不管對第三代標靶藥抗藥與否，小孢子靈芝免疫調節蛋白質GMI都能抑制EGFR雙突變肺腺癌細胞透過【整合素】另謀生路 2025-03-11

對於一再突變，甚至是一再對EGFR標靶藥出現抗藥性的突變型EGFR肺腺癌，只能換個標靶姿勢再治一次，還是走回傳統化療的老路? 中山醫學大學醫學研究所柯俊良教授率其團隊成員辛翌綸博士、康于庭博士(台中榮民總醫院博士後研究員) 等發表在2024年12月號 (Environmental Toxicology) 的研究讓我們看到了另一種因應的可能性，那就是既能顧前  (清除EGFR)也能顧後(阻止癌細胞透過「整合素」另謀生路) 的小孢子靈芝免疫調節蛋白質GMI (Ganoderma microsporumim immunomodulatory protein ) 。

 

對前兩代標靶藥有抗藥性的EGFR雙突變的肺腺癌細胞

簡稱EGFR的「表皮生長因子受體」是眾多位於細胞表面的接受器之一，它可以接收多種外來信號，活化細胞內的相關分子來驅動細胞增生。正常細胞對EGFR的表現量和活性會嚴格調控，可是有些癌細胞卻把EGFR當成利器，將其大量表現 (即所謂的EGFR陽性) 加快增生速度，甚或發展出突變的EGFR，母須等待外來信號就能自行運作，讓細胞長得更快更多也更具侵襲性。

EGFR最常見的突變是L858R，意指EGFR這個蛋白的第858個胺基酸由亮胺酸 (L) 突變為精胺酸 (R)，其具體位置EGFR位於細胞內部另一端的酪胺酸激酶區域。第一代標靶藥 (吉非替尼/艾瑞莎、厄洛替泥/得舒緩) 和第二代標靶藥 (阿法替尼/吉泰瑞) 均是專門針對這種突變而設計，藉由與酪胺酸激酶的活性位點結合，阻斷EGFR的訊息傳遞，抑制細胞增生

然而經過一段時間治療之後EGFR通常會再次發生T790M突變，也就是第790個胺基酸從原本的蘇桉酸 (T) 變成了甲硫胺酸 (M) ,導致前兩代EGFR標靶藥無法與酪胺酸激酶的活性位點順利結合而失去效用。本研究使用的人類肺腺癌細胞H1975就具有EGFR雙突變 (L858R/T790M ) 的特性。

(1)GMI可抑制腫瘤生長

把H1975細胞注射到裸鼠 (免疫有缺陷的小鼠 )右側腹皮下組織，一週後再以口服方式每天給予160μg GMI或生理食鹽水，結果GMI組的種瘤不只長得慢、體積小，腫瘤組織裡具有活性的癌細胞也比較少【圖1】。這說明GMI是一個可以經由胃腸道發揮抗種瘤作用的活性成分，而且可以在免疫不彰的體內環境下獨力抑制H1975細胞增生。

 

                                 【圖一】GMI對於裸鼠體內的H1975 細胞的有抑制腫瘤生長的作用

 

(2)GMI可降低癌細胞的遷移能力

體外模擬細胞遷移的實驗則顯示，H1975細胞的遷移能力【圖2-1】會在轉化生長因子TGF-8誘導下變得更強【圖2-3)】，不過只要同時有GMI(0.3μM)存在，不管有【圖2-4】或沒有【圖2-2】TGF-β誘導，癌細胞從兩旁移至中間無細胞區的數量均會下降，顯示GMI有抑制H1975細胞遷移的作用。

 

                                  【圖二】 GMI可在TGF- β誘導細胞遷移的環境下抑制H1975細胞遷移

 

對第三代標靶藥有抗藥性的EGFR雙突變肺腺癌細胞

學名為奧希替尼 (osimertinib)、商品名為泰格莎 (Tagrisso) 的小分子化合物，是専門設計來對付付EGFR雙突變 (L858R/T790M) 癌細胞的第三代標靶藥。與前兩代標靶藥類似，奧希替尼也是透過與EGFR的酪胺酸激酶區域結合 (但結合位點和前兩代不同)  來抑制癌細胞增生，而且也同樣難以避免幾個月後EGFR再次突變導致藥物失效的問題。

(1) GMI可降低癌細胞的存活率

為了了解GMI是否也能對付這樣的癌細胞，本研究利用H1975細胞建立了「EGFR雙突變但對奧希替尼有抗藥性」的人類肺腺癌細胞H1975/TR，結果發現,H1975/TR的存活率會隨GMI的使用濃度與作用時間而降低【圖3】，這說明GMI對H1975/TR細胞具有一定的殺傷力，也暗示GMI的作用機制有別於現有的EGFR標靶藥。

