. GTP-KRAS связывается и активирует BRAF/CRAF → MEK1/2 (Ser217/221) → ERK1/2 (Thr185/Tyr187), управляя ядерной транскрипцией циклина D1, MYC и FOS для прогрессии G1/S.
Phospho-Tyr1173 и Tyr1068 рекрутируют адаптерные белки SHC и GAB1, которые рекрутируют PI3K (p85/p110α). PI3Kα катализирует PIP2→PIP3 на внутреннем листке плазматической мембраны. PIP3 рекрутирует AKT через свой домен PH; PDK1 фосфорилирует AKT Thr308 (активность ~ 20%), а mTORC2 фосфорилирует AKT Ser473 для полной активации. Активная AKT фосфорилирует BAD (Ser136, блокирует апоптоз), FOXO3a (исключение ядра), TSC2 (активирует mTORC1 → S6K1/4EBP1 для синтеза белка) и MDM2 (Ser166, способствует деградации p53).
Терминация сигнала происходит посредством фосфорилирования убиквитинлигазы c-CBL E3 по адресу Tyr1045, полиубиквитинирования EGFR и направления его в лизосомы для деградации. Альтернативный маршрут через рециркулирующие эндосомы RAB11 поддерживает передачу сигналов, возвращая EGFR на поверхность клетки. PTEN противодействует передаче сигналов PI3K путем дефосфорилирования PIP3 → PIP2, а белки, активирующие GTPase (NF1, RASA1), ускоряют гидролиз KRAS GTP, прекращая передачу сигналов RAS.
Делеции экзона 19 (чаще всего del746-750) удаляют мотив ELREA петли С-спирали, который обычно способствует аутоингибирующим контактам, блокируя киназу в активной конформации DFG-in. L858R заменяет небольшой лейцин на аргинин в петле активации, разрушая молекулярный тормоз, образованный мотивом DFGφ. Обе мутации делают киназу конститутивно активной без лиганда и гиперчувствительной к АТФ-конкурентному связыванию TKI, что предсказывает 60–80% объективной частоты ответа на ингибиторы первого поколения.
Устойчивость к T790M: замена привратника треонина метионином увеличивает сродство к АТФ более чем на порядок. Таким образом, обратимые ингибиторы, такие как эрлотиниб и гефитиниб, должны менее эффективно конкурировать с клеточным АТФ. Биохимические и структурные исследования показывают, что эта измененная конкуренция, а не простая стерическая блокада связывания ингибитора, является основным механизмом устойчивости.
Устойчивость к обходу без EGFR: амплификация гена MET (~ 15% приобретенной устойчивости) приводит к образованию избытка рецептора MET, который трансфосфорилирует ERBB3 по множеству мотивов YXXM, напрямую активируя PI3K/AKT независимо от EGFR. Мутации KRAS (~3%) обеспечивают конститутивную передачу сигналов RAS→RAF→MEK→ERK и PI3K→AKT ниже EGFR, что делает неактуальным ингибирование верхнего EGFR. Трансформация мелких клеток (~5%) представляет собой эпигенетическое перепрограммирование, при котором клетки аденокарциномы с мутацией EGFR приобретают нейроэндокринную идентичность, теряют зависимость от EGFR и требуют химиотерапии платиной/этопозидом.
Осимертиниб (AZD9291) образует необратимую ковалентную тиоэфирную связь с Cys797 в шарнирной области АТФ-связывающего кармана EGFR, избирательно воздействуя как на активирующие мутации, так и на T790M, сохраняя при этом EGFR дикого типа. Медиана ВБП первой линии осимертиниба достигает 18,9 месяцев (исследование FLAURA). Приобретенная устойчивость к C797S нарушает образование ковалентной связи; в сочетании с T790M тройной мутантный EGFR (exon19del/L858R + T790M + C797S) устойчив ко всем одобренным ингибиторам EGFR, что стимулирует разработку аллостерических ингибиторов четвертого поколения.
Регуляторы восходящего потока
Лиганд-индуцированная перестройка внеклеточного домена, воздействие плеча димеризации и активация киназы
Стерически модулировать доступ лиганда EGFR к поверхности клетки; MUC4 способствует димеризации EGFR-HER2
Фосфорилирует EGFR Tyr845 в петле активации киназного домена, усиливая киназную активность и обеспечивая лиганд-независимую передачу сигналов.
