生长因子及其受体

生长因子及其受体（growth factor and receptor）对肿瘤的发生、发展起着十分重要的作用。近年来，随着基因重组技术和蛋白质工程技术的完善和发展，一类可促进新生血管生成的蛋白多肽被相继发现，它们被统称为血管生成因子（AF），已被分离纯化和克隆的有：成纤维细胞生长因子（FGF）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF）、肿瘤坏死因子（TNF）和血管生成素（ANG）等，它们对于正常生理性血管生成和异常性血管形成都有着重要的调节作用。

1．表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）　1962年，柯恩博士在一次实验中偶然发现了EGF，它是一种广泛存在于人或其他动物的分泌物和体液（如汗液、唾液、胃肠道分泌液）中的小分子多肽，极微量即能强烈刺激上皮细胞、肝细胞、成纤维细胞的生长、抑制衰老基因的出现，延缓表皮衰老，使肌肤的各组织成分达到一个最佳的生理状态。此外，它还能刺激细胞外一些大分子的合成与分泌，滋润皮肤，是决定肌肤活力和健康的源泉。这项发明揭开了皮肤生长、衰老及其生理变化的秘密，开创了全新生命科学领域。柯恩博士因此荣获了1986年的诺贝尔奖。EGF的分子量为6kDa，3个二硫键结构使之具有高度的热稳定性。由于EGF能刺激和维持许多细胞类型增生，参与肿瘤的形成，在肿瘤的发生过程中起着促进的作用。

2．表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）　1984年，Downward发现EGFR，EGFR的基因定位于第7号染色体，编码产物为p170的糖蛋白，属于受体型酪氨酸蛋白激酶，能够与EGF及其他配基结合。当机体发生肿瘤时，往往发现EGFR的表达高。EGFR是一个复杂的蛋白分子，它具有能和EGF相连的细胞外区域、一个使该受体固定于细胞质膜上的跨膜部分，一个包含ATP结合位点和呈酪氨酸转氨酶激酶活性的内部区域。实际上EGFR是一个家族，有EGFR、ErbB-2、ErbB4等成员。EGFR存在于乳腺、子宫和卵巢的肿瘤中，可以通过配体竞争分析方法进行检测，同时检测特异性结合能力和EGF亲和力。受体功能不正常会误导细胞，使细胞误以为自己身处生长因子的环境之中，而实际上没有生长因子的存在，这时细胞也会不停生长。受体功能受损的情况至少有两种：编码生长因子受体的基因发生突变，改变受体分子的形状和结构，变形后的受体分子即使没有碰上任何生长因子，它也会向细胞释放出一股稳定的生长刺激信号流。例如，有些乳腺癌细胞能制造出一个截短了的EGF受体，该受体没有遇到EGF时照样能促使细胞生长，此其一；其二是有些癌细胞的受体分子异常多，当细胞表面的受体分子异常密集时，它们会聚集起来，自发释放信号。这种方法对于促使细胞繁殖异常有效。例如，在乳腺癌细胞上EGF受体和另一种叫做erbB-2／neu的亲缘受体表达水平异常高时，这些细胞就会肆意生长，以致非常难治。神经纤维瘤病（脑瘤的一种）和胃癌的EGF受体也有高表达，它们同样会诱发细胞癌性生长。

乳腺癌活检标本中EGFR的高表达，与较短的无症状期以及病人总存活率的下降密切相关。和类固醇性激素受体相反，乳腺癌活检样本中高水平的EGFR提示预后不良。EGFR作为预后因子和预测试验，针对EGFR阳性乳腺癌的治疗新药，显示出EGFR越来越高的价值。EGFR的单克隆抗体Phospho-EGFR（pY1086）抗体，已由我国宜康（杭州）生物技术有限公司制成。

