厄洛替尼(erlotinib)耐藥頭頸部鱗狀細胞癌的治療靶點

　　表皮生長因子受體 (EGFR) 靶向治療在頭頸部鱗狀細胞癌 (HNSCC) 患者中顯示出有限的療效，盡管其過度表達。確定與 EGFR-TKI 如厄洛替尼（erlotinib）獲得性耐藥相關的分子機制仍然是一個未滿足的需求和治療挑戰。在本研究中，我們采用綜合多組學方法通過進行全外顯子組測序、定量蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學分析來描述與厄洛替尼獲得性耐藥相關的機制。我們觀察到幾個基因的擴增，包括AXL激酶和轉錄因子YAP1導致蛋白質過度表達。我們還在厄洛替尼耐藥 SCC-R 細胞中觀察到組成型活性突變體 MAP2K1 (p.K57E) 的表達。對基因組、蛋白質組和磷酸蛋白質組數據的綜合分析揭示了 SCC-R 細胞中 MAPK 通路及其下游靶點的改變。我們證明厄洛替尼耐藥細胞對 MAPK 通路抑制敏感。這項研究揭示了與厄洛替尼耐藥 SCC-R 細胞相關的多種遺傳、蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學改變。我們的數據表明，MAPK 通路的治療靶向是治療厄洛替尼（erlotinib）耐藥 HNSCC 腫瘤的有效策略。

　　由于治療“致癌基因成癮”癌癥的顯著療效，靶向治療已成為有前景的癌癥治療方式。然而，EGFR 靶向治療在過度表達 EGFR 的 HNSCC 腫瘤的臨床試驗中表現不佳。獲得性耐藥仍然是導致治療反應不佳的重要原因。在本研究中，我們使用厄洛替尼敏感 (SCC-S) 和耐藥 (SCC-R) HNSCC 細胞系的同基因對來表征與耐藥性相關的分子改變。厄洛替尼耐藥的 SCC-R 細胞表現出 EGFR 的表達和活化降低。獲得厄洛替尼耐藥與 EMT 表型相關，該表型具有改變的細胞遷移模式、E-鈣粘蛋白的丟失和間充質標志物（如蝸牛、蛞蝓和波形蛋白）的增加。眾所周知，EMT 標志物（如蝸牛）的過度表達會導致人類口腔上皮細胞對厄洛替尼產生耐藥性。盡管確定了導致厄洛替尼耐藥的不同機制，但尚未研究耐藥細胞的綜合基因組、蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學特征。

　　全外顯子組測序揭示了 SCC-R 細胞的遺傳改變。與非小細胞肺癌相比，在 SCC-R 細胞中未觀察到 EGFR 酪氨酸激酶結構域突變。然而，我們在 EGFR 下游的多個基因中發現了 SNV。在HRAS中鑒定出非同義突變p.G13R，這是 SCC-R 細胞中 EGFR 下游的 ras 激酶。這種導致激酶活性增加的HRAS的 GTPase 結構域取代是不同癌癥類型中已知的致癌驅動突變。組成型活性HRAS突變體（p.G12D和p.G12V) 已知會在 HNSCC 細胞系中對厄洛替尼（erlotinib）和其他EGFR靶向治療產生耐藥性。來自 TCGA 和 cBioPortal 的泛癌數據顯示，5-15% 的 HNSCC 患者在HRAS中有突變。HRAS中p.G12和p.G13的激活突變在HNSCC 中以相對較高的頻率觀察到。在 SCC-R 細胞中發現了一種新的 MAP2K1(p.K57E)替代物，它改變了一個泛素化位點。MAP2K1 位于 EGFR 和 HRAS 的下游。雖然MAP2K1已在較低頻率觀察到突變，它們已在幾種癌癥中發現，包括肺腺癌、黑色素瘤和胃癌。與肺癌相似，在約 1% 的 HNSCC 病例中觀察到MAP2K1突變。在肺腺癌中，外顯子 2 中氨基酸殘基 53-67 的突變約占所有MAP2K1突變的 86%。來自 cBioPortal 的泛癌數據顯示 p.K57 的替換頻率很高。雖然這個泛素化位點丟失的功能性后果沒有得到很好的表征，這（p.K57E）SIFT、CONDEL 和 LRT 預測 MAP2K1 的螺旋-螺旋鉸鏈區的突變是有害的。臨床前數據表明，p.K57的替代導致 MAP2K1 和下游 RAS/MAPK 通路的組成型激活。據報道， MAP2K1中的p.K57N突變與肺腺癌中的吉非替尼耐藥有關。該數據表明HRAS (p.G13R)和MAP2K1(p.K57E) 中的激活突變可能會導致 HNSCC 患者亞群對 EGFR-TKI 產生耐藥性。

　　除了與 EGFR-MAPK 信號軸相關的激酶中的 SNV 外，我們還發現了其他幾種蛋白質中的 SNV，例如轉錄因子ZEB2 p.W97L和細胞粘附分子RGMA p.V363I，這些蛋白質預計對蛋白質功能有害。已知 ZEB2 可調節上皮間質轉化 (EMT) 并驅動增殖和分化。在結直腸癌和乳腺癌中報道了 RGMA 的下調，并且與癌癥進展和預后不良有關。我們還確定了靠近翻譯后修飾位點的 SNV。例如，p.D31N編碼含 SH2 結構域的白細胞蛋白的 LCP2 基因中的變體位于 p.K30 附近，p.K30 是一個泛素化位點，靶向它進行蛋白酶體降解。據報道，該位點的缺失會增強 MAPK1 和 JNK的激活。類似地，CKS1B 基因中的 p.H56Q 取代接近 Y57 磷酸化位點。已知CKS1B通過 MAPK 途徑 38、39 驅動細胞增殖。盡管已知這些基因在腫瘤發生中起重要作用，但這些變體的功能后果及其在驅動 HNSCC 對厄洛替尼耐藥中的作用尚未探索。

　　總之，我們的研究展示了一個框架來理解 HNSCC 中與厄洛替尼（erlotinib）耐藥相關的分子改變。我們證明多種改變與 HNSCC 中的厄洛替尼耐藥有關。激活 EGFR 下游的 Ras/Raf/Mek/Erk 通路可能會驅動厄洛替尼耐藥 HNSCC 的存活和增殖。我們的研究結果支持在臨床前和臨床研究中進一步研究 MAP2K1 抑制劑作為治療 HNSCC 的治療策略。微信掃描下方二維碼了解更多：