В опухолях, амплифицированных MET, MET трансфосфорилирует HER3, чтобы активировать PI3K/AKT в качестве обходного сигнала, независимого от EGFR.
Нисходящие цели
Транскрипция циклина D1 и MYC → прогрессия G1/S; Активация FOS/JUN → AP-1-управляемая пролиферативная экспрессия генов
БАД-инактивация (резистентность к апоптозу); Цитоплазматическая секвестрация FOXO3a (супрессия BIM/p27); S6K1/4EBP1, управляемый mTORC1 → синтез белка
Прямое фосфорилирование киназы EGFR STAT3 Tyr705 → димеризация STAT3 → транскрипция BCL-XL, MCL1 и VEGFA.
Ключевые посттрансляционные модификации
Каркас для каскадного рекрутирования RAS/MAPK и PI3K/AKT; первичные онкогенные сигнальные выходы
Интернализация рецепторов и лизосомальная деградация; механизм завершения первичного сигнала
Потенцирует активность киназного домена; способствует лиганд-независимой передаче сигналов в опухолях со сверхэкспрессией EGFR
Механизм заболевания
Мутации EGFR встречаются примерно у 15% пациентов с НМРЛ в западных странах и у 30–50% пациентов с НМРЛ в Восточной Азии, с большим увеличением у никогда не куривших и гистологической аденокарциномы легких. Делеции экзона 19 и L858R являются причиной большинства сенсибилизирующих мутаций и предсказывают ответ на ИТК EGFR при соответствующем заболевании. Приобретенная резистентность неоднородна: Т790М увеличивает сродство к АТФ более чем на порядок, снижая эффективность обратимых АТФ-конкурентных ингибиторов, тогда как осимертиниб может преодолевать Т790М за счет ковалентного связывания с Cys797. Другие пути включают обходную передачу сигналов, такую как амплификация MET, изменения нижестоящих путей, гистологическую трансформацию и C797S-опосредованную потерю ковалентного связывания осимертиниба. Частота и последствия лечения варьируются в зависимости от направления терапии, анализа, контекста опухоли и конкретной комбинации изменений.
Ссылки на базу данных
Ключевые пути
- ·Передача сигналов EGFR/RAS/MAPK
- ·Сигнализация PI3K/AKT/mTOR
- ·Каскад RAS/RAF/MEK/ERK
- ·Передача сигналов JAK-STAT3
- ·Пути устойчивости к EGFR TKI
Ассоциации заболеваний
- ·Немелкоклеточный рак легких с мутацией EGFR (НМРЛ)
- ·Глиобластома (делеция EGFRvIII)
- ·Плоскоклеточный рак головы и шеи
- ·Колоректальный рак (сверхэкспрессия EGFR)
Исследовательская деятельность
EGFR является активно изучаемым объектом: около 600+ Клинические исследования, в которых упоминается об этом, в настоящее время набирают набор на ClinicalTrials.gov. Испытательная деятельность отражает исследовательский интерес, а не доказанную пользу — дизайн, конечные точки и группы населения сильно различаются.
Отслеживание исследований EGFR
Новые и измененные онкологические исследования, кратко изложенные простым языком каждый день.
Функциональные партнеры
Общие вопросы о EGFR
Какая мутация EGFR наиболее распространена при раке легких?
Двумя наиболее распространенными сенсибилизирующими мутациями EGFR при НМРЛ являются делеции экзона 19 (del746-750 и подобные варианты, ~45% всех мутаций EGFR) и точечная мутация L858R в экзоне 21 (~40%). Вместе они составляют примерно 85% всех клинически значимых изменений EGFR. Оба стабилизируют конформацию активной киназы и придают высокую чувствительность к ИТК EGFR, при этом делеции экзона 19 обычно связаны с несколько лучшими результатами.
Как T790M вызывает устойчивость к ингибиторам EGFR?
