编码基因位于7号染色体短臂(7p12-14)上,由28个外显子组成,其经转录、翻译后生成的EGFR是一种具有酪氨酸激酶活性的跨膜糖蛋白,为人表皮生长因子受体家族成员之一。EGFR由胞外区、跨膜区及胞内区三部分组成,胞外区可与其配体结合,介导第一信号的传入,跨膜区将受体锚定在胞膜上,从而起到固定的作用,而胞内区具有酪氨酸激酶活性,可进一步活化下游信号通路。当表皮生长因子、转化生长因子等配体结合于EGFR的胞外区后形成二聚体,信号沿跨膜区传至胞内区,其内的酪氨酸激酶域活化,结合一个ATP后使其酪氨酸残基发生自身磷酸化,激活下游若干信号通路,如Ras/Raf/MAPK、PI3K-Akt通路等,从而进一步调控细胞增殖、凋亡等生物学行为,增强细胞的迁移能力。

目前发现存在EGFR突变的优势人群是不吸烟、患肺腺癌的亚洲女性,其突变率约为70%~80%进一步研究表明,EGFR突变主要位于外显子18-21,其中外显子19的缺失突变和外显子21的点突变(L858R)更为常见,两者发生率之和约占EGFR突变的90%左右由此可见,EGFR突变引起的酪氨酸激酶异常活化最终可导致细胞生物学行为失控,形成NSCLC。

2007年时Soda等从一例62岁肺腺癌患者中首次发现了EML4-ALK融合基因。为进一步证实该融合基因的致癌作用,他们将EML4-ALK 融合基因植入小鼠正常肺泡上皮细胞中,发现小鼠肺部很快长出了腺癌的小结节,从而验证了之前的猜测。已知EML4、ALK 这两个基因分别位于人类2号染色体的p21及p23带,相隔约12Mb距离。在病理情况下,EML4基因在不同位点发生断裂后调转方向,插入断裂位点相对保守(外显子19或20)的ALK 基因中,从而形成EML4-ALK 融合基因。

研究表明EML4-ALK具有10余种融合方式,其中最常见的是EML4基因的外显子13和ALK 基因的外显子20发生融合。目前发现,EML4-ALK融合基因阳性的NSCLC患者临床特征为年轻、不吸烟或少量吸烟且EGFR、KRAS为野生型的肺腺癌患者虽然EML4-ALK融合基因阳性患者与EGFR突变具相似的临床特征,但此类患者却无法从EGFR-TKIs 治疗中获益。据报道,国外

NSCLC患者中EML4-ALK 融合基因阳性约占5%-7%,而我国约为3%-11%。由此可见,EML4-ALK融合基因的发生率明显较EGFR突变低。每年新发肺癌患者约120万,从中可推算出ALK融合基因阳性的患者约有6万人次,且这类患者对EGFR-TKIs治疗并不敏感,所以针对EML4-ALK融合基因的靶向治疗显得尤为重要。

2007年Rikova等首次描述了NSCLC中的ROS1基因重排,他们发现了2 种融合基因——SLC34A2-ROS1和CD74-ROS1,从此揭开了ROS1融合基因研究的序幕。除上述2种融合形式外,ROS1还可与SDC4、TMP3、FIG、EZR、CCDC6等基因融合。作为较新发现的NSCLC治疗靶点,临床上是否存在该融合基因的突变人群显得尤为重要。多项临床研究发现,ROS1 融合基因在NSCLC患者中发生率约为0.8%~2%,其优势人群特征与EML4-ALK 融合基因相似,即好发于不吸烟或轻度吸烟的年轻女性肺腺癌患者,并且与EGFR、KRAS、EML4-ALK相排斥。进一步研究表明,ROS1与ALK融合基因具有高度序列同源性,即二者的激酶结构域间约有49%氨基酸序列同源性,而ATP结合位点区域的同源性则高达77%,故研究者猜想针对ALK 融合基因的抑制剂Crizotinib也可能对ROS1重排有效。2012年欧洲临床肿瘤协会年会和美国临床肿瘤学会公布了用Crizotinib治疗ROS1融合基因阳性的NSCLC患者的初步结果:应用Crizotinib2个月后客观反应率为57%,疾病控制率为80%,提示ALK 融合基因抑制剂对ROS1重排有着良好的治疗效果。

