0 引言

FGFR（fibroblast growth factor receptor）酪氨酸激酶家族包括FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4。其由胞外变异区、结合硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的保守区、FGF结合区、单次跨膜区及胞内酪氨酸激酶区组成^[1-2]。大部分FGFs在共同受体Klotho的帮助下与FGFRs和肝素形成复合物，导致构象改变的FGFR胞内激酶区自磷酸化而活化STAT3信号通路。自磷酸化的FGFR也可以磷酸化其适配体蛋白FRS2α，活化Grb2/Sos1复合物而启动下游MAPK和PI3K/AKT信号通路。此外，FGFR以FRS2α非依赖的方式活化磷脂酶C-γ（PLC-γ），磷酸化RAF，加强MAPK信号，见图 1^[3]，发挥其调节细胞增殖、分化和转移的功能^[4]。MAPK信号通路主要跟FGFR介导的细胞增殖和转移相关，而PI3K/AKT信号通路主要跟细胞的运动性和存活相关。在生理状态下，FGFR4信号通路被严格控制，而FGFR4信号失调导致癌症的发生发展、增殖、存活及转移^[5]。本文回顾FGFR4异常的肿瘤及靶向FGFR4抗肿瘤药物的研究进展。

1 FGFR4异常的肿瘤 1.1 基因突变

FGFR4激酶域激活突变在横纹肌肉瘤、恶性肺腺癌、恶性胶质瘤等肿瘤中均有发现。7%~8%横纹肌肉瘤患者中存在FGFR4激酶活性持续激活的突变，其突变位点主要发生在K535和E550，增加了FGFR4激酶活性，通过STAT3途径活化下游信号通路，但其磷酸化Akt和ERK能力的下降，往往导致具有侵袭性的晚期肿瘤^[6]。然而，肿瘤细胞中FGFR4的突变位点不仅仅发生在激酶域。研究表明，乳腺癌细胞MDA-MB453的FGFR4^Y367C突变引起FGFR4自发形成二聚体，从而导致组成型活化ERK，增强MAPK信号通路，促进细胞增殖，诱发肿瘤的形成，且对其配体和抗体的刺激均无反应^[7]。此外，含FGFR4等位基因Arg388或纯合子的肿瘤细胞通过使FGFR4受体内化，导致FGFR4异常信号持续激活，增加乳腺癌的侵袭，降低鳞状细胞癌、肺癌患者存活率，增加前列腺癌恶性程度，增加黑色素瘤的厚度^[8]。

1.2 过表达

39%的食管鳞状细胞癌患者^[9]和82%的恶性外周神经鞘膜瘤患者^[10]存在FGFR4异常过表达，伴随着不良预后和短的生存期。在乳腺癌患者中大约有32%FGFR4的mRNA表达水平上升，其中有10%是由于FGFR4基因扩增所导致的过表达，且与雌激素受体和孕激素受体水平及淋巴结转移正相关^[7]。而在星形胶质细胞瘤中，FGFR4过表达预示着癌症晚期和短的生存期。与良性前列腺增生相比，前列腺癌患者FGFR4的表达水平显著上升，且其表达水平与格里森评分正相关，并伴随着不良转归。大约三分之一的肝癌患者存在FGFR4异常高表达且预后差^[11]。此外，FGFR4过表达的卵巢癌、胃癌、胰腺癌、结肠癌有较高的侵袭性，而抑制FGFR4信号通路能显著降低其侵袭性，表明FGFR4是潜在的治疗靶标^[12]。

2 药物研发进展

通过阻断胞外配体分子与受体的结合或胞内激酶信号的传递，抑制FGFR4所介导的增殖信号，是治疗此类肿瘤的有效手段。其方法包括小分子激酶抑制剂、单克隆抗体、配体捕获蛋白和shRNA等。近年研发的靶向FGFR4的抗肿瘤药物及其适应证见表 1。

