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    RET基因与肿瘤

    发布时间:2021-05-20 10:27:02 | 来源:【药物研发团队 2021年5月15日】
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    RET属原癌基因,负责编码一种称为RET的跨膜蛋白,该蛋白属于一种受体酪氨酸激酶。跨膜蛋白分为三个部分:蛋白的一端位于细胞外,一部分位于细胞膜中,另一端则位于细胞内。当RET蛋白与其配体—细胞外信号分子家族的胶质细胞源神经营养因子(GDNF)结合时,其将引起RET蛋白受体的磷酸化并使RET进入激活状态。被激活的RET将磷酸化其底物,造成下游信号通路的激活。

    RET基因发生致病性融合和突变,可激活RET基因,可能编码出具有异常活动的Ret蛋白,其将传递异常信号并造成多方面的影响,包括细胞生长、生存、侵袭、转移等。持续的异常信号传递会造成细胞的过度增殖,因此导致肿瘤的发生与进展。

    一、RET基因

    RET基因是一个在转化中发生重排的原癌基因,且因此行为而得名。1985年,Tak ahashi利用人淋巴瘤细胞DNA转化NIH3T3细胞,分析转化子细胞,发现一个新基因,它因与其他基因重排而活化。因为在转化中发生重排,故将它命名为RET基因。

    RET原癌基因位于常染色体10q 11.2,含有20个外显子,全长约60kb,其内含子1序列长24kb。人神经细胞转录RNA在外显子20可变剪接后,产生5种mRNA分子,分别为7.0、6.0、4.6、4.5和3.9kb。其中7.0、4.5和3.9kb RNA编码1072个氨基酸的Ret肽链,而6.0和4.6kb的RNA编码1114个氨基酸的Ret多肽,分子质量分别为117ku、122ku;两个蛋白质部分糖基化后分子质量分别为150和155ku,不能整合到细胞膜;完全糖基化后分子质量分别为170和175ku,则具备细胞膜受体功能。迄今发现3种Ret同型蛋白,它们的N端1063个氨基酸均相同,C端各有9个、43个或51个氨基酸,因此分别命名为RET9、RET43和RET51。

    二、Ret蛋白

    RET原癌基因编码细胞跨膜糖蛋白Ret,Ret蛋白是受体酪氨酸激酶(RTK)家族的一个成员,可以激活下游多种信号途径,如RAS、PI3K及STAT等,诱导细胞增生。RET常以本身断裂再与另一基因融合,重组成一新基因,具备自我磷酸化且持续激活的功能,KIF5B-RET、CCDC6-RET、TRIM33-RET和NCOA4-RET是非小细胞肺癌中已发现的RET融合基因,是继ALK、ROS1之后与肺癌密切相关的第三种融合基因。

    Ret蛋白的信号肽由28个氨基酸组成,成熟蛋白N端的疏水系列结合受体分子;胞外区含608个氨基酸,第636~657位22个氨基酸组成跨膜结构,此区域富含Cys,它在配体结合后介导Ret二聚体化,第713位氨基酸的编码位点是基因重排位点;胞内第726~999位氨基酸组成酪氨酸激酶结构,为典型TK结构。

    Ret蛋白胞外区与RTK分子如EGF、PDGF等无同源性,且在胞外中段有独特的类钙黏着蛋白结构,由110个氨基酸组成,与钙黏着蛋白有30%的同源性;钙黏着蛋白是依赖钙离子介导细胞相互作用的黏附分子,目前对Ret蛋白此结构的功能还不完全了解。

