抗EGFR单克隆抗体研究进展

1、抗EGFR单克隆抗体研究进展一、表皮生长因子受体及信号通路概述1.1表皮生长因子受体(EGFR)表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR)是原癌基因 C-erbB-1 (HER-1)的表达产物， EGFR 家族包括 EGFR、C-erbB-2(HER-2)、 C-erbB-3、C-erbB-4四个成员，均定位于细胞膜上。erbB-1广泛分布于除血管组 织外的上皮细胞膜上；erbB-2在正常人体腔上皮、腺上皮及胚胎中均有普遍的微 弱表达；erbB-3在除造血系统外的多数部位有表达；erbB-4在除肾小球及周围神 经外的所有成年组织均可检测到其

2、表达。EGFR可分为胞外区、跨膜区和胞内区3部分，其特点如下：胞外区由氨基 端的621个氨基酸构成，是配体结合区，对EGFR具有高度亲和力，对热量很稳 定。跨膜区由23个氨基酸残基构成螺旋状结构的疏水区，将受体固定于胞膜上。胞内区的542个氨基酸构成3个亚区：1.近膜亚区(约50个氨基酸)主要作为 PKC 和 erk/MAPK(extracellular signal-regulated kinase/mitogen activated protein kinase作用的负反馈区域；2随后的约250个氨基酸构成酪氨酸激酶亚区，包含 SH1和src同源物1的结合位点；3.碳端尾部的229个氨基酸

3、构成碳端亚区。迄今发现，EGFR共有6种配体：表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)、转化生长因子 A(TGFA)、amphiregui n、betacellui n(BTC)、hepari n-b in di ng EGF (HBEGF)和epiregulin(EPR)。EGFR与其配体的结合具有高亲和性、可饱和 性和特异性。1.2 EGFR激活及信号传导通路配体与受体结合后，引起受体的二聚化作用，形成同型或异型二聚体。二聚 化的受体发生交联磷酸化，即一个受体和另外一个受体上特定酪氨酸残基磷酸 化，激活胞内区的TK亚区，从而激发下一级信号传导。EGFR主要与

4、HER2形成二聚体。EGFR活化可分为3个步骤：(1)EGFR与配体结合后可导致受体形 成同源二聚体，也可与其他EGFR家族形成异源二聚体；(2)二聚体的形成促使 EGFR胞内区6个特异的受体酪氨酸残基磷酸化， 分别依次将外界各种信号转导 至胞内。主要通过两条途径将信号传递至细胞核，一条是RasRaf-MAPK途径；另一条是PI3K-PKG>IKK 途径；(3)当信号传导至细胞核后，引起核内 基因转录水平的增加，使细胞增殖、转化，使EGFR表达增加。EGFP TGF-alphaB etc匸:| liHbiibitiGn of 旳叩上口引才| Angiagenesis Migr弓tionA

5、dhEsJonIriHaisjoriEGFR激活及信号传导模式图研究表明在许多实体肿瘤中存在 EGFR的高表达或异常表达。EGFR与肿瘤 细胞的增殖、 血管生成、肿瘤侵袭、转移及细胞凋亡的抑制有关。 其可能机制有： EGFR 的高表达引起下游信号传导的增强； 突变型 EGFR 受体或配体表达的增加 导致 EGFR 的持续活化；自分泌环的作用增强；受体下调机制的破坏;异常信号传导通路的激活等。EGFR的过表达在恶性肿瘤的演进中起重要作用，胶质细胞、 肾癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌等组织中都有 EGFR的过表达。对胶质 细胞瘤的研究发现 EGFR 的高表达主要与其基因扩增有关。但有时 EGF

6、R 表达 水平的调节异常也存在于翻译及翻译后。EGFR在肿瘤中的高表达还可能与活化 后降解减少有关，一些研究指出 c-Src 可通过抑制受体泛素化和内吞作用而上调 EGFR水平。许多肿瘤中有突变型 EGFR存在，现已发现许多种 EGFR突变型。 突变型 EGFR 的作用可能包括：具有配体非依赖型受体的细胞持续活化；由于 EGFR 的某些结构域缺失而导致受体下调机制的破坏；异常信号传导通路的激 活；细胞凋亡的抑制等。突变体的产生是由于 EGFR 基因的缺失、突变和重排。 EGFR 的配体对细胞内信号传导有很大影响。 EGFR 的配体通过自分泌形式激活 EGFR 促进细胞增殖，他们的共表达往往预示