3．表皮生长因子受体-2（epidermal growth factor receptor-2，Her-2／neu）　Her-2／neu又称CerbB-2，为一种原癌基因，在20%～30%乳腺癌中高表达，Her-2高表达病人对内分泌治疗不敏感，易复发，易转移。在卵巢癌也有高表达，且提示预后不良（详见本章第十节）。CerbB-2除了用于诊断，也用于治疗，现用的抗癌基因药物Herceptin，就是CerbB-2的单克隆抗体，若患者CerbB-2阴性，则不宜用Herceptin。

4．血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）　VEGF是一组生长因子，包括血管内皮生长因子A、B、C及胎盘生长因子等，能促进新血管的形成和发育。在创伤愈合、慢性炎症、肿瘤的血管增生中起着重要作用。血管内皮生长因子C对淋巴管内皮的增生具有特异性。

血管形成在肿瘤生长、浸润、转移中起关键作用，受到一系列促进和抑制因子的调节，其中最重要的促进因子之一就是肿瘤细胞在生长过程中分泌的VEGF。当VEGF与受体结合后，可以刺激血管内皮细胞增殖，促进血管形成，并增加血管通透性，这样肿瘤细胞可以获得充分的营养而迅速增殖，调控肿瘤的血管形成，新生血管的结构和功能异常，也有利于肿瘤细胞逃逸、转移。具有血管生成能力的肿瘤细胞更易在转移灶处存活和发展。

VEGF的一个重要特性是抑制内皮细胞凋亡。VEGF激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）信号途径，丝氨酸苏氨酸蛋白激酶（Akt）活化后，可诱导抗凋亡蛋白的表达上调，并且可激活依赖Akt的内皮氧化亚氮（NO）合成酶，使NO合成增加。PI3K／Akt途径也能上调生存素（survivin）的基因转录，生存素是依赖PI3K／Akt的抗凋亡蛋白，主要抑制caspase（半胱天冬氨酸蛋白酶，凋亡抑制因子）3、7的活性，阻断细胞的凋亡过程。VEGF对体积超过2mm的实体瘤的快速生长发挥的作用更为明显。VEGF水平与肿瘤临床分期、局部侵袭深度、淋巴结转移及远处转移均有密切关系，高水平VEGF患者对化疗不敏感，复发率高，生存期短，生存率低。不少作者认为血清VEGF可成为预测复发、转移及预后有价值的独立因素。

VEGF主要由肿瘤细胞产生，小部分来自细胞间质，它是独立预后指标，与年龄、绝经状态无关，与ER、PR呈负相关，高表达者易转移复发，预后不良，且内分泌治疗和化疗的效果差。目前对VEGF高表达者联合应用抗血管生成治疗，如利用VEGF单抗阻断其与受体结合；或用重组VEGF与VEGF竞争受体；或将VEGF与小分子毒性物质结合，利用反义核酸技术抑制VEGF表达等，都是当前的热点。

TNP470是第一个进入临床试验的抑制血管药物，它对内皮细胞增殖和新生血管形成都具有强烈抑制作用，它与吉西他滨或顺铂联合使用，Ⅲ期临床用于宫颈癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌和肺癌等实体瘤的治疗，显示出了明显的抗肿瘤活性。

内源性血管生成抑制因子：血管抑素（angiostatin）和内皮抑素（endostatin）都对小鼠肿瘤新生血管生成有强烈抑制作用，且没有发现耐药现象，联合使用这两种抑制因子可以彻底根除小鼠体内的移植瘤，但临床有待进一步验证。

5．血管内皮细胞生成因子受体（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）VEGFR是一类重要的酪氨酸激酶，许多研究表明，其信号转导途径失调在肿瘤的发生、生长和转移中有重要作用。VEGFR家族成员主要有VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR／Flt-1）和VEGFR-3（Flt-4）。VEGF通过与两种跨内皮细胞膜受体结合发挥生物学功能。

