撰文 | 郭曉強（石家莊職業(yè)技術學院）

          隋愛霞（河北省人民醫(yī)院）

來源：《生命世界》

昨日（9月10日），生命科學領域素有“諾獎風向標”之稱的拉斯克獎（Lasker Awards）公布,，共設立三個獎項：基礎醫(yī)學研究獎,、臨床醫(yī)學研究獎以及拉斯克-布倫伯格公共服務獎,。

其中，臨床醫(yī)學研究獎頒給了為“發(fā)現(xiàn)赫賽汀”做出重要貢獻的三位科學家：美國基因泰克公司的前科學家H. Michael Shepard,、加州大學洛杉磯分校的Dennis J. Slamon,、德國馬克斯·普朗克生物化學研究所的Axel Ullrich,。

赫賽汀是一種人源化的單克隆抗體,，能夠阻斷致癌蛋白，主要用來治療HER2陽性的乳腺癌患者,。赫賽汀自1999年被美國FDA批準上市以來,，目前已治療了全球230萬名乳腺癌患者。赫賽汀的發(fā)現(xiàn)是癌癥治療史上的重要里程碑,，本文講述了這一乳腺癌靶向藥的研發(fā)歷程,。

乳腺癌是威脅中青年女性健康的主要殺手之一，隨著社會步伐的加快和生活壓力的增加,，乳腺癌發(fā)病率也在逐漸增加,，形勢變得異常嚴峻。針對這種狀況,，一方面應積極加強預防,，另一方面在于提升癌癥治療效果。靶向藥物赫賽?。℉erceptin）的研發(fā)成功為眾多乳腺癌女性帶來巨大福音,，也是癌癥治療史上一個重大奇跡。

生長因子及其受體的發(fā)現(xiàn)

早在20世紀40年代,，意大利女科學家麗塔·萊維·蒙塔爾奇尼（Rita Levi-Montalcini）就以雞胚胎為材料發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)生長因子（nerve growth factor, NGF）,，50年代她招募美國生物化學家斯坦利·科恩（Stanley Cohen）來純化這一因子。當時發(fā)現(xiàn)腫瘤也可產(chǎn)生神經(jīng)生長因子（為將來腫瘤研究埋下伏筆,，盡管當時尚未意識到這種關聯(lián)）,，而科恩在從腫瘤組織純化過程中意外發(fā)現(xiàn)蛇毒含有更多神經(jīng)生長因子?？贫魍茰y蛇毒可能來自類似唾液腺一類的腺體,，因此他隨機測試了一只雄性小鼠唾液腺提取物，結果發(fā)現(xiàn)它與蛇毒一樣也具有誘導神經(jīng)生長的功能,，從而找到一種更為便利的神經(jīng)生長因子制備方法（小鼠取材比蛇毒容易的多）,。

意大利女科學家麗塔·萊維·蒙塔爾奇尼

盡管體外細胞實驗表明神經(jīng)生長因子具有重要的生理功能，但科恩決定進一步研究這一因子對動物神經(jīng)發(fā)育的影響,。為此,，科恩每天為新生小鼠注射含有神經(jīng)生長因子的雄鼠唾液腺提取物，一段時間后發(fā)現(xiàn)這種處理可有效促進小鼠神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育,，進一步證實了體外實驗,。與此同時,，科恩卻意外發(fā)現(xiàn)幼鼠睜眼時間明顯提前，難道神經(jīng)生長因子在體內(nèi)還有其他生理功能,？為證實這一推測,，科恩利用抗體阻斷神經(jīng)生長因子活性的唾液腺提取物重復小鼠實驗，結果神經(jīng)發(fā)育促進效應消失,，但幼鼠睜眼時間提前現(xiàn)象依然如故,，意味著粗提液中存在一種未知的活性物質(zhì)。

科恩隨后獨立開展工作,，重點在于鑒定這一新的物質(zhì),，并最終將其純化，由于這一物質(zhì)主要促進表皮細胞生長,，故命名為表皮生長因子（epidermal growth factor, EGF）,。科恩還發(fā)現(xiàn)小鼠EGF可促進人成纖維細胞生長,，據(jù)此推測人身上也應存在類似因子,。1975年，科恩從人的尿液發(fā)現(xiàn)人EGF,，并發(fā)現(xiàn)其結構與小鼠EGF非常類似,。