 

                               【圖三】GMI能抑制H1975/TR細胞的存活率

 

(2)GMI能削弱癌幹細胞的勢力

除了透過EGFR突變讓標靶藥失效，癌幹細胞也是抗藥性的一大來源，其在整體癌細胞裡的占比常與抗藥性呈負相關。可是本研究的H1975/TR細胞在限GMI一起培養12天之後，癌細胞聚集形成的腫瘤球體(tumorspheres)的數量明顯少於沒有GMI處理的組別【圖4】。形成腫瘤球體只有癌幹細胞才做得到，一般癌細胞無此能力，因此實驗結果說明GMI對癌幹細胞也有效一一不是能夠阻止一般癌細胞發獲得幹細胞特性。就是可以抑制既有的癌幹細胞增殖。

 

                               【圖四】 GMI能減少H1975/TR形成腫瘤球體 (癌幹細胞) 的數量

 

GMI的抗癌機制：不只清除EGFR，也阻止癌細胞透過【整合素】另謀生機

癌症的本質是「細胞生長失控」。對於大量表現EGFR的肺線癌細胞來說，EGFR就是那個造成失控的開關，因此把EGFR「卡住」，讓它無法啟動細胞增生相關的訊息通路，自然成為標靶藥的設計核心。但也因為標靶藥的藥效跟EGFR的結構息相關。而癌細胞又會靠EGFR突變掙脫束縛，使得標把治療宛如一場計畫永遠趕不上變化的結構競賽。

相較之下，GMI化細胞生長失控為可控的做法比較像是斧底抽薪。根據本研究的實驗顯示，GMI不僅會讓突變的EGFR從癌細胞表面消失，還會順勢清除或抑制另一群常被EGFR突變癌細胞拿來另闢蹊徑而大量表達的受體――整合素(integrins) ---- 使癌細無法透過這些「備用開關」繼續失控地快速增生、向外遷徒 (轉移 ),甚至發展成癌幹細胞【圖5-7】。

 

                              【圖五】GMI可清除或減少H1975細胞的EGFR與整合素，以不同濃度GMI(0.3~ 1.2μM)處理h1975細胞。

(A) 48小時後整合α4、α5、β1、β3 和 β4顯著減少； (B, C)  24小時後整合素αv和突變的EGFR均盡乎消失。

 

                                  【圖六】TGF-β促使H1975細胞整合素表現量增加的作用可被GMI抑制，有利細胞遷移的轉化生長因子TGF-β會誘導H1975細胞，表現更多的整合素αV、α5和β  3 ( 1vs. 2)，但如果同時有GM I(0.6μM )存在，這些整合素只會些微幅增加甚至變少，至於僅受TGF-β些微影響的整合素β1則完全偵測不到 ( 3  )。

 

                               【圖七】GMI可清除或減少H1975/TR細胞的整合素與癌幹細胞

比起H1975細胞 ，H1975/TR細胞會表現更多的整合素αV和β1，細胞內部被整合素活化的FAK、Src、Erk等分子信號也變得更強(有助細胞遷移和癌幹細胞發展)，癌幹細胞特有的分子標記 ALDH1A1、CD133、CD44也更顯著 (表示有更多的癌幹細胞。這些指標都會在GMI(0.3~12μM)處理24~48小時之後變少或減弱。

 

GMI可調控不利癌患生存的整合素αV和β1，降低其對抗藥性、癌轉移、癌幹性的促進作用

成員眾多、兩兩一組 (α型+β型) 一起工作的整合素有很多功能，除了可以像鉤子一般幫助細胞穩定附著在周圍組織 (細胞外基質ECM) ，也可以像感應器那樣接收周圍環境的訊息來影響細胞的行為 (例如增生或遷移) ，甚至是細胞遷移時實際負責移動的「腳」。但就如同EGFR的問題一樣，本應受到嚴格調控的整合素卻常被癌細胞過度表現，對癌症治療帶來不利的發展。

(1)整合素aV和B1vs.生存期與癌幹細胞

本研究根據癌症基因資料庫OncoDB的數據進行分析發現，肺線癌患者比一般人的肺組織有更高的整合素αV基因表現量；癌幹細胞分子標記CD44的基因表現量，與整合素αV、β1的基因表現量都有呈正相關。此外，透過基因表達分析工具GEPIA得到的結果則顯示，整合素αV和β1的mRNA表現量越高，對肺腺癌患者的生存越不利【圖8】。

 

                             【圖八】整合素aV、B1的mRNA表現量對肺腺癌患患者的總生存期(A、B)與無病生存期(C)有顯著影響

「總生存期」是指從診斷或治療開始到死亡的時間；「無病生存期」是指治療後無癌症復發或病變的時間。mRNA是基因經轉錄作用產生的分子，負責攜帶製造蛋白質 (此處指整合素) 的訊息，通常mRNA表現量越高，細胞合成該蛋白質的量也越多。