VEGF与VEGFR是肿瘤治疗的重要靶点，根据干预环节的不同，抗血管生成药分为五类：①抑制内皮细胞增生或迁移，如烟曲霉素醇、沙利度胺（反应停）、恩度（Endostatin）等；②阻止血管细胞外基质降解，如基质金属蛋白酶抑制剂BB-94、BB-2516等；③抑制VEGF和（或）VEGFR的产生，如抗VEGF抗体2C3等；④干扰VEGF和VEGFR的相互作用，如VEGFR选择性抑制剂SU1498、ZD6474等；⑤抑制细胞内信号转导分子从而阻断VEGF（VEGFR）信号通路，如胞内信号转导分子PI3K抑制剂LY94002等。此外，如血管紧张素转换酶抑制剂培哚普利，是临床上广泛应用的降压药，动物实验结果显示它能降低VEGF mRNA的表达，抑制内皮细胞管状形成，显著性抑制肿瘤血管生成。抗血管生成药物具有作用迅速、疗效高、副作用小、一般不易产生耐药性等优点，是近年来抗肿瘤研究的热点。在肝癌（HCC），血管生成无论发生在早期或进展期均起重要作用，所以VEGF（VEGFR）是肝癌治疗的重要靶点。有报道，应用抗VEGF抗体贝伐单抗（bevacizumab）治疗不能手术的晚期HCC已取得良好的疗效。

6．血小板源生长因子受体（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR）　PDGFR是一组密切相关的多肽，由α和β两个链构成的二聚体，AA、AB、BB三种形式均具有生物活性。PDGFR的α、β链分别与细胞的α、β受体结合而发挥作用。PDGFR储存于血小板的α颗粒内，血小板激活时被释放。此外，巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞及很多肿瘤细胞均可产生。血小板源生长因子具有刺激平滑肌细胞、成纤维细胞和单核细胞的增生、分裂和运动。

PDGFR主要存在于成纤维细胞、平滑肌细胞中，但也同时在肾、睾丸、脑中表达。PDGFR与肿瘤发生密切的关系，在大多数胶质母细胞瘤中，存在着PDGF及其受体形成的自分泌环路，这一环路与肿瘤的发生、发展有着极其密切的关系。另外，相似的环路也在黑色素瘤、脑膜瘤、神经内分泌肿瘤、卵巢癌、前列腺癌、肺癌和胰腺癌中存在。此外，PDGFR的酪氨酸激酶区和Tel基因发生T（512）染色体易位，形成融合蛋白Tel-PDGFR，在慢性粒性单核细胞白血病患者的细胞中大量表达。

一种选择性地抑制少数相关的酪氨酸激酶，包括c-Kit、Bcr-Abl和血小板来源的生长因子（PDGF）受体的药物格列卫，已应用于临床。

7．成纤维母细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）　FGF是一组生长因子，其中酸性纤维母细胞生长因子和碱性纤维母细胞生长因子的结构和功能均已清楚。FGF由多种正常和转化的细胞产生，释放出的FGF与细胞外基质内的硫酸乙酰肝素结合而储存起来，因此细胞外基质是FGF的储存库。FGF在创伤愈合、慢性炎症中，对新生血管的形成、成纤维细胞、上皮细胞、血管内皮细胞的分裂、移动具有刺激作用，对胚胎骨骼肌的发育，肺的成熟过程起调控作用。

8．成纤维细胞生长因子受体（fibroblast growth factor receptor，FGFR）　FGFR家族成员包括FGFR1（flg）、FGFR2（bek）、FGF3R、FGFR4。这一家族的受体在细胞外存在着3个免疫球蛋白样的结构域和一段酸性残基序列，在胞内酪氨酸激酶区则含有一段亲水内含子。FGFR的配体为成纤维细胞生长因子。FGF只有在辅助分子肝素硫酸糖蛋白的协同作用下，才能与FGFR起作用。FGF与FGFR以22形成二聚体，每个FGF与其中一个受体的D2、D3区相互结合的同时，还与另一受体的D2区结合，以促进配受体复合物的稳定。FGFs主要由中胚层来源的细胞产生，有强烈促进增殖和分化的作用，对内皮细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞等均有很强的促进有丝分裂作用。体内外实验均表明它具有促血管生成的作用。FGF在血管生成的作用包括：①促进血管内皮细胞的增殖和迁移；②加速具有降解基膜作用的蛋白激酶释放；③促进内皮细胞形成管状结构。此外，FGF还与肿瘤细胞的迁移有关。FGFRs在内皮细胞和多种肿瘤细胞中均有表达。