T790M заменяет треонин в привратной позиции 790 метионином и увеличивает сродство EGFR к АТФ более чем на порядок. Таким образом, обратимые ингибиторы, такие как эрлотиниб и гефитиниб, менее эффективно конкурируют с клеточным АТФ; биохимические и структурные данные указывают на то, что основным механизмом устойчивости является измененная конкуренция АТФ, а не простой стерический блок. Осимертиниб может преодолеть T790M путем образования необратимой ковалентной связи с Cys797, хотя могут возникнуть более поздние механизмы устойчивости.
Почему мутации KRAS вызывают резистентность к ингибитору EGFR?
KRAS находится непосредственно после EGFR в сигнальном каскаде. Онкогенные мутации KRAS (G12C, G12D, G12V) блокируют KRAS в GTP-связанном активном состоянии, обеспечивая конститутивную нижестоящую передачу сигналов RAF/MEK/ERK и PI3K/AKT, которая полностью независима от вышестоящей активности EGFR. Когда EGFR ингибируется в опухоли с мутацией KRAS, нижестоящий путь остается полностью активным — точно так же, как если бы EGFR никогда не был задействован. Вот почему мутации KRAS требуют проведения тестирования на RAS перед терапией антителами против EGFR при колоректальном раке и объясняют ~3% случаев резистентности НМРЛ к ингибитору EGFR, приписываемых KRAS.
Какие лекарства нацелены на мутации EGFR и чем они отличаются?
ИТК первого поколения (эрлотиниб, гефитиниб) представляют собой обратимые АТФ-конкурентные ингибиторы, которые конкурентно блокируют киназный домен EGFR. Препараты второго поколения (афатиниб, дакомитиниб) образуют необратимые ковалентные связи с Cys797 и дополнительно ингибируют HER2 и HER4. Осимертиниб третьего поколения образует необратимую связь Cys797 с селективностью в отношении мутанта по сравнению с EGFR дикого типа, охватывающую как активирующие мутации, так и T790M. Осимертиниб в настоящее время является предпочтительным препаратом первой линии: медиана ВБП составила 18,9 месяцев по сравнению с 10,2 месяца для ИТК первого поколения в исследовании FLAURA.
Что такое передача сигналов EGFR и почему она имеет значение при раке?
EGFR представляет собой рецепторную тирозинкиназу, которая при связывании лиганда активирует два основных онкогенных каскада: EGFR→GRB2→SOS→KRAS→BRAF→MEK→ERK (управление циклином D1 и MYC для пролиферации) и EGFR→GAB1→PI3K→PIP3→AKT→mTOR (управление инактивацией BAD и синтезом белка для выживание). При НМРЛ с мутацией EGFR оба каскада работают конститутивно без лиганда, обеспечивая непрерывный сигнал для неограниченного роста опухоли. Клиническая значимость этого пути обусловлена высокой частотой ответа на соответствующую терапию ИТК у 15–50% пациентов с НМРЛ, несущих активирующие мутации.
Что происходит после развития устойчивости к осимертинибу?
Резистентность к осимертинибу возникает благодаря различным механизмам, выявляемым с помощью жидкой биопсии: третичная мутация C797S EGFR (разрушает ковалентную связь, ~20% резистентности), амплификация MET (~15%), мутации KRAS/BRAF, слияния RET и амплификация EGFR. Ни одна последующая терапия не одобрена после неэффективности осимертиниба. Стратегии включают химиотерапию на основе платины, биспецифические антитела EGFR-MET (амивантамаб) и аллостерические ингибиторы EGFR четвертого поколения (BLU-945, BBT-176), разработанные для преодоления тройного мутантного EGFR (del19/L858R + T790M + C797S).
В чем разница между делецией экзона 19 EGFR и L858R?
Обе мутации являются сенсибилизирующими, которые конститутивно активируют киназу EGFR, но посредством разных структурных механизмов. Делеции экзона 19 удаляют мотив ELREA в петле С-спирали, который обычно способствует аутоингибирующим контактам, выводя киназу из состояния покоя. L858R вводит аргинин в мотив петли активации DFGφ, разрушая «молекулярный тормоз», который обычно удерживает петлю в неактивном положении. Обе мутации гиперчувствительны к ИТК EGFR, но делеции экзона 19 связаны с немного более высокой выживаемостью без прогрессирования на осимертинибе и могут иметь различную чувствительность к конкретным ИТК в прямых сравнениях.