outline細胞信號轉導與腫瘤細胞周期與腫瘤細胞凋亡與腫瘤細胞分化與腫瘤腫瘤免疫腫瘤細胞浸潤和轉移2014研2014年12月—細胞信號轉導與腫瘤一、概述信號轉導的基本概念：細胞外因子與受體結合，所引發的一系列細胞生物化學反應的過程。信號轉導與腫瘤的關系：癌基因與抑癌基因的發現，人類對信號傳導的認識不斷完善和豐富二、信號轉導的作用細胞間通訊（cell-cellconmunication）細胞對環境的反應（cell’sresponsetoenvironment）維持細胞內平衡（intracellularhomeostasis）配體ligand受體receptor銜接子adaptor級聯模塊cascades效應因子effector細胞反應、基因表達模式改變三、信號轉導的基本組成（一）配體（Ligand）能夠與某一分子特定位點特異性地結合并能引起相應分子發生結構及活性改變，從而傳遞外來信號的分子。Peptide/proteinsAminoacidderivatives-histamineBiomolecules-ATP,acetylcholineSteroids-prostaglandinsGases-NitricOxide(NO)DamagedDNAPhotons、Ca2+Othersheat/touch/magnetic/electric（二）配體的種類-lagand（三）配體的性質大多數是親水性的（hydrophilic）,不能透過脂質雙分子層，直接進入細胞內。如：Peptide/proteins。僅需少量的配體分子能產生顯著效應少數疏水性的（hydrophobic）配體可以穿透細胞膜進入細胞質和細胞核，如：甾類激素，NO等。（四）受體的種類G蛋白偶聯受體（Gproteincoupledreceptor）粘附分子受體(adhesionmoleculesreceptor)酶偶聯受體(enzyme-linkedreceptor)離子通道偶聯受體(ionchannel-linkedreceptor)核受體(nuclearreceptor)信號轉導的基本接受方式四、肽類與蛋白配體Peptide/proteins參與的細胞內信號通路生長因子與生長因子受體（receptor）結合，家族性細胞因子白細胞介素、干擾素抗原、抗體粘附分子細胞外基質（ECM），纖粘連蛋白（fibronectin）;層粘連蛋白（laminin）；膠原蛋白（collagen）細胞間粘附分子鈣粘蛋白（E-cadherin）多數生長因子及細胞因子的受體，單次跨膜蛋白形成龐大的家族胞外與配體結合，形成2聚體，導致胞內受調控激活酪氨酸激酶活性，產生磷酸化位點細胞內多結構域銜接蛋白或具有酶活性的蛋白能識別并結合磷酸化位點，產生近膜信號復合體，并傳導到下游產生級聯反應常常影響增殖、存活、分化、凋亡等。（一）受體酪氨酸激酶(RTK)介導的信號通路（二）RTK下游信號轉導分子的基本信號模塊細胞因子介導的信號轉導的核心反應-

蛋白質磷酸化通用反應模式（二）RTK下游信號轉導分子的基本信號模塊（三）近膜信號轉導復合體的組裝（四）EGFR與配體結合及激活（五）EGFR家族及信號傳遞模式EGFR(ErbB1),ErbB2/HER2/neu,ErbB3/HER3,ErbB4/HER4ErbB,isderivedfromthenameofaviraloncogenetowhichthesereceptorsarehomologous:ErythroblasticLeukemiaViralOncogene.EGF結合到EGFR導致受體二聚體化，激活內在的PTK(tyrosine)活性從而發生自主磷酸化募集細胞內信號分子到磷酸化位點形成信號復合體EGFRTyr磷酸化位點及其相互作用蛋白TKTKTKerbB1

HER1EGFRerbB2HER2neuerbB3HER3erbB4HER4Nospecific

ligands-

oftenactsas

dimerpartnerHeregulinsNRG2NRG3Heregulinsβ-cellulinEGF,TGFa,

bCellulinAmphiregulin,HB-EGFHumanEpidermalGrowthFactorReceptorFamily

TKIntracellularDomainTransmembraneDomainExtracellularDomainEGFRStructureTKTKTKTKerbB1