2.1 小分子抑制剂

小分子酪氨酸激酶抑制剂通过阻断胞内激酶与ATP结合的活性，阻断细胞增殖信号^[30]。FGFR4的小分子抑制剂可分为泛FGFR和FGFR4特异性小分子抑制剂。由于FGFR1、FGFR2、FGFR3激酶域的结构相似，现阶段研发的针对这三个激酶的抑制剂效果相差不大。然而，FGFR4激酶域与FGFR1-3激酶域存在一定差异，因此许多能有效抑制FGFR1-3的抑制剂对FGFR4效果不佳^[31]。如CH5183284^[16]、BGJ398^[13]和AZD4547^[14]等进入临床Ⅰ期或者Ⅱ期小分子抑制剂对FGFR1-3的选择性（IC₅₀ < 10 nmol/L）远高于FGFR4。而JNJ-42756493和LY2874455是少数对FGFR1-4具有同等高效抑制效果的泛FGFR小分子抑制剂，其IC50均达到个位数纳摩尔级别^{[20, 32]}。JNJ-42756493和LY2874455在细胞中均通过抑制FGF/FGFR信号通路，表现出FGFR依赖性抗增殖作用，对FGFR异常的移植瘤具有极强的抑制作用，且呈剂量效应抑制肿瘤生长^{[20, 32]}。JNJ-42756493的临床Ⅰ期试验（NCT01962532）结果确定其指导临床Ⅱ期的用药剂量（RP2D）为10毫克/日（用药7天，停药7天）^[20]。LY2874455的临床Ⅰ期试验（NCT01212107）确定其RP2D为16毫克/日，1日2次^[19]。在AZD4547的临床Ⅰ期试验中（NCT00979134），AZD4547对FGFR基因扩增的鳞状非小细胞肺癌患者显示强肿瘤杀伤活性，且在80 mg的剂量下有很好耐受性^[33]。而Ponatinib治疗FGFR异常的晚期肺鳞癌患者的临床Ⅱ/Ⅲ期试验（NCT01761747）因不良反应而终止。

缺乏选择性的FGFR激酶抑制剂因脱靶而导致高磷酸盐血症、指甲脱离、脱发、黏膜炎、味觉障碍和黏膜干燥、结膜炎、角膜炎、眼睛干燥、无症状视网膜色素层剥离、骨关节疼痛、肌痛等不良反应，限制其临床应用^[21]。为了提高小分子抑制剂对FGFR4激酶域的选择性并减少不良反应，阿斯利康研发了FGFR4选择性抑制剂AZ709。其体外实验对高水平表达FGF19或FGFR4的细胞显示出很好抑制效果，但体内实验无明显作用^[21]。诺华公司的FGFR4选择性抑制剂FGF401能特异性靶向FGFR4，治疗其过表达的肝癌等恶性肿瘤，目前正在临床Ⅰ/Ⅱ期试验的患者招募阶段（NCT02325739）。H3生物医药公司的FGFR4特异性抑制剂^H3B6527对FGF19基因扩增的细胞具有强抗肿瘤活性，且在小鼠和猴的动物模型中没有胆汁酸相关的不良反应^[21]。最近，蓝图医药^[11]研发并报道了一个全新的、高选择性的、不可逆结合的FGFR4小分子抑制剂BLU9931，IC₅₀为3 nmol/L。其选择性比作用于FGFR1/2/3分别高297、184和50倍。FGFR4/BLU9931复合物晶体结构显示BLU9931与FGFR4铰链区C552形成共价键，苯胺喹唑啉基团与A553形成两对氢键。二氯二甲氧基苯基团选择性占据FGFR4疏水口袋，苯胺的苯环形成一个大约60°的二面角，使邻位的丙烯酰胺正对着C552的巯基，而这个位置与FGFR1-3相同位置的酪氨酸形成了空间位阻。BLU9931有效抑制FGFR4信号通路的磷酸化，抑制肝癌细胞系的增殖。在Hep3B细胞的小鼠移植瘤模型中，口服BLU9931成剂量关系抑制肿瘤的生长，其中有2只小鼠（共9只）治疗30天后肿瘤消失。相比于BLU9931，临床上治疗肝癌的标准药物索拉菲尼的抑制效果较差，且导致小鼠体重下降。而BLU9931治疗组未出现小鼠体重下降的不良反应^[11]。此外，蓝图医药的另一个FGFR4特异性的抑制剂BLU554也进入临床Ⅰ期试验（NCT02508467），治疗FGFR4过表达的肝癌和胆管癌，正处于患者招募阶段。

