CD:为什么肺癌一代又一代地影响着EGFR

来源：奇点蛋糕2022-11-01 17336029

全世界每年约有220万人患肺癌，180万人死于肺癌[1]。肺癌严重威胁着人类的生命和健康。EGFR突变是最常见的肺癌突变类型，尤其是在包括中国在内的亚洲。

全世界每年约有220万人患此病，180万人死于肺癌[1]。肺癌严重威胁着人类的生命和健康。EGFR突变是最常见的肺癌突变类型，尤其是在包括中国在内的亚洲。

自2002年问世以来，针对EGFR突变的酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)大大延长了肺癌患者的生存期，成为EGFR突变肺癌一线治疗的最佳选择。

然而道高一尺魔高一丈。EGFR-TKI使用一段时间后，患者不可避免地出现耐药性，这成为制约肺癌靶向治疗的难点[2]。为了克服耐药性，EGFR-TKI不断更新打补丁，从以吉非替尼为代表的一代到以奥西替尼为代表的三代，再到临床试验中的四代。然而，抗药性仍在出现。

治疗过程中新突变的出现是肺癌获得性耐药的重要原因[3]。如抗第一、二代TKI的T790M突变，抗第三代TKI的C797S突变。然而，其详细机制仍有待阐明。

最近，以色列魏茨曼科学研究所的Yosef Yarden领导的研究小组揭示了EGFR-TKI治疗肺癌的耐药突变机制，相关论文发表在顶级肿瘤学杂志Cancer Discovery上[4]。

他们发现AXL在肺癌细胞受到EGFR-TKI刺激后被激活。一方面，AXL激活RAD18，启动DNA易错旁路的修复机制，加速耐药突变的出现；另一方面，它可以激活MYC，调节嘌呤合成，平衡核苷酸库和增强诱变。如果将抗AXL抗体用于EGFR-TKI的治疗，可以抑制耐药性，防止肺癌复发。

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在研究开始时，研究人员用EGFR-TKI处理肺癌细胞，以获得具有不同程度耐药性的亚克隆细胞。对这些细胞的转录组进行测序后发现，GAS6是持续耐药细胞中最明显的高表达基因。同时，临床样本还发现，EGFR-TKI治疗失败的肺癌患者也高表达GAS6。

先前的研究发现，在癌症中，GAS6及其受体AXL参与肿瘤细胞的增殖和转移[5]。研究人员检测了AXL在肺癌中的表达，发现在TKI治疗后复发的肺癌小鼠中，AXL的表达增加，AXL的磷酸化水平也上调。这表明GAS6-AXL轴也可能参与肺癌的TKI抗性。

为了测试这一假设，研究人员分别过度表达和敲除肺癌细胞的AXL，然后将细胞暴露于EGFR-TKI。与野生型肺癌细胞相比，AXL过表达细胞的存活率增加，而AXL敲除细胞的存活率降低。

然后，研究人员在体内验证了AXL的耐药促进作用，将AXL过表达肺癌细胞和AXL基因敲除细胞分别接种到裸鼠体内，然后用TKI治疗荷瘤鼠。AXL过度表达的肺癌小鼠较早产生耐药性，而AXL敲除的肺癌小鼠根本没有复发。

这些结果表明，TKI疗法激活GAS6-AXL轴促进了肺癌细胞的耐药性。

AXL过表达肺癌小鼠生长较快，而AXL敲除肺癌小鼠生长较慢。

众所周知，DNA损伤对细胞是致命的打击。为了应对DNA损伤，细胞会启动DNA修复机制。TLS聚合酶参与DNA损伤修复，直接向受损DNA中掺杂核苷酸，继续DNA复制。TKI的机制之一是破坏细胞修复DNA损伤的能力[6]。

因此，研究人员检查了TKI治疗后肺癌细胞的DNA损伤和修复情况。

TKI处理后，肺癌细胞双链DNA断裂，活性氧产生，细胞凋亡增加，存活率下降，细胞凋亡相关基因表达减少

RAD18是一种E3泛素连接酶，它通过诱导PCNA单泛素化和募集TLS聚合酶来激活DNA的易错旁路修复[7]。虽然容易绕过的路径可以提高细胞对DNA损伤的耐受性，但它牺牲了复制的保真度。它在受损DNA模板的对面混合了错误的核苷酸，导致基因组突变。

探索了AXL与RAD18的关系，发现AXL可以与RAD18结合，增强RAD18的泛素化和降低RAD18的泛素化，从而增强RAD18对PCNA的单一泛素化修饰，进而启动易错旁路途径。