    Ret蛋白结构

    Ret蛋白属于受体酪氨酸激酶蛋白家族中的成员,该受体是一种蛋白聚合体,是细胞生长和分化传导信号的细胞表面分子。Ret蛋白包括富含半胱氨酸的胞外区、跨膜区和包含有酪氨酸激酶(TK)的胞内区部分。细胞外区包含4个类黏附素的重复片段,1个钙结合区和1个富含半胱氨酸的结构区。其中类黏附素的重要片段区域与细胞间信号传递密切相关;富含半胱氨酸结构区则主要参与受体的二聚化。细胞内区是一个含有TK的结构区,在受体与配体结合后,胞内区的TK磷酸化,激活下游信号转导通路,诱导细胞增生。研究证实,在跨膜部分的富含有半胱氨酸的细胞外区存在Ret的配体,即神经胶质细胞源性神经营养因子(GDNF),artemin及persephin也被证实是Ret蛋白的配体。此外,细胞膜上还存在Ret蛋白的共受体,是一种糖磷脂酰肌醇连接蛋白。不同受体及配体在组织中的表达不同,功能也不一样。

    Ret蛋白功能

    1、Ret蛋白介导的信号转导

    与许多单一跨膜受体一样,Ret蛋白调节细胞的生长、分化。在配体诱导下二聚体化,两单体交叉使各自的酪氨酸残基磷酸化,而后磷酸酪氨酸序列结合含SH2结构的底物分子,使底物分子磷酸化,将信号传导至下游,进一步诱导细胞反应。Ret蛋白高度保守的TK区Gly-X-Gly-X-X-Gly-X-(Lys)序列作为结合ATP分子—酪氨酸残基磷酸化的磷酸基因供体。Ret蛋白被激活后结合RAS调节途径的适配子SHC并使之磷酸化;使RAS-GAP相关蛋白质p62和p190磷酸化,GTP-RAS复合物增加,也导致RAS活化。但是,Ret蛋白能使PLCγ磷酸和激活,使磷酸酰肌醇二磷酸(PIP2)降解,不导致磷脂酰肌醇-3-激酶活化。

    通常RTKs的转导途径中GTP-RAS复合物增多常常导致MAP激酶活化,然而,在Ret蛋白引发的途径中,RAS和MAP激酶和活化之间无相关性,表明Ret蛋白介导的信号转导途径较为独特。

    Ret蛋白是否结合另一细胞的Ret分子,发生细胞间识别以及配体是一个其他膜受体或可溶性配体,目前还不清楚。三种Ret蛋白C端结构提供不同的蛋白质磷酸化和底物结合位点,可能与分子适配子的结合方式略有区别。

    有研究者认为Ret蛋白的配体可能是胶质细胞衍生神经营养因子(GDNF),因为RET纯合缺失小鼠与GDNF缺失小鼠的表型相同。

    2、Ret蛋白的生理功能

    在不知道Ret蛋白配体的情况下,人们从小鼠和大鼠的胚胎发肓和分化组织研究RET基因的表达,以期了解它的受体功能。

    原位杂交分析表明,小鼠8.5天以后的胚胎,在周围、神经系统,排泄系统等都有RET表达。免疫组化学也显示,大鼠妊娠第9和11天之间的胚胎组织RET基因mRNA大量表达。妊娠中期第12.5~14.5天,在第四菱脑结节神经嵴细胞和胚肾管细胞、排泄系统有RET基因表达;而在肾上腺嗜铬祖细胞,甲状旁腺祖细胞同样存在RET基因高转录活性。成年大鼠的脑、胸腺、肺、心、脾、睾丸及小肠中虽有RET基因表达,而在胚胎中的mRNA表达水平高出成年组织约20~50倍,从妊娠第14天开始降低到成年个体组织的水平。

    RET杂合缺失小鼠后代表现正常,而其纯合缺失后代出生时表现正常,但于16~24h后死亡。组织学检查发现肾退化及缺失。RET纯合缺失小鼠的另一个异常是胃肠蠕动缺陷,吸入乳汁不能由胃进入小肠,具有人类巨结肠疾病表型。组织学分析表明,从食道至胃、小肠及大肠的肠肌间神经丛的神经元均缺乏。

    与动物组织相似,RET也在人肠神经节细胞、神经母细胞瘤、嗜铬细胞瘤、甲状腺髓样瘤、甲状腺C细胞和黑素细胞等细胞中表达,而在其他25种人体肿瘤组织中却未检测到,表明人体组织RET基因表达及其蛋白功能同样具有特异性。