7、肿瘤预后不良，例如，在乳腺浸润 性导管癌的研究中发现，TGa与EGFR共表达，且这种共表达与病人的生存率 显著相关。Kopp等人对结/直肠癌的研究表明肿瘤的自分泌生长是 EGFR的过表 达及其配体表达共同作用的结果。此外，对 EGFR 与肿瘤的血管生成、高侵袭性及转移关系的研究发现 EGFR 可以通过 Ang-1 及 VEGF 等因子水平的调节而影响肿瘤血管生成。二、 抗 EGFR 单抗 随着对信号转导及其异常与肿瘤关系研究的不断深入，人们越来越认识到针 对信号转导异常环节进行肿瘤治疗的重要性及可行性， 从而提出了信号转导干预 治疗(in terfere nee therapy in sig

8、nal tran sductio n这一全新的概念。信号转导干预治 疗，即通过单克隆抗体、免疫毒素、酪氨酸激酶抑制剂、反义核苷酸、显性负性 突变体等物质， 针对信号转导通路中发生异常的环节来干预这种不正常的信号转 导，从而达到抑制肿瘤生长的目的。EGFR在许多肿瘤中的过表达和/或突变与许 多肿瘤发生发展及预后密切相关，为以 EGFR 为靶向的肿瘤治疗和针对 EGFR 信号转导通路的信号转导干预治疗提供了理论基础和实验依据。 目前最常见的治 疗方式是：1.单克隆抗体。与EGFR结合，竞争和阻断EGF、TGFx等配体的结 合，单克隆抗体也可与抗癌药物或毒素相偶联， 从而达到特异性抑制肿瘤生长之 目

9、的； 2.酪氨酸激酶抑制剂。 EGFR 酪氨酸激酶抑制剂可分为两大类：一类为非 特异性酪氨酸激酶抑制剂， 能抑制所有的酪氨酸激酶； 另一类为目前使用较多的 选择性EGFR酪氨酸激酶抑制剂，如吉非替尼和厄洛替尼等。EGFR单克隆抗体是与内源性配体竞争结合EGFR，通过抑制酪氨酸激酶的激活、促进EGFR内化等作用产生抗肿瘤效应。目前已有 3种抗EGFR单克隆 抗体上市，与其他化疗药相比，这些抗体作用特异性强，副作用小，在临床上取 得了较好的疗效。2.1爱必妥(Cetuximab,西妥昔单克隆抗体)Cetuximab (ERBITUX, IMC-C225 )是 2004年 2 月 FDA 批准上市的

10、抗 EGFR 人/鼠嵌合单克隆抗体。Cetuximab由鼠抗EGFR抗体的Fv区与人IGg1重链和k 轻链恒定区构成，分子量约为152 kD。Cetuximab与放疗结合用于治疗局部区域 性早期头颈部鳞状细胞癌( squamous cell carcinoma of the head and neck， SCCHN)，与伊立替康合用治疗EGFR阳性、伊立替康化疗无效的转移性结直肠癌。Cetuximab 特异性地与正常细胞和肿瘤细胞膜表面 EGFR 结合，竞争性抑制 EGF和TGF等配体与EGFR的结合。虽然cetuximab在体内抗肿瘤效应的机制并不明确，但体外分析和动物体内试验表明， cet

11、uximab 与 EGFR 结合阻断磷 酸化和与受体相关激酶的激活， 从而抑制细胞生长， 诱导凋亡， 减少基质金属蛋 白酶和血管上皮生长因子的产生。Cetuximab还可以使细胞膜表面的EGFR内化， 表达量下调； 增强肿瘤细胞对伊立替康等化疗药物和放疗的敏感性， 抗肿瘤效果 比单独使用化疗或放疗有所增强。动物体内体外试验表明， cetuximab 能够抑制 EGFR阳性肿瘤细胞的生长。也有文献报道，该抗体对EGFR阴性的直结肠癌患者有一定疗效。临床研究显示，EGFR阳性细胞的比例和密度与cetuximab的 疗效之间不存在联系。Cetuximab 单一给药或与化疗、放疗联合使用的人体药代动力

12、学都是非线性 的， SCCHN 和直结肠癌患者的 cetuximab 药代动力学非常相似的。临床研究显2示，在剂量20-400 mg/m范围内，药时曲线下面积(area under concentration curve, AUC)增加的幅度大于剂量成比例增加的幅度，当剂量大于200 L/ (h m)2时清除率基本保持不变。 Cetuximab 20 mg/m2，50 mg/m2和100 mg/m2剂量水平 的非房室模型分布容积与剂量无关，近似等于血浆容积 2-3 L/m2 。 200 mg/m2 和400 mg/m2的预计半衰期为7天，400 mg/m2时有药物蓄积的趋势。Cetuximab