9．胰岛素受体（insulin receptor，INSR）　INSR也是一个家族，其成员包括胰岛素受体的相关性受体（IRR）3个成员。这些亚家族的受体由2个亚基包含1个半胱氨酸丰富区，且提供了生长因子结合部位，而亚基则提供了跨膜区和胞内的酪氨酸激酶区。IGF1R位于人第15号染色体的长臂（15q25-q26），包括一个130kDa的α亚基和一个95kDa的β亚基。由1　367个氨基酸组成，979～1254位属于蛋白激酶区。IGF1R（胰岛素样生长因子受体）能与胰岛素样生长因子-1（IGF-I）和胰岛素样生长因子-2（IGF-Ⅱ）结合以提高的亲和力，IGF1R也可以和胰岛素结合，不过亲和力低了100倍。IGF-I、IGF-Ⅱ对乳腺癌、头颈部癌、结肠癌和肺癌等多种肿瘤有促进增殖和抑制凋亡的作用。IGF1R在乳腺癌、头颈部癌中高表达，且对乳腺癌的病理过程有很大的影响。此外，IGF1R与眼底色素膜的黑色素瘤的转移密切相关，是这类肿瘤转移的预示因子。

10．肝细胞生长因子（hepatocellular growth factor，HGF）　HGF又名分散因子（scatter factor，SF），为新发现的TM，也是重要的肝再生介质之一。据日本学者报道，血清HGF水平反映了慢性丙型肝炎与肝硬化患者的肝脏肿瘤发生状态。因此，检测血清HGF浓度是诊断HCC有效的肿瘤标志物之一。血清HGF浓度升高伴随着HCC累及区域的增多。HGF浓度高的患者的HCC累积发病率显著高于低HGF浓度的患者。多变量分析显示，血清高HGF浓度是发生HCC的最重要危险因素。HGF的更大意义在于其相应的受体。血清HGF水平明显增高提示肿瘤组织本身c-Met蛋白高表达，还可用于小肝癌切除术后早期复发的监控。

11．肝细胞生长因子受体（hepatocyte growth factor receptor，HGFR）　HGFR也是一个家族，其成员包括Met／HGFR和RON／MSPR（Met、RON均为基因）。这一家族的受体以一种异二聚体的形式存在，包括α、β2个亚基，2个亚基以二硫键相连，α亚基位于胞膜外，β亚基伸入胞膜内，且含有1个酪氨酸激酶区。Met位于人第7号染色体的长臂（7q31），包括1个50kDa的α亚基和1个145kDa的β亚基。由1　408个氨基酸组成，1096～1355位属于酪氨酸激酶区。肝细胞生长因子（HGF）是Met的配体。Met与HGF／SF在乳腺癌、结肠癌、胃癌、前列腺癌等多种肿瘤中共表达，Met的高表达、HGF／SF的上调与这些肿瘤的转移和复发密切相关，已有的研究表明，Met极有可能成为诊断肿瘤转移和评价预后反应的重要指标。进一步分子机制研究表明，HGF／SF能够诱导β-连环蛋白的酪氨酸磷酸化，融化肿瘤细胞间的黏附，从而促进细胞运动。HGF／SF还可以诱导尿激酶及其受体的表达，从而激活蛋白磷信号途径，引起胞外基质的降解。蛋白酶降解胞外基质，破坏细胞黏附，提高细胞运动性是肿瘤细胞侵袭的关键。此外，Met的GOF点突变与肾癌的发生发展密切相关。