HER1EGFRerbB2HER2neuerbB3HER3erbB4HER4EGFRHomoDimerisationEGFRStimulation&dimerizationTKTKTKerbB1

HER1EGFRerbB2HER2neuerbB3HER3erbB4HER4HeteroDimerisationRiskforcancerEGFRstimulationcont…TKEGFRFunctioninNormalCellTKATPATPCellProliferationAntiapoptosisAngiogenesisGeneTranscriptionCellCycleProgression+TKTKEGFRsignaltransductionintumourcellsSurvival

(anti-apoptosis)PI3-KSTAT3AKTPTENMEKGenetranscriptionMAPKProliferation/

maturationChemotherapy/

radiotherapy

resistanceAngiogenesisMetastasispYpYRASRAFSOSGRB2pYG1SMG2OthermechanismsofEGFRstimulationThroughGPCRactivationThroughCa2+DependentpathwayThroughSteroidhormonereceptorMMPαβγSrcRasMAPKCa++PPerbBLigandGeneTranscription+++HB-EGFSteroidhormoneSteroidhormonereceptorGproteinBreast14%-91%Colon25%-77%LungCancer40%-80%(Nonsmallcell)Ovarian35%-70%Pancreatic30%-50%Head&Neck80%-95%EGFRExpressionRateTumorTheabnormalexpressionofEGFRintumorTKTKTKTKStrategiestoinhibitEGFRsignaling----EGFRtyrosine

kinaseinhibitorsAnti-EGFRmAbsAnti-ligand

mAbsBispecific

AbsImmuneeffectorcellATPDrugsdevelopmentGefitinibErlotinibHighlyselective,potent&reversibleEGFRTyrosineKinaseInhibitorCetuximab–MonoclonalAntiEGFRantibodyachimeric(mouse/human)monoclonalantibodyTrastuzumab(marketedasHerceptin)H447MDX210BispecificAntiEGFRantibodylinkedtoAntiCD64EGFR靶向藥物敏感性評估Gefitinib藥物敏感性與腫瘤細胞EGFRmutation相關delE746-A750L858RGefitinib藥物敏感性與腫瘤細胞EGFR家族蛋白表達水平相關肺癌細胞系乳腺癌細胞系上皮癌Gefitinib藥物敏感性與腫瘤細胞oncogeneaddictionAchilles’sheelGefitinib藥物敏感性與腫瘤細胞oncogeneaddiction是指癌癥細胞的生存特異性地依賴某個癌基因，因此對其抑制劑異常易感。

inwhichtumorcellsbecomereliantontheactivityofaparticularoncogeneanddieonceitsactivityisinhibited.ThisdefinitionwasfirstintroducedbyBernardWeinsteinin2000,withparticularreferencetotheobservationthatsomecyclinD-overexpressingcancersreversetheirmalignantphenotypeuponcyclin-DdepletionbymeansofRNAinterference(RNAi;Weinstein,2000;Weinstein,2002).已發現的具有oncogeneaddiction的分子有：

Myc/Ras/ABL/HER2/EGFRA‘geneticstreamlining’‘theory

B‘oncogenicshock’model

C‘syntheticlethal’model信號轉導的基本動態過程P五、受體酪氨酸激酶（RTK）活性衰減及終止是信號轉導中重要的反饋調節過程僅需少量的信號分子能產生顯著表型效應信號來源多種多樣、細胞內參與轉導的分子多種多樣（ligand、receptor、secondmessenger…）貫穿細胞生長、分化、衰老、死亡可通過信號轉導模塊（級聯反應）迅速放大信號，產生快速效應，影響細胞廣泛生理生化及表型改變，包括基因表達模式和水平信號轉導的特異性和網絡信號產生的起始活性能夠在較短時間內通過負反饋機制得以回復。六、信號轉導的基本特征七、信號轉導模塊的特異性和保守性MAPK（mitogen-activatedproteinkinases）MAPK信號轉導模塊具有特異性和保守性信號轉導與腫瘤一、編碼信號蛋白的原癌基因Growthfactor