13、 的清除与体表面积和体重成正比，在不同性别之间也有差异。单剂量 cetuximab 的消除半衰期由50 mg/m2的27.6小时增加到500 mg/m2的132小时。当剂量达 到260 mg/m2时，清除可达到90%,这一结果支持了每周250 mg/m2的推荐剂量。变态反应和皮肤毒性是 cetuximab 最常见的毒副作用，包括痤疮样红疹、皮 肤干燥龟裂和一些皮肤炎症。 由于 cetuximab 是人 /鼠嵌合单克隆抗体， 含有鼠源 性蛋白，所以存在着一定免疫原性。 在临床上发现， 有人抗人鼠嵌合抗体的产生， 因为产生抗 cetuximab 的抗体患者数量有限，并没有依据显示抗抗体的产生与 c

14、etuximab的安全性和抗肿瘤活性之间存在联系。2.2 PanitumumabPanitumumab(VEXTIBIX, ABX)是一种由 XenoMouse技术生产的完全人源IgG2抗EGFR单克隆抗体，无鼠源蛋白。Panitumumab于2006年9月被 FDA 批准上市， 与氟嘧啶、奥沙利铂和伊立替康合用或在化疗后用于治疗 EGFR 阳性的转移性直结肠癌。与其他抗 EGFR 抗体一样， panitumumab 的作用机制也是通过阻断 EGF 和 TGFa与肿瘤细胞上EGFR的结合，诱导EGFR的内化，进而消除EGFR介导的 细胞效应。在动物体内试验中，与其他抗EGFR抗体和治疗方法相比

15、，只有给与 panitumumab的动物在8个月后大部分都未出现肿瘤复发。有研究表明，无论是 高表达或低表达EGFR的肿瘤，panitumumab都能够有抑制其生长。在Eric等人的panitumumab的临床药研究中，当 panitumumab剂量分别为 1.0 mg/ (kg wk)， 1.5 mg/ (kg wk)， 2.0 mg/ (kg wk)，2.5 mg/ (kg wk)时，平 均血清Cmax为22卩g/ml42.2卩g/m70.1卩g/r和130卩g/m平均谷浓度Ctrough 为0.473卩g/ml9.69卩g/ml27.4卩g/n和48.4卩g/ml呈非线性增加。血浆清除

16、率(CL)随着剂量的增加减少，在2.5 mg/kg时panitumumab的CL为4.8 ml/(d kg)， 与通过网状内皮系统消除的人IgG抗体的CL范围1-4ml/ /dkg)很接近。皮疹通常是临床应用 panitumumab 最常见的不良反应，皮疹的发生率与 pan itumumab的剂量有关。患者中还出现轻微的虚弱、腹泻、恶心等症状，但与 剂量无关。与人鼠嵌合单抗 cetuximab 和其他 EGFR 靶向小分子药物不同的是， 即使在高剂量2.5 mg/ (kg wk),完全人源化的panitumumab没有出现过敏性不 良反应和人抗人抗体。2.3 泰欣生( Nimotuzomab)

17、Nimotuzomab (泰欣生，hR3)通用名为重组人源化抗人表皮生长因子受体单 克隆抗体， 2006 年 4 月获 SFDA 批准的我国第一个人源化单克隆抗体药物，与 放疗联合用于治疗EGFR阳性的川/W鼻咽癌。Nimotuzomab属于IgG1，分子量 为150 kD，是通过基因工程技术将鼠单克隆抗体(ior egf/r3 )的互补决定区移 植到人抗体骨架构成的抗 EGFR 单克隆抗体。与其他抗 EGFR 抗体不同的是， nimotuzomab 是由人胎盘纯化的高浓度 EGFR 免疫 BALB/c 小鼠表达的。Nimotuzomab具有与EGFR结合的高亲和力(Kd=10-9mol/L)

18、,体内外实验证 明 nimotuzomab 有抗细胞增殖和抗血管生成作用， 并且能够促进细胞调亡， 阻滞 细胞周期停留在 G1/S 期。用 99mTc 标记的 nimotuzomab 研究其在人体内的分布 时发现， nimotuzomab 在肝脏、心、肾、膀胱和脾有蓄积，其中肝脏的蓄积最显 著。除肾、膀胱和胃肠道外，各个器官对nimotuzomab的摄取量随着时间的延长 而降低，这是因为肾、膀胱和胃肠道是 nimotuzomab 的排泄器官。肿瘤对 nimotuzomab 的清除小于其他正常组织对 nimotuzomab 的清除，而肿瘤对 nimotuzomab的摄取量相对于其他器官较恒定，这