表皮生長因子及其受體

EGF是一種可以分泌到細胞外，并具有類似激素功能的小分子量蛋白質(zhì),?？贫鏖_始考慮它發(fā)揮生物功能的機理。當時已知許多激素如胰高血糖素等并不直接進 入細胞,，而是和細胞膜上一類被稱為受體的分子（特異性感“受”激素的物質(zhì)）結合,，然后受體通過細胞內(nèi)部結構變化而激活一系列分子事件，最終細胞做出應答,?？贫髡J為，細胞膜上也應該存在感“受”生長因子的受體,。1975年,，科恩小組證明成纖維細胞表面存在表皮生長因子受體；1978年后,，科恩團隊又進一步確定表皮生長因子受體特征,，從而勾畫出生長因子的作用機制。

美國生物化學家斯坦利·科恩

1986年,，科恩和蒙塔爾奇尼由于“生長因子的發(fā)現(xiàn)”而分享諾貝爾生理學或醫(yī) 學獎,。生長因子的發(fā)現(xiàn)開辟了一個全新的研究領域，使人們對多種疾病——包括發(fā)育異常、癌癥發(fā)生,、傷口愈合及退行性疾病等——的機制有了全新理解,，也為治療這些疾病帶來了新的機遇，而赫賽汀就是典范之一,。

人生長因子受體的發(fā)現(xiàn)

20世紀70年代末,，隨著癌癥研究的深入和分子生物學技術的成熟，生命科學領域掀起了一場癌基因研究的熱潮,。幾乎所有的癌癥研究小組都在尋找新的癌基因,，他們的基本思路在于：將外援DNA導入細胞內(nèi)，觀察哪一部分序列可以將正常細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞,，具有這種轉(zhuǎn)化能力的DNA片段被稱為癌基因,。

1979年，科學家利用化學誘導的方法成功制備大鼠神經(jīng)母細胞瘤（neuroblastomas）,；1981年，研究人員發(fā)現(xiàn)神經(jīng)母細胞瘤的DNA可將正常細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞,；進而到1984年,，美國科學家羅伯特·溫伯格（Robert Weinberg）最終分離出這一誘導細胞癌變的基因，將其命名為neu,。但此時人們對這種基因致癌的原因一無所知,。

美國科學家羅伯特·溫伯格

1982年，美國科學家邁克爾·畢紹普（Michael Bishop）和同事從一種禽類致癌病毒AEV（avian erythroblastosis virus）中鑒定出兩種癌基因,，分別命名為v-erbA 和v-erbB,，其中v-erbB功能最為關鍵。溫伯格團隊對neu基因序列的分析表明,，neu與v-erbB高度同源,，然而在定位人類染色體時卻出現(xiàn)差異，neu基因?qū)娜嘶蛭挥?7號染色體,，這一結果意味著neu與v-erbB不同,，因此將人17號染色體上這一基因命名為ERBB2。

1984年,，美國基因泰克公司阿克塞爾·烏爾里克（Axel Ullrich）領導的研究小組完成了人表皮生長因子受體（EGF receptor, EGFR）基因的測序,。序列比對發(fā) 現(xiàn)，EGFR與v-erbB具有極高同源性,，說明人的EGFR與癌癥發(fā)生可能存在密切關聯(lián),。烏爾里克決定進一步尋找腫瘤細胞中EGFR的突變情況，卻意外發(fā)現(xiàn)一種EGFR相關基因HER2（human EGFR-related gene 2）,。當序列比對時,，發(fā)現(xiàn)HER2、neu和ERBB2為同一基因，由于三家實驗室最初的研究方向存在一定差異（大鼠誘導腫瘤,、禽致癌病毒和表皮生長因子受體鑒定）,，但結果卻鎖定同一基因，這一著名基因也順其自然地擁有了三個名稱,，即HER2/neu/ERBB2,，其中HER2應用最為廣泛。

阿克塞爾·烏爾里克,，現(xiàn)任職于德國馬克普朗克研究所,。2019年拉斯克獎臨床醫(yī)學研究獎得主。

人類共存在4種生長因子受體,，分別命名為HER1（其他名稱有EGFR和ERBB1）,、HER2、HER3（其他名稱有 ERBB3）和HER4（其他名稱有ERBB2）,。這4種受體的功能異常均與癌癥發(fā)生有關,，其中HER1和HER2最為常見，這里重點介紹HER2的臨床應用,。