    总之,RET的特异表达及动物实验表明,作为RTK,Ret蛋白介导的信号转导,对调节神经嵴细胞的增殖、分化、迁移到肠壁,对肠神经系统的发育,对肾脏输尿管芽形成及肾组织器官发肓,对神经内分泌系统的发肓都起着重要作用,其功能在RET基因突变与人类疾病发生相关的事实中得到了印证。

    三、RET基因异常激活

    受体酪氨酸激酶在细胞外环境与细胞核之间起着连接作用,信号从细胞表面传导到细胞质,再到细胞核。该受体的细胞外部分区域在连接特殊的配体后形成受体间聚合,促使激酶的激活。一旦受体被激活,就会发生信号的级联放大,所有信号都可以通过特殊底物磷酸化而被传递,即RET的二聚化、自体磷酸化和细胞内底物磷酸化。

    RET基因突变在多方面增强了RET酪氨酸激酶信号转导的功能,促使激酶的活化和原癌基因的转化,其机制是由于氨基酸位点的变化:Ret蛋白细胞外半胱氨酸区域外显子10和11的突变阻止了分子间二硫键的形成,使游离的半胱氨酸残基形成分子间键,形成畸变的同源二聚体,自发启动细胞内酪氨酸残基磷酸化,激活下游信号途径;位于细胞内的酪氨酸激酶区域外显子13~16的突变,使Ret激酶催化特性及底物磷酸化发生改变而异常激活,而不适当的底物磷酸化使RET不能正常参与信号转导通路而引发疾病的发生。

    RET突变发生位点不同,导致酪氨酸激酶转化活性增强的程度也不同:编码细胞外区的密码子突变,导致细胞外区域半胱氨酸残基的改变,使得Ret受体酪氨酸蛋白不再依赖配体的激活而自我交叉磷酸化,从而达到激活的状态;编码跨膜区密码子突变导致两个受体蛋白以非共价键靠近,进而达到激活的状态;编码细胞区内密码子突变易化了ATP与其位点结合,达到激活状态;编码细胞内催化核心的密码子突变导致受体酪氨酸激酶与细胞底物优先结合,达到激活状态。RET不同的基因型突变导致受体酪氨酸激酶具有不同的转化活性。有研究者认为细胞外区域RET突变位点距细胞膜越近,受体酪氨酸激酶转化的活性就越强。

    截至目前,在肿瘤中已报道了三种异常的RET激活机制:框内RET基因融合、RET基因自身的靶向突变、RET基因的异常过表达。这三种机制的共同点是常常在完全没有配体的情况下,酪氨酸激酶的不适当激活。磷酸酪氨酸1062(PY1062)PY1069的多功能对接点是主要的RET信号枢纽,适配器蛋白与上述对接位点结合可激活RAS-MAPK和PI3K-AKT信号通路。

    四、Ret蛋白参与的信号通路

    Ret蛋白参与的信号通路包括PI3K-AKT-mTOR途径以及RAS-RAF-MEK-ERK途径。PI3K-AKT-mTOR途径参与细胞存活,而RAS-RAF-MEK-ERK通路参与细胞增殖。因此Ret蛋白在细胞存活、迁移、增殖上有着一定的作用。

    五、RET基因与肿瘤

    RET基因的异常激活可能编码出具有异常活动的Ret蛋白,其将传递异常信号并造成多方面的影响,包括细胞生长、生存、侵袭、转移等。持续的信号传递会造成细胞的过度增殖,因此导致肿瘤的发生与进展。