HGF与其受体c-Met的结合后，通过系列的信息转导通路，同细胞的生长、分化、血管生成等密切相关，对肝癌的产生与进展均起作用，可望成为肝癌治疗的有效靶点。现在已有一些该靶点的抑制剂、拮抗剂，如：①NK4，为HGF截短的内源性片段，可与c-Met结合，却不能使之活化，从而拮抗HGF／c-Met的相互作用，抑制肿瘤细胞的侵袭和转移；②小分子c-Met选择性抑制剂，如k252a、PHA-665752、SU11274等；③T101为一种维A酸衍生物，主要与维A酸受体结合，可下调c-Met蛋白的表达，抑制HGF诱导的侵袭，并能通过抑制AP1的活性，抑制肝癌细胞的肝内扩散及其他类型癌症的肝转移，临床试验显示它是一种疗效好、毒性较小的药物，有可能成为一种新型的抗原发性和继发性肝癌药物。

12．Tie家族　Tie家族包括Tie1和Tie2（Tek）2个成员。Tie家族成员都有2个胞外的免疫球蛋白样结构域和1个胞内的酪氨酸酶活性区域。Tie2位于人第9染色体的短臂（9p21），由1　124个氨基酸组成，814～1096位属于蛋白激酶区；Tie1位于人第1号染色体的短臂（1p34-p33），由1　138个氨基酸组成，839～1118位属于蛋白激酶区。Tie2受体的专一配体主要为Angiopietin（Ang）家族成员，包括Ang1、Ang　2、Ang3、Ang4。Ang1和Ang2都可以与Tie2结合，但只有Ang1可以磷酸化激活Tie2，Ang　2则是Tie2受体的拮抗剂，有关Ang3、Ang4的研究刚刚开始，Ang4的作用可能与Ang1相似。Tie1的配体目前尚不清楚。

Tie家族主要在内皮细胞中表达，胎儿时期所有的内皮细胞中均可能检测到Tie1和Tie2的表达，而在成人组织的内皮细胞中，主要只检测到Tie2的表达，而Tie1仅发现在部分血管内皮细胞中有表达。另外，在毛细血管母细胞瘤、血管内皮细胞瘤和胃腺癌细胞中发现Tie高表达。与VEGFR家族成员类似，Tie家族成员对肿瘤新血管生成有重要促进作用。基因剔除的小鼠研究发现，在Tie2缺失的小鼠中，内皮细胞数量正常，集成管腔，但由于缺乏外周内皮细胞，血管幼稚，呈散在排列，无法形成网络样分支。同时内皮细胞呈圆形，与周围基质连接疏松，说明Tie2参与构建血管非内皮细胞的部分，使得血管结构得以定型；而Tie1缺失的小鼠，可延至出生后死亡，镜下发现血管出血、水肿，提示Tie1参与调控微血管液体交换及血流动力学过程。

13．SRC家族　SRC家族已经鉴定的成员有Fgr、Fyn、Sre、Yes、BIK、Hck、Lck、Lyn。家族中的许多成员有组织分布特异性，并在特定的造血细胞中表达，只有Fyn、Sre、Yes普遍表达。SRC家族蛋白的高表达与相当多肿瘤疾病有关，与生长因子有协同作用，具有癌基因活性。Sre家族激酶的结构在很大程度上具有相似性，有相同的结构域和调节机制。它们含有一个或者多个氨基端的酰基化位点（膜定位所需的），一个独特的结构域、SH3结构域、SH2结构域、催化结构域和羧基末端Tyr529（抑制位）。SRC家族在生长因子诱导的胞内反应中起着重要作用，包括增殖、存活、粘连和迁移。许多直接的证据证明c-Src与人类癌症密切相关，如乳腺癌、肝癌和结肠癌等。在恶性肿瘤细胞中c-Src大量聚集在核周围，而在正常的细胞内c-Src相对均匀的散布于细胞质内。已发现c-Src在结肠癌中活性极高，尤其是在肿瘤转移到肝脏后。与正常乳腺组织相比，c-Src在人乳腺癌中的活性提高了4～30倍，同时c-Src蛋白表达量也相应增加。

