厄洛替尼(erlotinib)耐药头颈部鳞状细胞癌的治疗靶点

　　表皮生长因子受体 (EGFR) 靶向治疗在头颈部鳞状细胞癌 (HNSCC) 患者中显示出有限的疗效，尽管其过度表达。确定与 EGFR-TKI 如厄洛替尼（erlotinib）获得性耐药相关的分子机制仍然是一个未满足的需求和治疗挑战。在本研究中，我们采用综合多组学方法通过进行全外显子组测序、定量蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析来描述与厄洛替尼获得性耐药相关的机制。我们观察到几个基因的扩增，包括AXL激酶和转录因子YAP1导致蛋白质过度表达。我们还在厄洛替尼耐药 SCC-R 细胞中观察到组成型活性突变体 MAP2K1 (p.K57E) 的表达。对基因组、蛋白质组和磷酸蛋白质组数据的综合分析揭示了 SCC-R 细胞中 MAPK 通路及其下游靶点的改变。我们证明厄洛替尼耐药细胞对 MAPK 通路抑制敏感。这项研究揭示了与厄洛替尼耐药 SCC-R 细胞相关的多种遗传、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学改变。我们的数据表明，MAPK 通路的治疗靶向是治疗厄洛替尼（erlotinib）耐药 HNSCC 肿瘤的有效策略。

　　由于治疗“致癌基因成瘾”癌症的显着疗效，靶向治疗已成为有前景的癌症治疗方式。然而，EGFR 靶向治疗在过度表达 EGFR 的 HNSCC 肿瘤的临床试验中表现不佳。获得性耐药仍然是导致治疗反应不佳的重要原因。在本研究中，我们使用厄洛替尼敏感 (SCC-S) 和耐药 (SCC-R) HNSCC 细胞系的同基因对来表征与耐药性相关的分子改变。厄洛替尼耐药的 SCC-R 细胞表现出 EGFR 的表达和活化降低。获得厄洛替尼耐药与 EMT 表型相关，该表型具有改变的细胞迁移模式、E-钙粘蛋白的丢失和间充质标志物（如蜗牛、蛞蝓和波形蛋白）的增加。众所周知，EMT 标志物（如蜗牛）的过度表达会导致人类口腔上皮细胞对厄洛替尼产生耐药性。尽管确定了导致厄洛替尼耐药的不同机制，但尚未研究耐药细胞的综合基因组、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学特征。

　　全外显子组测序揭示了 SCC-R 细胞的遗传改变。与非小细胞肺癌相比，在 SCC-R 细胞中未观察到 EGFR 酪氨酸激酶结构域突变。然而，我们在 EGFR 下游的多个基因中发现了 SNV。在HRAS中鉴定出非同义突变p.G13R，这是 SCC-R 细胞中 EGFR 下游的 ras 激酶。这种导致激酶活性增加的HRAS的 GTPase 结构域取代是不同癌症类型中已知的致癌驱动突变。组成型活性HRAS突变体（p.G12D和p.G12V) 已知会在 HNSCC 细胞系中对厄洛替尼（erlotinib）和其他EGFR靶向治疗产生耐药性。来自 TCGA 和 cBioPortal 的泛癌数据显示，5-15% 的 HNSCC 患者在HRAS中有突变。HRAS中p.G12和p.G13的激活突变在HNSCC 中以相对较高的频率观察到。在 SCC-R 细胞中发现了一种新的 MAP2K1(p.K57E)替代物，它改变了一个泛素化位点。MAP2K1 位于 EGFR 和 HRAS 的下游。虽然MAP2K1已在较低频率观察到突变，它们已在几种癌症中发现，包括肺腺癌、黑色素瘤和胃癌。与肺癌相似，在约 1% 的 HNSCC 病例中观察到MAP2K1突变。在肺腺癌中，外显子 2 中氨基酸残基 53-67 的突变约占所有MAP2K1突变的 86%。来自 cBioPortal 的泛癌数据显示 p.K57 的替换频率很高。虽然这个泛素化位点丢失的功能性后果没有得到很好的表征，这（p.K57E）SIFT、CONDEL 和 LRT 预测 MAP2K1 的螺旋-螺旋铰链区的突变是有害的。临床前数据表明，p.K57的替代导致 MAP2K1 和下游 RAS/MAPK 通路的组成型激活。据报道， MAP2K1中的p.K57N突变与肺腺癌中的吉非替尼耐药有关。该数据表明HRAS (p.G13R)和MAP2K1(p.K57E) 中的激活突变可能会导致 HNSCC 患者亚群对 EGFR-TKI 产生耐药性。

　　除了与 EGFR-MAPK 信号轴相关的激酶中的 SNV 外，我们还发现了其他几种蛋白质中的 SNV，例如转录因子ZEB2 p.W97L和细胞粘附分子RGMA p.V363I，这些蛋白质预计对蛋白质功能有害。已知 ZEB2 可调节上皮间质转化 (EMT) 并驱动增殖和分化。在结直肠癌和乳腺癌中报道了 RGMA 的下调，并且与癌症进展和预后不良有关。我们还确定了靠近翻译后修饰位点的 SNV。例如，p.D31N编码含 SH2 结构域的白细胞蛋白的 LCP2 基因中的变体位于 p.K30 附近，p.K30 是一个泛素化位点，靶向它进行蛋白酶体降解。据报道，该位点的缺失会增强 MAPK1 和 JNK的激活。类似地，CKS1B 基因中的 p.H56Q 取代接近 Y57 磷酸化位点。已知CKS1B通过 MAPK 途径 38、39 驱动细胞增殖。尽管已知这些基因在肿瘤发生中起重要作用，但这些变体的功能后果及其在驱动 HNSCC 对厄洛替尼耐药中的作用尚未探索。

　　总之，我们的研究展示了一个框架来理解 HNSCC 中与厄洛替尼（erlotinib）耐药相关的分子改变。我们证明多种改变与 HNSCC 中的厄洛替尼耐药有关。激活 EGFR 下游的 Ras/Raf/Mek/Erk 通路可能会驱动厄洛替尼耐药 HNSCC 的存活和增殖。我们的研究结果支持在临床前和临床研究中进一步研究 MAP2K1 抑制剂作为治疗 HNSCC 的治疗策略。微信扫描下方二维码了解更多：