    已有研究显示,1%~2%的非小细胞肺癌(NSCLC)10%~20%的乳头状甲状腺癌(PTC)60%~90%的甲状腺髓样癌(MTC)5.6%的脑膜瘤、1.4%的食管腺癌、0.7%的黑色素瘤、12.5%的基底细胞癌、0.2%的乳腺癌、0.7%的胃癌、16.7%的输尿管尿路上皮癌、1.9%的卵巢上皮癌、0.7%的大肠腺癌以及慢性粒单核细胞白血病患者中可见RET基因融合和突变。常见的RET融合有RET-KIF5B和RET-CCDC6。RET基因融合被认为致癌的原因主要有两点,一是基因融合提供了一种在正常转录过程中沉默的细胞类型异常表达RET的机制;二是胞外结构域均被蛋白质二聚体结构域取代,导致细胞内RET酪氨酸激酶结构域不依赖配体而激活。但是,尽管缺乏跨膜区,RET融合蛋白仍然能够通过MAPK和PI3K-AKT通路激活。然而,RET融合的细胞功能尚未进行广泛探索。

    六、靶向RET的抑制剂

    已批准上市或正在研发的RET靶向抑制剂主要有以下几个:

    凡德他尼

    凡德他尼(Vandetanib)是由英国阿斯利康制药有限公司(AstraZeneca)研发的小分子多靶点酪氨酸激酶抑制剂。于2011年4月获美国FDA批准上市,商品名为Zactima。该药为片剂,用于成年患者晚期甲状腺髓样癌的治疗。凡德他尼是一种多靶点酪氨酸激酶抑制剂,属苯胺喹唑啉类化合物,被称“二代易瑞沙”,不仅作用于肿瘤细胞的EGFR、VEGFR和RET酪氨酸激酶,还可抑制其他酪氨酸激酶以及丝氨酸/苏氨酸激酶。凡德他尼是第一个批准的髓样甲状腺癌治疗药物,适用于治疗不能切除、局部晚期或转移的有症状或进展的髓样甲状腺癌。

    卡博替尼

    卡博替尼(Carbozantinib)是由美国Exelixis公司研发的VEGFR、c-Met、RET等多靶点酪氨酸激酶抑制剂。

    1、2012年11月29日获美国FDA批准用于治疗甲状腺髓样癌,商品名Cometriq。

    2、2016年4月获美国FDA批准用于治疗既往接受过抗血管生成治疗的晚期晚期肾癌(RCC)患者,商品名Cabometyx。

    3、2017年12月获美国FDA批准扩大适应症,用于晚期肾癌一线治疗。

    4、2019年1月14日获美国FDA正式批准用于晚期肝癌患者的二线治疗。

    舒尼替尼

    舒尼替尼(Sunitinib)原研企业为美国辉瑞公司,商品名为Sunitinib,于2006年1月获美国FDA批准上市。

    2006年6月在欧盟获批上市,2007年获批进入中国市场,商品名:索坦。

    原研舒尼替尼我国获批的的主要适应症包括:

    1、不能手术的晚期肾细胞癌(RCC)。

    2、甲磺酸伊马替尼治疗失败或不能耐受的胃肠间质瘤(GIST)。

    3、不可切除的,转移性高分化进展期胰腺神经内分泌瘤(pNET)成年患者。

    舒尼替尼被权威指南高证据等级推荐用于一线所有病理学分类肾细胞癌。

    2019年美国国立综合癌症网络(NCCN)肾细胞癌指南推荐内容:肾透明细胞癌,一线治疗选择优先舒尼替尼,证据等级为1类推荐;肾非透明细胞癌,一线治疗优选舒尼替尼,证据等级为2A类推荐。

    舒尼替尼中国IV期研究是国内单药治疗晚期肾细胞癌的前瞻性、开放性、单臂多中心研究,共纳入105例患者。研究显示:舒尼替尼初始治疗中国晚期肾癌患者PFS达14.2个月,OS超过30个月。

    一项非直接对照荟萃分析,纳入评价舒尼替尼、索拉非尼、贝伐珠单抗治疗肾细胞癌患者的随机对照研究(对照药物为IFN-α),旨在评价舒尼替尼、索拉非尼和贝伐珠单抗的相对疗效。研究显示舒尼替尼PFS优于索拉非尼。