然后

，研究人员检测了TKI治疗后肺癌的基因组变化情况，发现TKI诱导了DNA的碱基改变，耐药突变T790M开始出现。AXL的表达水平和肺癌的突变负担呈正相关，过表达AXL能增加T790M突变频率，使用抗AXL抗体处理肺癌细胞，可显著降低T790M突变的丰度。

这些结果表明，AXL促进了TKI对肺癌诱导的RAD18和TLS聚合酶表达上调，激活了易错旁路途径，加速了耐药突变的产生。

AXL能提高T790M耐药突变频率，抗AXL抗体可显著降低T790M突变

对AXL调控的通路进行分析，研究人员发现AXL能影响肺癌细胞的核苷酸代谢，主要是嘌呤、组氨酸和谷氨酰胺途径。由于DNA的复制取决于脱氧核苷酸池[8]，研究人员推测，AXL可能还通过核苷酸代谢，进一步增强诱变作用。

研究人员分别过表达和敲除AXL，发现肺癌细胞嘌呤代谢相关基因的表达，以及嘌呤合成途径中的代谢物也相应地发生变化。同位素标记实验显示，AXL加速了嘌呤的合成。

MYC是AXL的转录靶点，在肺癌中，MYC的表达和AXL呈正相关，而MYC能调控嘌呤合成酶。因此，研究人员得出结论，AXL通过激活MYC促进嘌呤合成，进而增强肺癌的获得性突变。

最后，研究人员开发出了一种抗AXL抗体，分别在体内外检测抑制AXL对TKI疗效的增强作用。

在EGFR-TKI的治疗中联用抗AXL抗体，肺癌细胞的AXL、RAD18和TLS聚合酶表达下调，凋亡增加，耐药细胞减少。动物实验表明，相比于单药治疗后出现复发，肺癌小鼠在联合用药后完全无复发。抗AXL抗体能抑制肺癌的TKI耐药，消除复发。

EGFR-TKI治疗联用抗AXL抗体能抑制肺癌生长，防止复发

总的来说，研究人员发现暴露于EGFR-TKI后，肺癌细胞激活了GAS6-AXL途径，AXL同时通过非转录和转录这两种方式促进耐药突变的产生。非转录方式通过增强类泛素化和减少泛素化激活RAD18，RAD18招募TLS聚合酶启动易错旁路途径。转录方式通过激活MYC促进嘌呤合成，进而使肺癌细胞的核苷酸库失衡。

这项研究不仅揭示了肺癌在EGFR-TKI治疗后出现耐药的机制，也用实验证明靶向AXL是消除EGFR突变型肺癌耐药的一个潜在策略。

参考文献

[1] Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209-249.

[2] Nagano T, Tachihara M, Nishimura Y. Mechanism of Resistance to Epidermal Growth Factor Receptor-Tyrosine Kinase Inhibitors and a Potential Treatment Strategy. Cells. 2018;7(11):212. Published 2018 Nov 15. doi:10.3390/cells7110212

[3] Garraway LA, J nne PA. Circumventing cancer drug resistance in the era of personalized medicine. Cancer Discov. 2012;2(3):214-226. doi:10.1158/2159-8290.CD-12-0012

[4] Noronha A, Belugali Nataraj N, Sang Lee J, et al. AXL and error-prone DNA replication confer drug resistance and offer strategies to treat EGFR-mutant lung cancer [published online ahead of print, 2022 Jul 27]. Cancer Discov. 2022;CD-22-0111. doi:10.1158/2159-8290.CD-22-0111

[5] Wu G, Ma Z, Hu W, et al. Molecular insights of Gas6/TAM in cancer development and therapy. Cell Death Dis. 2017;8(3):e2700. Published 2017 Mar 23. doi:10.1038/cddis.2017.113

[6] Liang XM, Qin Q, Liu BN, et al. Targeting DNA-PK overcomes acquired resistance to third-generation EGFR-TKI osimertinib in non-small-cell lung cancer. Acta Pharmacol Sin. 2021;42(4):648-654. doi:10.1038/s41401-020-00577-1

[7] Stelter P, Ulrich HD. Control of spontaneous and damage-induced mutagenesis by SUMO and ubiquitin conjugation. Nature. 2003;425(6954):188-191. doi:10.1038/nature01965

[8] Schmidt TT, Reyes G, Gries K, et al. Alterations in cellular metabolism triggered by URA7 or GLN3 inactivation cause imbalanced dNTP pools and increased mutagenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017;114(22):E4442-E4451. doi:10.1073/pnas.1618714114

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