(2)整合素αV和β1 vs. 抗藥性與遷移性

其他相關研究則證實，當EGFR突變的肺線癌細胞遭受標鄲藥挑戰時，會透過大量表現整合素αV和β1來活化細胞內部的訊息傳遞分子 (如FAK、Src等)，增強癌細胞的存活能力，使其具備抗藥性【圖9】。此外，肺腺癌細胞的遷移能力也跟整合素αV、β1的表現量，以及被整合素活化的FAK活性呈正相關。

 

                                【圖九】EGFR突變型癌細胞藉由過度表現整合素β1對EGFR標靶藥產生抗藥性示意圖

EGFR標靶藥都是透過跟EGFR的酪胺酸激酶結合來發揮作用，故統稱為「酪胺酸激酶抑制劑」(tyrosine kinase inhibitor,簡稱TKI)。(圖片來源:https://www.mdpi.com/2072-6694/11/5/692 )

 

(3)GMIvs.整合素αV和β1

總的來說，整合素αV和β1不只有助EGFR突變的肺腺癌細胞產生抗藥性、增強遷移性、獲得癌幹性,臨床上還不利肺腺癌患者生存。

而在本研究裡的EGFR雙突變人類肺線癌細胞，不論是對前兩代標觀藥有抗藥性的H1975細胞還是在TGFβ誘導下增強遷移性的H1975細胞，或是對第三代標靶藥有抗藥性且具有顯著幹細胞特性的H1975/TR，都能因為GMI介人而減少細胞表面的整合素αV、β1【圖5-7】及細胞内FAK、Src、Erk分子的活性【圖7】。

此作用機制【圖9】對於GMI為什麼能抑制EGFR雙突變肺線癌細胞的種瘤生長、遷移能力、生存能力和癌幹細胞特性【圖1-4】提供了部分解釋-一因為GMI能讓此路不通 (被EGFR標觀藥用斷) 而山不轉路轉《大量表現整合素) 的癌細胞，連替代道路 (整合素調控的訊息傳遞路徑) 也開通不了，或是即使開通也無法一路通暢到底 (提高癌細胞獲得遷移能力和幹細胞特性的困難度)。

 

                                【圖十】GMI抗癌機制示意圖---------以調控整合素αV為例

GMI可阻斷整合素αV啟動的訊息傳遞通通路 (Integrin/FAK/Scr/Erk)，抑制對奧希替尼有抗藥性的EGFR雙突變人類肺腺癌細胞獲得遷移能力與幹細胞特性。

 

清除過量的整合素與EGFR，GMI讓癌細胞從失控回到可控

本研究掲示GMI可以經由調控整合素來抑制EGFR雙突變人類防腺癌細胞的全新作用，跟陽明交通大學林東毅教授團隊2023年發表的研究成果願有異曲同工之妙。該研究在小鼠肺腺癌細胞LLC-1(對第一代EGFR標靶藥有抗藥性 )的動物實驗即觀察到，以腹控注射方式進入體内的GMI不只抑制腫瘤生長，也能大幅減少腫瘤組織裡多種有利癌轉移的整合素 (詳見相願報導：GMI抗防腺癌轉移的分子機制新發現,讓癌細胞綁手綁腳,使其跑不了和尚也建不了廟)。

此外，本研究觀察到GMI可以讓突變型EGFR從人類肺腺癌細胞上消失的作用，也與陽明交通大學林東毅教授團隊2023年發表的研究成果一致，其箇中原理在林的論文亦有詳細闡述 (詳見相關報導:GMI物制EGFR陽性肺腺癌腫瘤的重要機制--------迫使癌細胞吞掉自己的EGFR)。

如前所述，EGFR和整合素都是正常細胞會有的基本配備，差別在正常細胞只在需要時才把它們拿出來適度使用，用完之後就被細胞資源回收再利用：而癌細胞則是毫無限度地將它們大量表現、拼命使用，用到連旁邊的正常細胞也跟著「變壞」。從現有的研究結果看來，源白靈芝家族、結構澤然天成的GMI【圖11】顯然是讓癌細胞自廢武功，讓它們從失控的變態回歸到可控的常態，當失序的細胞少了,健康新秩序的重建應該也就不遠了。

 

                                【圖十一】小孢子靈芝免疫調節蛋白GMI的化學結構

由111個胺基酸組成的小孢子靈芝免疫調節蛋白GMI，是一個純的蛋白質。圖為GMI在蛋白質資料庫PDB登錄的立體結構，代號3KCW。

 

原文出處：靈芝新聞網