19、说明nimotuzomab对肿瘤的靶向性强，在肿瘤部位能达到高浓度产生抑制肿瘤的效应。一项nimotuzomab与化疗联合应用的1/ U期临床研究评价了 nimotuzomab的 安全性和临床疗效。 24 位患者 16.7%有完全反应， 20.8%病情稳定。所有患者的 生存时间的平均值 和 中位数 分 别为 16.76 和 14.77 个月。 值得一 提的是 nimotuzomab 对儿童和青少年神经胶质瘤也有一定疗效， 而且没有严重的毒副作 用。Crombet 等进行的小样本临床研究中，静脉滴注 50， 100， 200 和 400 mg 4 个剂量组的消除半衰期t1/2分别为62.91,

20、82.60, 302.95和304.51小时；总的 清除率分别为 1.08 ml(h kg)，0.67 ml(h kg)，0.34 ml/ (h kg)和 0.76 ml(h kg)； 中央室的表观分布容积分别为 2.3 ml，2.8 ml，4.2 ml，7.1 ml。用二室模型计算 参数显示nimotuzomab动力学行为为非线性。Nimotuzomab的AUC和t1/2 是 随着剂量的增加而增加，在 50 mg 和 200 mg 剂量之间清除率随抗体浓度增加而 减少。1/ U期临床研究中nimotuzomab的一般副作用为轻中度发烧、低血压、振颤、 肌肉酸痛和头痛。 和临床其他抗 EGFR

21、 抗体不同的是， 应用 nimotuzomab 很少出 现皮疹、皮炎等皮肤毒性 。临床应用高剂量 nimotuzomab 时有个别患者发生抗 独特型反应，产生抗nimotuzomab抗体，但并不加重nimotuzomab的毒性反应。 三、 抗 EGFR 抗体市场销售情况爱必妥的销售权由默克、施贵宝、礼来( Imclone 公司)拥有，目前是铂制剂 治疗无效的晚期转移复发结直肠癌的首选药物， 单独或联合伊立替康可以使晚期 结直肠癌患者无进展生存期和总生存期延长数月。爱必妥在国内的售价极为高 昂，每瓶约4700元，每周平均需要34瓶，尽管高昂的售价对爱必妥的销售造 成一定的影响，但 2008 年国

22、内样本医院销售额依然达到 9500 万元，而 2009 年 全球销售额接近 20 亿美元。Panitumumab是安进公司推出的全人源化单抗，2006年9月被批准上市，2009 年销售额达 2.33 亿美元。百泰药业的泰欣生（nimotuzomab）为2006年4月获SFDA批准的我国第一 个人源化单克隆抗体药物，2009年销售额达1.6亿人民币。四、国内外抗EGFR抗体研究进展抗体药物的开发是目前全球生物技术产业的热点，在生物制药领域占有极其 重要的地位，被认为是目前生物医药研发的主流方向之一。目前在世界销售额前 10位的生物药物中，抗体药物就占了 4个。抗EGFR（人表皮生长因子受体）单克

23、 隆抗体药物具有阻滞肿瘤细胞周期进程、加速肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成、 抑制肿瘤浸润和转移、增强放化疗效果等功能，作用机理清晰，因而在癌症治疗 方面备受关注。国内百泰药业将泰欣生推向市场取得巨大成功，同时中信国健的重组抗 EGFR人鼠嵌合单抗也处于II期临床阶段。已上市和正处于临床研究中的单克隆抗体，如下表:公司名称药品名称适应症目前所处状态Imclone 公司Erbitux?爱必妥?（西妥昔 单抗）转移性结直肠 癌已上市销售早期结直肠癌川期临床阶段非小细胞肺癌:川期临床阶段头颈部癌症FDA已批准未上 市胰腺癌:川期临床阶段IMC-11F8实体瘤I期临床阶段罗氏（基因泰克）RG7160 an ti-EGFR huMAb实体瘤I期临床阶段安进Vectibix（帕尼单 抗）结直肠癌已上市销售AMG 888（完全人 源单克隆 抗体抑制 人表皮生 长因子受体3I期临床阶段百泰生物药业泰欣生TM （h-R3, 尼妥珠单抗）治疗头颈部肿 瘤、鼻咽癌、胰 腺癌、乳腺癌、 神经胶质瘤、非 小细胞肺癌等 多种癌症已上市