    舒尼替尼是目前临床上使用的多靶点酪氨酸激酶抑制剂之一。其作用靶点包括:PDGFR(PDGFRα和PDGFRβ)、VEGFR(VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3)、FLT-3、CSF-1R、Kit和Ret等数十种。

    受体酪氨酸激酶(RTK)的突变和过度表达被证实与包括肺癌在内的多种肿瘤的发生及发展有关。因此部分学者进行了用索坦(舒尼替尼)单药或联合化疗药物(如紫杉醇、吉西他滨+顺铂)治疗进展期非小细胞肺癌的临床试验,试验结果显示索坦(舒尼替尼)对非小细胞肺癌有一定的疗效。

    索拉非尼

    索拉非尼(sorafenib)由德国拜尔公司研发,2005年12月获美国FDA批准作为治疗晚期肾癌的一线药物上市;2007年10月获欧洲EMEA批准索用于治疗肝细胞癌;2007年11月,美国FDA批准索拉非尼(多吉美)用于治疗不能切除的肝细胞癌。2009年8月,中国国家食品药品监督管理局批准索拉非尼(多吉美)用于不能手术的晚期肝癌患者治疗。索拉非尼的主要作用靶点是VEGFR 1-3,PDGFRβ,c-KIT,FLT-3,RET,BRAF和c-RAF。

    塞尔帕替尼

    塞尔帕替尼(selpercatinib),商品名:Retevmo,即LOXO-292。2020年5月8日,礼来制药的Retevmo在美国获批上市,它是第一个被批准专门用于携带RET基因变异的癌症患者的靶向药。在RET阳性非小细胞肺癌的前期研究中,39例未接受过系统性治疗的RET融合突变非小细胞肺癌患者,使用LOXO-292以后,85%的患者肿瘤显著缩小。105位化疗后耐药进展的RET融合突变非小细胞肺癌患者,使用LOXO-292以后,64%的患者肿瘤再次显著缩小,81%的患者缓解持续时间至少为6个月。而且,塞尔帕替尼能够透过血脑屏障对脑转移病人效果显著。

    普拉替尼

    普拉替尼(BLU667),由基石药业和战略合作伙伴BlueprintMedicines共同开发的一款口服RET抑制剂,2020年9月4日,美国FDA加速批准普拉替尼用于治疗成人转移性RET融合阳性非小细胞肺癌。普拉替尼的I/II期ARROW临床试验显示,先前接受过铂类化疗的87位患者,接受普拉替尼治疗后,总缓解率为57%,完全缓解率为5.7%。而在27名未接受过铂类化疗的患者中,总缓解率为70%,完全缓解率为11%,中位缓解持续时间为9个月。

    LMV-12HE003

    LMV-12(HE003)是南昌弘益药业研发的一种新型多靶点酪氨酸激酶抑制剂,除c-Met、VEGFR2外,LMV-12(HE003)RET也有较强的抑制作用,目前正在开展I期临床研究。已将LMV-12(HE003)片对晚期甲状腺髓样癌、肾癌、肺癌患者的有效性和安全性纳入临床试验探索研究的范围,期待能有良好的临床表现。

     

    文献资料

    1、毛建平等,Ret:一种受体酪氨酸激酶及其基因突变与疾病,生物化学与生物物理进展,1998,25(6):513~517

    2、吴霞等,RET原癌基因及其突变与疾病

    3、NCBI Gene. Retrieved from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/5979

    4、Espinosa, A., J. Gilbert. 2015. RET. My Cancer Genome. Retrieved from: https://www.mycancergenome.org/content/disease/lung-cancer/ret/?tab=0 (Updated December 7).

    5、美国国立卫生研究院,National Institutes of Health. (2018). URL:https://ghr.nlm.nih.gov/gene/RET

    6、美国国立综合癌症网络NCCN. (2019). Non-Small Cell Lung Cancer.

    7、Vivek Subbiah Gilbert J Cote. Cancer Discov.202 Apr;10(4):498~505

     

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