2.2 单克隆抗体

由于大部分FGFR4小分子抑制剂靶向性差，而单克隆抗体特异性高，许多靶向EGFR、HER2等受体的单克隆抗体成功运用于临床。鼠源抗FGFR4的单克隆抗体10F10，能够有效阻断野生型FGFR4信号转导，增加过表达FGFR4的乳腺癌细胞系对阿霉素的敏感度^[22]。有趣的是该抗体不能阻断FGFR4^Y367C这一突变型的信号转导，这一突变型在乳腺癌细胞MDA-MB453中是显性致瘤基因型^[7]。随后基因泰克公司研发的人源化单克隆抗体LD1能够特异性靶向FGFR4胞外域，显著抑制FGF19/FGFR4异常的肝癌移植瘤模型肿瘤的生长^[23]。在FGF19转基因小鼠中，该抗体能够特异性抑制配体结合FGFR4，抑制下游信号，从而抑制肿瘤的形成，甚至能抑制经二乙基亚硝胺处理的FGF19转基因小鼠肿瘤形成^[34]。最近，抗FGFR4的单克隆抗体U3-1784^[24]进入治疗肝癌等晚期癌症的临床Ⅰ期试验（NCT02690350），目前正处于患者招募阶段。此外，特异性抗FGF19的单抗1A6也能靶向阻断FGF19和FGFR4相互作用，从而阻断临床症状出现前的结肠癌和肝癌动物模型中FGF19/FGFR4异常的信号通路，抑制结肠癌和肝癌移植瘤的生长。然而，抗FGF19的单抗会引发剂量依赖的肝毒性，并伴随着严重腹泻和低摄食率^[25]。

2.3 配体捕获蛋白

捕获胞外配体分子能有效阻断配体分子与受体的结合。配体捕获蛋白FP-1039由FGFR1的胞外域与IgG的Fc片段融合，通过竞争性结合配体分子，阻断FGFR4信号通路，从而抑制乳腺癌细胞系异种移植瘤的形成，且通过了治疗晚期实体瘤的安全性及药物耐受性评估的临床Ⅰ期试验^[26]。最近研发的FGFR4融合捕获蛋白FTP-091，该蛋白由含有3个免疫球蛋白样结构的FGFR4胞外域组成，同时将其DⅠ和DⅡ环间的酸盒置换为FGFR1胞外域同样位置的酸盒。该蛋白对FGF17、FGF18、FGF1和FGF2具有较高亲和力，抑制FGF1/FGFR4介导的生长信号，从而抑制小鼠移植瘤模型中卵巢肿瘤的生长^[27]。

2.4 shRNA

另外一种高效特异性阻断FGFR4信号的途径是通过设计高选择性、高亲和力靶向FGFR4的短链RNA寡核苷酸适配体（shRNA）。靶向FGFR4的shRNA显著抑制胃癌、前列腺癌和结肠癌细胞的增殖和转移，抑制了结肠癌移植瘤的生长^[28-29]；抑制横纹肌肉瘤细胞增殖及肿瘤的发生，提高胆固醇代谢和胆汁酸合成，增强化学诱导肝损伤的敏感度；诱导肺泡横纹肌肉瘤细胞死亡^[6]。然而此治疗策略目前还处于早期研究阶段。

3 结语及展望

综上所述，不同肿瘤中，FGFR4信号异常主要有以下三点：（1）FGFR4基因扩增或过转录所致FGFR4过表达；（2）FGFR4突变导致其活性持续激活；（3）癌细胞或者基质细胞中FGFR4的配体表达上调，导致其通过自分泌或旁分泌途径过度活化FGFR4信号通路。

大部分将FGFR4激酶域作为药物靶点的小分子抑制剂选择性差，存在脱靶现象。同样，靶向FGFR4胞外域及其配体的单抗也存在肝毒性等不良反应。基于目前运用于临床试验的药物数量及治疗效果，激酶抑制剂是治疗此类肿瘤的主流方法。然而，其脱靶导致的不良反应大大限制其临床应用。到目前为止，高效特异性靶向FGFR4的小分子抑制剂为数不多，主要用于治疗FGFR4信号过表达的肝癌，且没有FGFR4特异性的抑制剂通过FDA批准上市。因此基于结构生物学设计高效高特异性靶向FGFR4且低不良反应的药物任重道远。从4个FGFR蛋白激酶的氨基酸序列上分析，FGFR4激酶铰链区的第552位氨基酸为独特的半胱氨酸，而FGFR1-3的相应位置为酪氨酸。因此，基于FGFR4的蛋白晶体结构，同时以泛FGFR的抑制剂（如LY2874455）为脚手架，设计其衍生抑制剂特异性的与FGFR4的第552位半胱氨酸的巯基形成共价键，可能大大提高衍生抑制剂对FGFR4的选择性。