馬云濤 綜述 陳安海 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，貴州 遵義 563000

由世界癌癥研究基金會(huì)(WCRF)最新數(shù)據(jù)表明，結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)目前被認(rèn)為是全球第三大常見腫瘤，也是癌癥死亡的第二大原因，并且CRC 年輕患者(50歲之前)發(fā)病率也在逐漸上升[1]。結(jié)直腸癌早期階段治療手段主要以手術(shù)切除為主，但是預(yù)后效果并不理想，并且有30%～50%的患者在術(shù)后會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移[2]，由于結(jié)直腸癌患者往往伴有其他系統(tǒng)疾病，其并發(fā)癥也可能會(huì)影響結(jié)直腸癌的治療選擇。大部分結(jié)直腸癌以腺癌為主，它是由結(jié)直腸的腺上皮細(xì)胞為來源逐步逐階段發(fā)展而來的惡性腫瘤，其他類型如鱗狀細(xì)胞癌、腺鱗癌、梭形細(xì)胞癌和未分化癌較為罕見[3]。結(jié)直腸癌的發(fā)展往往是正常結(jié)直腸黏膜組織經(jīng)由腺瘤息肉發(fā)展而來的，其過程涉及相關(guān)基因的改變以及微環(huán)境的變化，如免疫微環(huán)境和炎癥微環(huán)境，而含Src同源2 結(jié)構(gòu)域的蛋白酪氨酸磷酸酶2(Src homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase 2，SHP2)在其中發(fā)揮了不可或缺的作用，目前已有研究證實(shí)，在結(jié)直腸癌中，通過下調(diào)SHP2的表達(dá)能夠抑制腫瘤細(xì)胞增殖、分化，說明SHP2可以作為結(jié)直腸癌的有效治療靶點(diǎn)，因此本文將從SHP2在結(jié)直腸癌的治療策略及其臨床應(yīng)用前景方面進(jìn)行綜述。

1 SHP2的概述

1.1 SHP2的結(jié)構(gòu)與功能 SHP2由PTPN11基因編碼，其包含兩個(gè)N端Src同源2(SH2)結(jié)構(gòu)域(N-SH2、C-SH2)、C 端包含兩個(gè)酪氨酸磷酸化位點(diǎn)及一段脯氨酸富集序列以及一個(gè)酪氨酸磷酸酶催化區(qū)域(protein tyrosine phosphatase，PTP)[4]。C-SH2 結(jié) 構(gòu) 域 負(fù) 責(zé) 結(jié)合，不參與SHP2的激活，而N-SH2結(jié)構(gòu)域作為一個(gè)構(gòu)象開關(guān)，在SHP2 激活中起著核心作用。在正常狀態(tài)下，SHP2 蛋白的N-SH2 結(jié)構(gòu)域能夠與PTP 結(jié)構(gòu)域結(jié)合，阻斷其底物的進(jìn)入，從而導(dǎo)致PTP活性被抑制，在刺激狀態(tài)下，當(dāng)SH2 結(jié)構(gòu)域與特定的磷酸化酪氨酸基序進(jìn)行結(jié)合時(shí)，N-SH2區(qū)域則會(huì)與PTP區(qū)域解離，導(dǎo)致SHP2 的激活[5]。SHP2 作為一種磷酸酶(PTP)，與蛋白酪氨酸激酶(PTK)協(xié)同作用，在細(xì)胞增殖、分化和調(diào)節(jié)細(xì)胞酪氨酸磷酸化水平中發(fā)揮重要作用。SHP2在人體組織中廣泛表達(dá)，是免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞中多種信號(hào)通路的聚合節(jié)點(diǎn)，它是唯一一個(gè)被指定為“致癌基因”的PTP成員[6]，并且SHP2在炎癥和腫瘤發(fā)生的信號(hào)通路中起著決定性作用[7]。雖然PTPN11 在人類實(shí)體腫瘤中的突變頻率較低，但SHP2 在多種腫瘤中的致癌作用已被發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌組織中PTPN11 突變所致使的SHP2表達(dá)上調(diào)可能是促進(jìn)癌腫進(jìn)展的重要因素。

