受体酪氨酸激酶靶向治疗：从分子机制到临床治疗策略的系统性综述

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Targeting receptor tyrosine kinases: from molecular mechanisms to clinical therapeutics

　　

受体酪氨酸激酶（RTK）构成细胞表面跨膜受体的一个重要家族，对于细胞内酪氨酸磷酸化和信号转导至关重要。RTK信号对于细胞命运调控和组织稳态不可或缺，其功能紊乱与多种疾病密切相关。本文对涉及RTK的信号通路进行了全面综述，重点阐述了其信号转导机制和关键组分，以及它们与G蛋白偶联受体（GPCR）、Wnt和转化生长因子β（TGF-β）等主要信号级联的相互作用。研究人员还阐明了RTK在癌症发生和发展中的多维作用，强调了它们对癌症干细胞维持、肿瘤微环境（TME）调节及其他因素的关键影响。此外，研究人员系统总结了RTK在非癌症疾病中的作用，包括心血管疾病、神经退行性疾病、代谢综合征、自身免疫性疾病和纤维化疾病。随后，研究人员审视了当前RTK靶向治疗策略，包括小分子抑制剂和单克隆抗体（mAb），用于治疗多种癌症。最后，讨论了新型治疗策略及其开发和应用所面临的挑战。总之，本综述将增进对RTK信号在主要疾病通路中机制层面的理解，并提供靶向治疗干预领域最新进展的详细概述。

RTK研究简史

RTK研究的奠基性探索阶段为20世纪60年代至80年代。1962年，Cohen成功从小鼠颌下腺分离出一种蛋白质，因其促进表皮细胞增殖的能力而命名为表皮生长因子（EGF）。1976年，研究人员采用¹²⁵I标记首次阐明了人EGF在成纤维细胞中的特异性结合、内化和降解等关键动态过程。1984年，Axel Ullrich团队对A431表皮样癌细胞中EGF受体（EGFR）的分子结构进行了详细分析，这是RTK研究的重要里程碑。研究人员指出，EGFR是一种具有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白：其胞外结构域负责EGF结合和随后的受体二聚化，而胞内激酶结构域则通过磷酸化传递生长信号。配体-受体-激酶级联模型不仅为EGFR功能分析奠定了框架，也成为理解整个RTK家族机制的范式。

20世纪80年代，RTK及其相关疾病研究进入机制探索阶段。1984年，Alan L. Schechter等人鉴定出一系列大鼠神经胶质母细胞瘤携带相同的转化基因——人表皮生长因子受体2（HER2），并提出其编码蛋白作为肿瘤抗原。1987年，Dennis Slamon团队确立了HER2扩增与乳腺癌恶性表型和不良预后的直接相关性。因此，HER2成为首个被鉴定为癌症驱动基因的RTK基因。此外，累积证据表明RTK功能失调不仅参与肿瘤发生，也涉及多种非癌症疾病。通过对其他RTK家族成员（如AXL、血管内皮生长因子受体（VEGFR）和TIE2）结构和功能的阐明，研究人员逐步发展了对RTK在生理和病理过程调控中作用的全面理解。

自20世纪末以来，RTK靶向治疗的出现标志着医学治疗的重大进步。1998年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准曲妥珠单抗用于HER2阳性乳腺癌，这是首个获批用于实体瘤的单克隆抗体（mAb），代表了个体化癌症治疗的里程碑。此后，小分子酪氨酸激酶抑制剂（TKI）的开发取得重大进展。2003年，吉非替尼获批用于非小细胞肺癌（NSCLC）治疗，成为首个通过阻断酪氨酸激酶结构域（TKD）抑制RTK信号的靶向药物。将这一成功治疗范式应用于非癌症疾病的努力也迅速扩展。例如，2004年FDA批准培加他尼（一种抗VEGF RNA适配体）用于新生血管性年龄相关性黄斑变性（nAMD）治疗，这是RTK靶向策略在非癌症领域首次获得验证。

RTK家族分类

RTK的典型结构包含三个主要区域：含配体结合位点的胞外区、单个跨膜螺旋和胞内结构域；胞内结构域包括TKD及其两侧的膜近端调节区和羧基（C）末端尾部。人类基因组编码58种RTK，可根据序列同源性和胞外结构域的不同结构基序（如免疫球蛋白样结构域和纤连蛋白III型重复）分为20个亚家族。其中若干RTK形成功能独特的假激酶亚家族，包括ErbB3/HER3、PTK7/CCK4、EphB6、EphA10和STYK1。ROR1、ROR2和RYK也被证实缺乏激酶活性和ATP结合能力，被归类为假激酶。假激酶结构域作为变构调节子和支架蛋白，组装信号复合物以调控下游通路。

RTK信号通路中的信号转导

配体结合与二聚化

RTK激活的经典范式涉及配体-受体结合、受体二聚化、跨自磷酸化以及随后的下游信号通路激活。配体结合是RTK信号启动事件，主要包括激素、生长因子和细胞因子等可溶性蛋白。每个RTK家族具有结构独特的胞外配体结合结构域，确保严格的配体选择性。然而，若干RTK家族偏离此模型，专门介导与细胞外基质（ECM）或细胞间界面的直接接触依赖性通讯。例如，盘状结构域受体（DDR）由ECM中的纤维状胶原激活，表现出特征性的缓慢、持续激活动力学。Eph受体由相邻细胞质膜锚定的ephrin激活，通过独特的前向-反向双向信号协调细胞间通讯。某些RTK可在无配体条件下形成二聚体或寡聚体，如胰岛素受体（InsR）和胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）以二硫键连接的二聚体形式存在于细胞表面。