14．ABL家族　ABL家族包括2个成员：Ab1和Arg。Ab1基因位于9号染色体长臂（9q34．1），编码145-KD的Ab1蛋白。c-Ab1蛋白是有酪氨酸激酶活性的复合物，有抑制细胞生长的作用。已知有两类c-Ab1，由2个不同的启动子P1和P2分别控制，对外元进行不同的剪接，形成两个不同的Ab1蛋白，分别为c-Ab1Ia和1b。c-Ab1主要位于细胞核，靠其C端的核定位信号（NLS）定位，当蛋白高表达时也可以在细胞质中发现。细胞分裂时，周期依赖蛋白激酶1（cdk1）或蛋白激酶C（PKC）磷酸化其C端的DNA结合区域，阻止其与DNA的结合。c-Ab1随着细胞周期进行磷酸化和去磷酸化，但其特异性磷酸化的靶蛋白现在还没有得到。除了单倍体生殖细胞外，c-Ab1在造血组织和其他组织中有广泛表达。高表达c-Ab1会诱导p21的表达，下调cdk2，引起细胞周期停滞。费城染色体（Philadelphia chromosome，Ph＇c）是迄今发现的首例染色体异常，与特殊类型的白血病紧密相关。Bcr-Ab1融合蛋白在慢性粒细胞白血病（CML）患者体内普遍表达，CML患者的Bcr-Ab1融合蛋白的分子量大约为210kDa。P210Bcr-Ab1融合蛋白对CML的恶性转化具有关键作用。

15．JAK（Jamus Kinase）家族　JAK在细胞因子信号转导的初始步骤中起着至关紧要的作用。JAK家族包括4个成员：TYK2、JAK1、JAK2、JAK3，它们分别处于3个染色体簇中，分子量介于110～140kDa。编码JAK1的基因位于人1号染色体短臂（1p31．1），JAK2在9号染色体（9p24），JAK3和TYK2位于19号染色体短臂（分别是19p13．1和19p13．2）。TYK2、JAK1、JAK2表达普遍，而JAK3的表达主要局限于造血细胞。JAKs的氨基酸序列排列提示了它们拥有7个高度保守的结构域（JH1～JH7）。JAK家族成员有2个独特的性质：第一，肽链C端有一前一后两个激酶和激酶样的组件（JH1、JH2）。第二，JAK肽链N端区域（JH7～JH3）与其他10个非受体酪氨酸、激酶家族成员之间没有显示同源性。JAK与少数几种人类白血病密切相关，另外，在几种恶性肿瘤发现它的下游底物Stat3和Stat5都处于磷酸化的活化状态。

16．FAK家族　FAK即黏着斑激酶。FAK家族除了FAK外，成员还有Pyk2（CAKβ／RAFTK／cadTK／FAK2）。FAK基因位于8号染色体的长臂（8q24-qter），Pyk2位于8号染色体的短臂（8p22-p11．2）。FAK是一类特殊的胞质内蛋白酪氨酸激酶家族，它没有SH2和SH3结构域，其黏着斑导向序列位于蛋白C端。FAK被认为可以调节细胞的形态和迁移、帮助细胞生长贴壁、将基因转录改变的信号传入细胞核。FAK在不同的组织中有表达，在恶性转移肿瘤中的表达特别高。FAK在不同肿瘤组织中的表达是不同的，在前列腺癌、乳腺癌、结肠癌、卵巢癌、口腔癌和甲状腺癌的发生过程中，FAK的表达均有提高。尤其是在乳腺癌和结肠癌组织中，FAK表达极高。铃蟾肽、肝细胞生长因子（HGF）、促乳素等可以刺激肿瘤细胞中FAK的表达。FAK不具有经典的癌蛋白功能，但它在整合素信号转导和整合素所参与肿瘤发展及转移进程中，都起着重要作用，这意味着FAK可能成为针对恶性细胞多元发展过程中的一个靶点。