HER2與乳腺癌

1986年,，烏爾里希與加州大學洛杉磯分校癌癥研究中心的腫瘤學家丹尼斯·斯朗曼（Dennis Slamon）在機場偶然相遇，共同的研究興趣使他們決定開展合作,，以確定HER2與人類癌癥的關聯(lián),，因為早期研究是在細胞系或動物模型中獲得，是否適用人類尚不得而知,。

丹尼斯·斯朗曼,，美國腫瘤學家，任職于加州大學洛杉磯分校,。2019年拉斯克獎臨床醫(yī)學研究獎得主,。

斯朗曼對近300名乳腺癌患者開展 了研究，結果發(fā)現(xiàn)近1/3乳腺癌患者存在HER 2基因異常,。和以前發(fā)現(xiàn)的基因點突變或染色體異位不同的是,，這些乳腺癌患者HER2基因出現(xiàn)擴增現(xiàn)象，即這個基因較正常細胞數(shù)量增多,。正常情況下一般為2個HER2基因,，但癌細胞內(nèi)卻出現(xiàn)2個以上的基因，有時達十余個,。這一異常的后果是,，細胞內(nèi)HER2基因表達量較正常水平顯著增加，因此癌細胞對相同濃度的表皮生長因子的敏感性急劇增加,，從而細胞出現(xiàn)增殖能力強,、生長速度快,、生存時間長等癌細胞特征。

臨床資料還顯示HER2基因的過表達與乳腺癌不良預后呈正相關,，即HER2表達量越多,，患者傳統(tǒng)方法（放化療等）治療后復發(fā)率越高，生存期越短,。后續(xù)研究還表明,，HER2過表達不僅是原發(fā)乳腺癌的必要因素，而且還是肺轉(zhuǎn)移的驅(qū)動因素,。這意味HER2還是乳腺癌惡性程度的一個重要指標,，因此可考慮作為臨床治療的藥物靶點。丹尼斯發(fā)現(xiàn),，除乳腺癌外,，卵巢癌細胞也存在大約15%的HER2過表達。

1988年,，斯朗曼和烏爾里希向基因泰克公司申請支持針對HER2的進一步研究,，但未能獲得批準。因為當時基因泰克公司開展的干擾素臨床治療癌癥實驗宣告失敗,，癌癥研究團隊遭解散,，公司不再關注癌癥治療。然而,，事情不久就出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)機，峰回路轉(zhuǎn),。幾個月后,，基因泰克公司一位副總的母親被診斷患有乳腺癌。為了母親的病情,，這位副總說服同事相信HER2研究非常值得資助,，這次意外事情挽救了赫賽汀。

赫賽汀的研發(fā)

由于HER2數(shù)量過多是造成癌癥發(fā)生的基本原因,，治療策略自然就是想方設法特異性降低這種蛋白的數(shù)量或活性,。靶向治療精髓所在就是盡量避免“傷及無辜” 前提下實現(xiàn)對“敵人”（即癌細胞）的精準殺傷。能實現(xiàn)這一目標有兩種策略：單克隆抗體和小分子抑制劑,。HER2的藥物應用更多是單克隆抗體（HER1則常用小分子抑制劑,，如易瑞沙和特羅凱等）。

1987年,，基因泰克公司邁克爾·謝潑德（Michael Shepard）和烏爾里希領導的團隊采用雜交瘤技術開發(fā)出針對人HER2的特異性小鼠單克隆抗體,，然后利用體外培養(yǎng)的乳腺癌細胞和動物模型的抗癌效果而篩選到一種高活性單克隆抗體——4D5。盡管體外實驗非常理想,，但臨床實驗卻遇到巨大麻煩,。原來，應用的單克隆抗體是從小鼠免疫細胞制備而來，進入人體后可被作為外源蛋白質(zhì)而激發(fā)機體免疫反應（體外細胞實驗及動物模型實驗不存在這一問題）,，一方面出現(xiàn)劇烈副反應,，另一方面抗體被人體破壞，無法發(fā)揮抗癌效果,。