1.2 SHP2 抑制劑 目前，SHP2 抑制劑有兩種，包括非變構(gòu)抑制劑和變構(gòu)抑制劑，非變構(gòu)抑制劑可以特異性地和PTP 結(jié)構(gòu)域結(jié)合，而變構(gòu)抑制劑則是特異性地結(jié)合到PTP 催化裝置以外的區(qū)域，對(duì)SHP2 表現(xiàn)出更高的選擇性[8]。SHP2 變構(gòu)抑制劑近年來進(jìn)展迅速，高特異性和高效性的SHP2 變構(gòu)抑制劑還可以顯著促進(jìn)復(fù)雜細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的功能，并可在多種實(shí)體腫瘤中進(jìn)行臨床應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的SHP2 抑制劑在生物利用性和特異性方面較差，限制了其在臨床中的應(yīng)用；其次，SHP2 抑制劑由于其極性和離子官能團(tuán)的存在，會(huì)導(dǎo)致其口服藥物利用度和細(xì)胞滲透性不佳，從而使臨床治療受限，并且蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶高度保守化的催化位點(diǎn)使得研發(fā)選擇性的SHP2變構(gòu)抑制劑也具有較大的挑戰(zhàn)[9]。因此，開發(fā)出高特異性、耐受性好、細(xì)胞膜滲透性強(qiáng)的SHP2 變構(gòu)抑制劑是決定SHP2成為結(jié)直腸癌治療靶點(diǎn)的關(guān)鍵。

2 SHP2在微環(huán)境中的作用

2.1 SHP2在抗腫瘤免疫中的作用 從免疫學(xué)角度，腸道是全身最大的外周免疫器官，包含數(shù)量龐大的各類免疫細(xì)胞，如T 淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、固有淋巴細(xì)胞等[10-11]。并且相關(guān)研究表明，SHP2在調(diào)控腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞功能方面發(fā)揮著重要作用[12]。SHP2作為一個(gè)潛在的免疫調(diào)節(jié)靶點(diǎn)，是參與調(diào)節(jié)T 細(xì)胞激活的免疫抑制受體結(jié)合的關(guān)鍵機(jī)制，在T細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。CD4+T淋巴細(xì)胞根據(jù)其細(xì)胞因子分泌情況主要分為四個(gè)亞群，即Th1、Th2、Th17 和Treg，這四個(gè)亞群在腫瘤發(fā)展過程中發(fā)揮著不同的作用，其中Th1 細(xì)胞可以通過分泌IFN-γ和增強(qiáng)CTL功能來抑制腫瘤生長(zhǎng)[13-14]。2017年，Liu 等[15]研究了一種抗結(jié)直腸癌免疫治療的新策略，在CD4+T淋巴細(xì)胞中，SHP2的缺失可以導(dǎo)致Th1分化和IFN-γ產(chǎn)生增加，作為Th1 細(xì)胞分泌的主要細(xì)胞因子，IFN-γ在抗腫瘤免疫中起關(guān)鍵作用，并且IFN-γ的增加可以激活CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞，從而進(jìn)一步抑制結(jié)直腸癌的發(fā)生。該發(fā)現(xiàn)突出了SHP2 調(diào)節(jié)的T細(xì)胞分化在結(jié)直腸癌中的關(guān)鍵作用，并且對(duì)結(jié)直腸癌的治療具有重要的臨床意義。通過對(duì)腫瘤微環(huán)境的深入研究，人們提高了對(duì)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)在腫瘤功能中的認(rèn)識(shí)，由于腸道巨噬細(xì)胞被激活的發(fā)生率較高，因此腸道免疫系統(tǒng)作為強(qiáng)大的免疫抑制機(jī)制具有重要意義[16-17]。TAM 是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，其特點(diǎn)是高功能可塑性，通過從促腫瘤狀態(tài)到抗腫瘤狀態(tài)的極化，使得TAM 成為抗癌治療的可控靶點(diǎn)[18]。根據(jù)腫瘤微環(huán)境，巨噬細(xì)胞可分化為兩種不同的功能表型：M1 型(經(jīng)典激活) TAM 和M2 型(交替激活)TAM，M1 型TAM 是腫瘤抑制因子，而M2 型TAM 被認(rèn)為是腫瘤促進(jìn)劑[19]。因此，抑制TAM 極化為M2 表型或促進(jìn)TAM 極化為M1 表型可能是癌癥治療的目標(biāo)。2019年，Wang等[20]通過研究SHP2激活促進(jìn)TAM向M1 型極化，發(fā)現(xiàn)TAM 中SHP2 低表達(dá)的結(jié)直腸癌患者預(yù)后情況明顯低于TAM 中SHP2 高表達(dá)的患者，因此該研究為靶向SHP2的結(jié)直腸癌的治療提供了新的策略指導(dǎo)。此外，Xiao等[21]還發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞中SHP2的缺失會(huì)破壞IL-10-STAT3 信號(hào)通路，導(dǎo)致小鼠結(jié)腸癌的惡化。這些研究都表明了SHP2 是結(jié)直腸癌免疫治療中調(diào)節(jié)TAM功能的潛在靶點(diǎn)。