TKD激活

TKD是RTK的催化核心，通过催化ATP依赖性跨自磷酸化及随后的胞质底物蛋白磷酸化驱动信号传导。典型TKD为双叶折叠结构，包含N端叶和C端叶。激活环（A-loop）是关键的调节元件，控制催化中心的通路。虽然不同RTK的激活机制各异，但其活性状态TKD的晶体结构高度保守。激活前，各TKD通过独特的分子内相互作用维持顺式自抑制状态，包括A-loop介导的自抑制、膜近端序列介导的自抑制和C末端尾介导的自抑制。配体结合诱导受体二聚化，构象变化解除自抑制，通过跨自磷酸化实现完全受体激活。EGFR家族是激活机制的例外：其形成不对称二聚体，"激活子"激酶变构激活"接收子"激酶，无需A-loop磷酸化。

在某些情况下，RTK可不依赖配体而被激活，主要机制包括过表达驱动的自发二聚化、基因重排或突变导致的结构改变。例如，RET重排产生融合蛋白（如KIF5B-RET和CCDC6-RET），引入卷曲螺旋结构域实现同源二聚化和配体非依赖性激活。激酶结构域A-loop突变或膜近端区缺失可破坏自抑制构象，如FGFR1 D647N突变诱导配体非依赖性受体磷酸化。

下游RTK信号通路及其生物学功能

RTK自磷酸化后招募并激活多种下游信号蛋白，其中许多含有Src同源2（SH2）或磷酸酪氨酸结合（PTB）结构域。关键接头蛋白包括胰岛素受体底物1（IRS1）、成纤维细胞生长因子受体底物2（FRS2）、生长因子受体结合蛋白2（GRB2）、GRB2相关结合蛋白（GAB）和SHC。五大主要RTK下游信号通路包括MAPK、PI3K-AKT、PLCγ、JAK-STAT和NF-κB通路。

MAPK通路是RTK信号的关键组分，GRB2-SOS复合物将许多RTK连接到RAS-RAF-MEK-ERK磷酸化级联。ERK磷酸化后转位至细胞核，激活转录因子（如c-Fos和c-Jun），促进细胞周期蛋白（如cyclin D1）表达，驱动细胞从G1期进入S期，加速增殖。

PI3K-AKT通路是RTK激活下游的核心效应机制。RTK自磷酸化导致PI3K招募，催化PIP3合成以激活AKT。AKT进一步调节下游分子（如mTOR和糖原合成酶激酶3β），介导细胞增殖、存活、代谢、迁移和凋亡抑制等生物学过程。该通路的异常激活常与多种癌症相关，其过度激活与肿瘤细胞生长和治疗抵抗密切相关。

PLCγ通路是重要的RTK信号通路。PLCγ通过SH2结构域结合RTK，随后水解PIP2产生IP3和DAG。IP3触发Ca²⁺释放，DAG激活蛋白激酶C（PKC），调节细胞增殖、存活、血管生成和自噬。

JAK-STAT通路参与免疫应答、增殖、分化、存活和应激反应等调控。部分RTK（包括EGFR、MET、FGFR、IGF受体和PDGFR）可以JAK非依赖方式直接磷酸化STAT酪氨酸残基，显著增强STAT转录活性。

NF-κB通路在免疫、炎症反应和肿瘤发生中发挥关键作用。RTK可通过多种机制调节NF-κB信号转导。在肿瘤发生过程中，RTK通常通过激活NF-κB促进肿瘤进展。在炎症过程中，MET、RON和TAM（TYRO3、AXL和MERTK）家族成员抑制NF-κB，减弱免疫和炎症反应。

信号通路特异性决定因素

RTK信号特异性并非由单一因素决定，而是源于多层调节系统。第一，差异下游招募是确保特异性的主要机制。典型RTK具有5-12个胞内自磷酸化位点，是含SH2或PTB结构域效应蛋白的特异性对接点。IRS家族蛋白特异性介导胰岛素和IGF-1受体的下游信号，而FRS2家族蛋白特异性转导FGFR和神经生长因子受体（NGFR）的信号。第二，下游信号强度和持续时间是决定RTK信号特定生物学效应的关键因素。PC12细胞中MAPK信号的差异动力学直接决定细胞命运：EGFR和InsR触发瞬时MAPK激活导致细胞增殖，而NGFR和FGFR诱导持续MAPK激活促进神经元分化。第三，空间调控在RTK信号中发挥重要作用。脂筏作为信号转导复合物的关键组装中心，影响RTK定位和活性。此外，RTK在核周内体和细胞核中也执行独特功能。第四，细胞背景决定RTK信号的最终输出。同一RTK信号输入可被不同细胞的内部环境解码为不同指令，触发增殖、分化、存活或迁移等显著不同的程序。