邁克爾·謝潑德,，現(xiàn)任Halozyme Therapeutics生物制藥公司首席科學家，2019年拉斯克獎臨床醫(yī)學研究獎得主

研究人員意識到這一問題后,，決定對小鼠單克隆抗體進行人工改造,，在保留最關鍵的HER2識別區(qū)域——一小部分小鼠抗體片段基礎上，將其他大部分片段替換為人的成分,。這一改造稱為抗體人源化,，可在保留抗體活性基礎上最大程度減少機體副作用。改造后的抗體被命名為曲妥珠單抗（Trastuzumab）,。在隨后開展的研究中,，曲妥珠單抗顯示出明顯的安全性，同時還發(fā)現(xiàn)放射性標記的抗體主要聚集在乳腺癌病人HER2陽性癌細胞周圍,，而全身其他組織含量極低,，說明這種抗體具有極高靶向性，可減少對正常組織的損傷,。1993年,，曲妥珠單抗開始Ⅱ期臨床，一個為單獨抗體實驗,，另一個與傳統(tǒng)化療聯(lián)合應用,。1996年3月，一個研究小組顯示對HER2過表達的轉(zhuǎn)移性乳腺癌具有重要作用,，可使腫瘤顯著縮小,。

赫賽汀的應用

1998年5月，曲妥珠單抗被美國FDA以綠色通道的方式快速批準,，其聯(lián)合紫杉醇用于HER2陽性轉(zhuǎn)移乳腺癌的治療,，商品名赫賽汀。與此同時,，DAKO公司借助熒光原位雜交技術鑒定HER2陽性乳腺癌的診斷試劑亦被批準臨床應用,。如此，可首先鑒別出HER2陽性乳腺癌患者,，然后使用赫賽汀加紫杉醇治療,。赫賽汀是第一個批準應用于實體瘤治療的單克隆抗體（1997年批準了第一個治療淋巴瘤的單克隆抗體美羅華）。赫賽汀在乳腺癌治療中的應用是癌癥治療領域的一項重大革新,，顯著改變了癌癥研究和治療狀況,，作為一種新的治療模式（單克隆抗體治療）擴展了癌癥臨床治療手段,，目前已有七十多種單克隆抗體應用于特定類型癌癥的治療。

赫賽汀本身極大延長了乳腺癌患者的生存期,，提升了患者的生存質(zhì)量,，并將乳腺癌這一致死疾病轉(zhuǎn)化為可有效干預措施的疾病。赫賽汀也成為21世紀幾大暢銷藥之一,。當然,，多家公司還對赫賽汀的治療措施進行了進一步完善，以提升治療效果,，如基因泰克公司（已并入羅氏公司）開發(fā)的帕妥珠單抗（Pertuzumab,，商品名Perjeta）和Trastuzumab emtansine（商品名Kadcyla）也被美國FDA批準用于乳腺癌治療。Perjeta與赫賽汀靶向的位點存在差異,，因此赫賽汀初次治療無效或者長期治療產(chǎn)生耐藥性的HER2陽性乳腺癌患者可進一步應用Perjeta治療,。Kadcyla是一種二合一藥物，將赫賽汀與細胞毒性藥物DM1（主要抑制細胞微管系統(tǒng),，藥效類似于紫杉醇）連接在一起,，一方面利用赫賽汀特 異結合HER2陽性乳腺癌而抑制細胞生長，另一方面可精準攜帶DM1進入HER2陽性細胞進一步殺死細胞,，以實現(xiàn)治療效果最大化,。

藥物研發(fā)是一件極其艱難的事情，往往要經(jīng)過長時間的辛苦探索歷程,。從HER2的發(fā)現(xiàn)到乳腺癌患者HER2基因擴增的闡明,再到小鼠單克隆抗體4D5的篩選與人源化改造,、赫賽汀的臨床實驗及FDA批準、赫賽汀的臨床應用與改進等,，前后近幾十年時間,，許多科研人員參與其中并付出艱辛的勞動。赫賽汀研究過程的這一精神也將鼓舞更多研究人員努力探索,，以尋找更多、更好的癌癥治療藥物,。

本文來源于《生命世界》 2016, Vol. 0  Issue (7): 74-79 ,，經(jīng)作者授權轉(zhuǎn)載并作修改。