2.2 SHP2 在炎癥微環(huán)境中的作用 眾所周知，炎癥對(duì)癌癥的進(jìn)展有較大的影響，一些研究指出，近20%的癌癥與感染、刺激物或自身免疫性疾病引起的慢性炎癥有關(guān)[22]。并且SHP2 在炎癥性疾病的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用，特別是與癌癥相關(guān)的炎癥[23]。腫瘤炎癥微環(huán)境對(duì)腫瘤的治療和預(yù)后是復(fù)雜的,微環(huán)境中的炎癥細(xì)胞和炎癥因子可以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)[24]。與癌細(xì)胞相比，大部分參與癌癥相關(guān)炎癥的細(xì)胞類型在基因上都處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)[25]，因此作用于炎癥靶點(diǎn)是預(yù)防和治療癌癥的潛在治療策略。研究表明，慢性腸道炎癥與結(jié)直腸癌之間存在著緊密的關(guān)系[26]，巨噬細(xì)胞可以通過釋放大量的炎癥介質(zhì)，如TNF-α、IL-6 或IL-1b[27]，它們促進(jìn)炎癥性腸病(IBD)的發(fā)展，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致腸道癌的發(fā)生。由于共生細(xì)菌和脂多糖(LPS)的致敏作用是潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)生的原因之一[28]，研究發(fā)現(xiàn)LPS 可以通過巨噬細(xì)胞中的Toll 樣受體4(TLR4)信號(hào)通路來介導(dǎo)NO的釋放[29]，由于NO增加了SHP2 的硝化作用，從而可以提高對(duì)LPS 的敏感性，并導(dǎo)致TLR4-NF-κB 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的持續(xù)激活，最終惡化結(jié)腸炎的發(fā)展，從而加大了結(jié)直腸癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[30]。腸道上皮細(xì)胞由腸吸收細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞和腸內(nèi)分泌細(xì)胞組成，其中潘氏細(xì)胞分泌顆粒含有溶菌酶、防御素，能直接殺滅腸道微生物以維持微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，杯狀細(xì)胞能合成并分泌黏蛋白，形成黏膜屏障以保護(hù)腸上皮細(xì)胞[31]。Yamashita 等[32]研究發(fā)現(xiàn)小鼠的腸上皮細(xì)胞SHP2的缺失會(huì)導(dǎo)致杯狀細(xì)胞的數(shù)量明顯減少，并引發(fā)嚴(yán)重的腸炎，加大結(jié)直腸癌患病的風(fēng)險(xiǎn)，但是通過激活K-Ras能夠逆轉(zhuǎn)SHP2缺失所造成的結(jié)果，該研究說明了SHP2 在炎癥微環(huán)境的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用。

3 SHP2變構(gòu)抑制劑抗結(jié)直腸癌治療

結(jié)直腸癌的發(fā)病率及病死率在實(shí)體腫瘤中一直居高不下，而且大約有25%的患者會(huì)出現(xiàn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移，盡管目前使用傳統(tǒng)的抗表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)藥物(西妥昔單抗或帕尼單抗)或抗血管生成藥物(抗貝伐單抗或阿非利西普)聯(lián)合化療的標(biāo)準(zhǔn)治療，但由于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌固有的異質(zhì)性，其治療效果僅限于使用靶向藥物[33]，因此，開發(fā)出更高效、選擇性好、臨床應(yīng)用廣泛的抗結(jié)直腸癌藥物是目前研究的主要方向。隨著研究的深入，SHP2在免疫、炎癥和腫瘤中的作用將越來越明確，研發(fā)出SHP2 抑制劑治療結(jié)直腸癌具有重要意義。