基因位于人类染色体10q11.2区域,含21个外显子,由胞外结构域、跨膜区和胞内结构域三部分构成,具酪氨酸激酶活性。与ALK、ROS1类似,活化的RET可激活下游一系列信号通路,如RAS/RAF/ERK、PI3K/Akt及JNK 通路等。研究表明,NSCLC 患者中RET 融合基因阳性率约为1%。临床上常见的RET 融合基因为KIF5B基因的前15个外显子与RET基因的第12~20个外显子发生融合,使得原本在正常肺组织中低表达的RET,其表达量明显增加。此外,研究者发现RET融合基因阳性易发于年轻、不吸烟、早期淋巴结转移、低分化的实体亚型瘤患者中,且与其他驱动基因互相排斥。目前还未研发出仅针对RET融合基因阳性的抑制剂,但如vandetanib、sorafenib等可作用于RET 的多靶点药物已进入临床试验。有临床试验显示,vandetanib并不能延长总生存期,但其无进展生存率(危险比=0.63,P<0.001) 和RR (2.6%和0.7%;P=0.028) 均优于对照组,证明了RET融合基因抑制剂治疗NSCLC具有一定效果,其具体分子机制值得深入研究。

基因位于人类7号染色体7q21-q31区域,编码肝细胞生长因子特异性受体,该受体具酪氨酸激酶活性。HGF与MET 受体结合后发生自身磷酸化,引起多种底物蛋白磷酸化并引起细胞内一系列信号传导,激活RAS/RAF/MEK、PI3K/AKT/mTOR、Rho等信号通路,从而促进肿瘤细胞的生长、侵袭和转移。MET扩增在NSCLC患者中极少见,而较常见于EGFR-TKI的获得性耐药,发生率约为4%,因此对MET的研究也越来越受到重视。前述Crizotinib的靶点之一便是MET。2014年美国临床肿瘤学会会议指出Crizotinib对有MET基因扩增的NSCLC治疗效果较好,患者可耐受相关不良反应。此外,新的MET 扩增抑制剂有ARQ197、MetMAb等,它们的临床疗效还有待进一步评估。

1988年Ikawa等在人类尤文氏肉瘤中首次发现BRAF基因,位于染色体7q34上并编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是RAF 家族成员之一。BRAF蛋白由783个氨基酸组成,从N端到C端依次为CR1、CR2和CR3三个保守区,其中CR1区由RAS蛋白结合区和富含半胱氨酸区组成,可与RAS结合;CR2区富含丝氨酸/苏氨酸,为调节磷酸化RAF激酶活性;CR3区为ATP结合位点区,含多个磷酸化位点,被活化后可引起下游信号通路的级联激活。已知BRAF 是RAS-RAF-MEK-ERK 信号通路中的上游调节因子,可直接使MEK磷酸化,进而活化ERK,最终对细胞的一系列生物学行为进行调控。BRAF基因突变可致其激酶活性大大提高,促进细胞的生长、增殖及抗凋亡能力。研究发现,约80%的突变发生于BRAF基因的外显子15(即激酶功能域的V600E),该位点突变后能够产生类似于T598和S601两个位点磷酸化的作用,使BRAF蛋白持续激活,从而刺激细胞生长增殖。Paik等运用MassARRAY系统对697例肺腺癌患者进行了BRAF突变检测并记录了相关临床特征,结果显示18例患者存在BRAF突变,发生率约为3%,而且该18例患者均有吸烟史。此外,研究者发现具BRAF 突变基因的患者无EGFR 或KRAS突变,表明BRAF基因突变不可与EGFR、KRAS突变共存。。