PDGF---v-sis

Receptortyrosinekinase

EGFR---erb-B

Serine/ThreonineKinases

c-Rafakt

Non-receptorTyrosineKinasesrcablv-src

smallGproteins

K-Ras,

N-Ras

,H-Ras---v-ki-ras

Transcriptionfacors

c-mycbeta-cateninfos

jun（一）ConstitutivelyActiveCytoplasmic

ProteinKinasev-Src（二）FamilyofEpidermalGrowthFactorReceptors

在多種腫瘤中發生Mutation：Glioblastomas、Squamouscellcarcinomas、Breast&OvarianCancers(ERB-B2,alsoknownasNeu-2)點突變Approximately10%ofpatientswithNSCLCintheUSand35%inEastAsiahavetumorassociated

EGFR

mutations

缺失突變CancertypeNameDomainaffectedMutationtypeBiochemicaltraitsReferenceGBMEGFRvIExtracellularDeletionND[34]EGFRvIIExtracellularDeletionND[28]

[104]EGFRvIIIaExtracellularDeletionBasaldimerformation,basalkinaseactivity[20],

[28],[34]

[38]EGFRvIVCarboxyltailDeletionPredictedbasalkinaseactivity[20],

[28],[30]

[31]EGFRvVCarboxyltailDeletionND[20]

and

[28]EGFRTDMKinaseDuplicationBasalkinaseactivity,escapesdownregulation[28]

and

[32]EGFR在成膠質細胞瘤glioblastoma發生的突變類型EGFR在非小細胞肺癌NSCLC發生的突變類型NSCLC746-759bKinaseDeletionBasalkinaseactivity[105]

and

[106]L858RcKinase–activationloopPointmutationBasalkinaseactivity[105]

and

[106]G719SccKinase–nucleotide-bindingloopPointmutationBasalkinaseactivity[105]

and

[106]T790MKinasePointmutationConfersreversibleTKIresistance,increasesbasalactivity[76]D770InsNPGKinaseInsertionBasalkinaseactivity,confersreversibleTKIresistance[106]NSCLC中EGFR突變主要集中于外顯子18-21，對于TKI敏感GrowthFactorReceptorMutationEGFR-VariantIIIEGFR–WildTypeNoextracellulardomainPresentLigandcannotbindCanbindTKconstitutivelyactiveTKactivatedbyligandbindingCannotdimeriseCandimeriseNotfoundinnormalcellsFoundnormallyMorepropensityforcancerUpregulationleadstocancerHowEGFRvariantdiffersfromthewildtypeTranslocationalActivationTrkA突變、易位：結腸癌，AML（AcuteMyeloidLeukemis），

乳頭狀甲狀腺癌

TranslocationandBcr-AblfusioninCMLTranslocationandBcr-AblfusioninCML原癌基因激活方式點突變(mutation)k-ras缺失(deletion)srcegfr

擴增(amplification)c-myc易位(translocation)abltrkA腫瘤發生及惡性演化不同階段的信號分子依賴性差異乳腺癌ER依賴性及非依賴性tamoxifen

(Nolvadex?),用于封閉ER，作為ER的選擇性調節子；aromataseinhibitor（AIs），直接抑制ER合成過程的最后一步，從而減少ER表達前提條件是乳腺癌顯示ER+HER2（EGFR）antibody的應用是基于HER2的擴增及過表達在乳腺癌發生中的作用可作為設計抗腫瘤藥物靶點的信號蛋白可作為設計抗腫瘤藥物靶點的信號蛋白STI-571againstBcr-AblRas信號通路與腫瘤GTPBindingProteinsTwoBroadGroupsGProteinsRasSuperfamilyTheyaremolecularswitchesthatregulatenumerousphysiologicprocesses.Twostates:OnwhenboundtoGTPOffwhenboundtoGDPRas家族蛋白Rap2的結構域示意圖，摘自沈春雯論文Rassubfamily:H-Ras、K-Ras、N-RasRap1a,Rap1b,Rap2aRap2b,Rap2cRas信號通路NormalRegulationbyRasProteinsMitogenicSignalingDifferentiationCytoskeletonOrganizationNuclearFunctionsMembrane&ProteinTraffickingRasact