受體酪氨酸激酶(RTK)信號(hào)的激活對(duì)于多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖具有重要的驅(qū)動(dòng)作用，而SHP2 作為促進(jìn)RTK信號(hào)持續(xù)活化的關(guān)鍵因子[34]，為抗腫瘤治療提供了重要的啟示。諾華公司開發(fā)了一種高效的、選擇性好和口服可利用的小分子SHP2 抑制劑——SHP099[35]，可直接變構(gòu)抑制SHP2 的活化，以此阻礙RTK 依賴性腫瘤細(xì)胞中MAPK 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和抑制細(xì)胞增殖，并且在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中SHP099 展示出了良好的變構(gòu)抑制效果，能有效抑制結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。SHP099 是第一個(gè)針對(duì)SHP2 有效的口服變構(gòu)蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)抑制劑的例子，為進(jìn)一步研究SHP2在腫瘤發(fā)生、RTK驅(qū)動(dòng)耐藥性和免疫調(diào)節(jié)等多方面功能提供了一種新的化學(xué)工具。

由于SHP2 是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的在致癌性KRAS 驅(qū)動(dòng)的腫瘤中發(fā)揮重要作用的致癌性酪氨酸磷酸酶[36]，因此SHP2 抑制劑在腫瘤治療中具有較大的潛力。2018 年，Nichols 等[37]研究出了一種有效的選擇性SHP2變構(gòu)抑制劑——RMC-4550，并使用該抑制劑來進(jìn)行RAS/MAPK 通路致癌突變體驅(qū)動(dòng)的結(jié)直腸癌小鼠，通過該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用RMC-4550 可以導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)抑制的情況隨劑量的增加得到好轉(zhuǎn)，甚至可觀察到腫瘤的消退，因此可以證明RMC-4550 是一種有效的、選擇性好的SHP2 變構(gòu)抑制劑。近年，Chen 等[38]合成了一種新型SHP2 非競(jìng)爭(zhēng)性變構(gòu)抑制劑——PCC0208023，通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，它能抑制人結(jié)直腸癌細(xì)胞KRAS 突變體的增殖，由于SHP2 對(duì)RAS/MAPK信號(hào)通路具有激活作用，從而促進(jìn)癌細(xì)胞存活和增殖，該SHP2 變構(gòu)抑制劑可通過降低KRAS 突變來抑制RAS/MAPK信號(hào)通路，最終發(fā)揮抗結(jié)直腸癌的作用。

4 總結(jié)

結(jié)直腸癌為威脅人類健康最常見的惡性腫瘤之一，SHP2 在抗結(jié)直腸癌治療中的作用越來越備受人們的關(guān)注。隨著腫瘤免疫治療的發(fā)展，免疫抑制受體的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)重要的研究方向，這為結(jié)直腸癌開辟了新的治療途徑。目前的研究表明，SHP2 是一個(gè)具有較大前景的癌癥治療靶點(diǎn)，考慮到SHP2 可以與多種免疫抑制受體結(jié)合，從而抑制免疫細(xì)胞的激活，這也說明了SHP2 抑制劑具有強(qiáng)大的抗腫瘤作用。另一方面，炎癥通常與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，而主導(dǎo)癌癥相關(guān)炎癥的細(xì)胞在基因上是相對(duì)穩(wěn)定的，不會(huì)迅速產(chǎn)生耐藥性，因此，SHP2 作為靶向炎癥治療成為了抗結(jié)直腸癌預(yù)防和治療的一個(gè)有力策略。鑒于SHP2作為一種抗結(jié)直腸癌治療的重要靶點(diǎn)，SHP2 變構(gòu)抑制劑的開發(fā)已經(jīng)引起了科學(xué)界學(xué)者的廣泛關(guān)注，盡管關(guān)于SHP2 的功能和作用仍有很多未知，且目前報(bào)道的大多有效的SHP2 抑制劑仍在早期臨床研究中，但是通過在不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境使用這些化合物來揭示SHP2的相關(guān)生物學(xué)功能、對(duì)臨床標(biāo)本進(jìn)行分析、加上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床前研究，從而深入了解SHP2 變構(gòu)抑制劑抗結(jié)直腸癌的療效，就能讓SHP2 變構(gòu)抑制劑有望成為有效的臨床抗腫瘤治療藥物，為癌癥生物學(xué)開辟新的視野，并提供了一個(gè)有力的治療工具，甚至可用于更多具有挑戰(zhàn)性的人類惡性腫瘤。