对於一再突变，甚至是一再对EGFR标靶药出现抗药性的突变型EGFR肺腺癌，只能换个标靶姿势再治一次，还是走回传统化疗的老路？中山医学大学医学研究所柯俊良教授率其团队成员辛翌纶博士、康于庭博士（台中荣民总医院博士後研究员）等发表在2024年12月号《Environmental Toxicology》的研究让我们看到了另一种因应的可能性，那就是既能顾前（清除EGFR）也能顾後（阻止癌细胞透过「整合素」另谋生路）的小孢子灵芝免疫调节蛋白质GMI（Ganoderma microsporum immunomodulatory protein）。

文／吴亭瑶

 

对前两代标靶药有抗药性的
EGFR双突变的肺腺癌细胞

简称EGFR的「表皮生长因子受体」是众多位於细胞表面的接受器之一，它可以接收多种外来信号，活化细胞内的相关分子来驱动细胞增生。正常细胞对EGFR的表现量和活性会严格调控，可是有些癌细胞会却把EGFR当成利器，将其大量表现（即所谓的EGFR阳性）加快增生速度；甚或发展出突变的EGFR，毋须等待外来信号就能自行运作，让细胞长得更快更多也更具侵袭性。

EGFR最常见的突变是L858R，意指EGFR这个蛋白的第858个胺基酸由亮胺酸（L）突变为精胺酸（R），其具体位置在EGFR位於细胞内部另一端的酪胺酸激酶区域。第一代标靶药（吉非替尼／艾瑞莎、厄洛替泥／得舒缓）和第二代标靶药（阿法替尼／吉泰瑞）均是专门针对这种突变而设计，藉由与酪胺酸激酶的活性位点结合，阻断EGFR的讯息传递，抑制细胞增生。

然而经过一段时间治疗之後EGFR通常会再次发生T790M突变，也就是第790个胺基酸从原本的苏胺酸（T）变成了甲硫胺酸（M），导致前两代EGFR标靶药无法与酪胺酸激酶的活性位点顺利结合而失去效用。本研究使用的人类肺腺癌细胞H1975就具有EGFR双突变（L858R/T790M）的特性。

（1）GMI可抑制肿瘤生长

把H1975细胞注射到裸鼠（免疫有缺陷的小鼠）右侧腹皮下组织，一周後再以口服方式每天给予160 μg GMI或生理食盐水，结果GMI组的肿瘤不只长得慢、体积小，肿瘤组织里具有活性的癌细胞也比较少【图1】。这说明GMI是一个可以经由胃肠道发挥抗肿瘤作用的活性成分，而且可以在免疫不彰的体内环境下独力抑制H1975细胞增生。

【图1】GMI对裸鼠体内的H1975细胞有抑制肿瘤生长的作用

 

(2) GMI可降低癌细胞的迁移能力

体外模拟细胞迁移的实验则显示，H1975细胞的迁移能力【图2-①】会在转化生长因子TGF-β诱导下变得更强【图2-③】，不过只要同时有GMI（0.3 μM）存在，不管有【图2-④】或没有【图2-②】TGF-β诱导，癌细胞从两旁移至中间无细胞区的数量均会下降，显示GMI有抑制H1975细胞迁移的作用。

【图2】GMI可在TGF-β诱导细胞迁移的环境下抑制H1975细胞迁移

 

对第三代标靶药有抗药性的
EGFR双突变肺腺癌细胞

学名为奥希替尼（osimertinib）、商品名为泰格莎（Tagrisso）的小分子化合物，是专门设计来对付EGFR双突变（L858R/T790M）癌细胞的第三代标靶药。与前两代标靶药类似，奥希替尼也是透过与EGFR的酪胺酸激酶区域结合（但结合位点跟前两代不同）来抑制癌细胞增生，而且也同样难以避免几个月後EGFR再次突变导致药物失效的问题。

(1) GMI可降低癌细胞的存活率

为了了解GMI是否也能对付这样的癌细胞，本研究利用H1975细胞建立了「EGFR双突变但对奥希替尼有抗药性」的人类肺腺癌细胞H1975/TR，结果发现，H1975/TR的存活率会随GMI的使用浓度与作用时间而降低【图3】，这说明GMI对H1975/TR细胞具有一定的杀伤力，也暗示GMI的作用机制有别於现有的EGFR标靶药。

【图3】GMI能抑制H1975/TR细胞的存活率

 

(2) GMI能削弱癌干细胞的势力

除了透过EGFR突变让标靶药失效，癌干细胞也是抗药性的一大来源，其在整体癌细胞里的占比常与抗药性呈负相关。可是本研究的H1975/TR细胞在跟GMI一起培养12天之後，癌细胞聚集形成的肿瘤球体（tumor spheres）的数量明显少於没有GMI处理的组别【图4】。形成肿瘤球体只有癌干细胞才做得到，一般癌细胞无此能力，因此实验结果说明GMI对癌干细胞也有效——不是能够阻止一般癌细胞发获得干细胞特性，就是可以抑制既有的癌干细胞增殖。

【图4】GMI能减少H1975/TR形成肿瘤球体（癌干细胞）的数量

 

GMI的抗癌机制：不只清除EGFR
也阻止癌细胞透过「整合素」另谋生机

癌症的本质是「细胞生长失控」。对於大量表现EGFR的肺腺癌细胞来说，EGFR就是那个造成失控的开关，因此把EGFR「卡住」，让它无法启动细胞增生相关的讯息通路，自然成为标靶药的设计核心。但也因为标靶药的药效跟EGFR的结构息相关，而癌细胞又会靠EGFR突变来挣脱束缚，使得标靶治疗宛如一场计画永远赶不上变化的结构竞赛。

相较之下，GMI化细胞生长失控为可控的做法比较像是斧底抽薪。根据本研究的实验显示，GMI不仅会让突变的EGFR从癌细胞表面消失，还会顺势清除或抑制另一群常被EGFR突变癌细胞拿来另辟蹊径而大量表达的受体——整合素（integrins）——使癌细胞无法透过这些「备用开关」继续失控地快速增生、向外迁徒（转移），甚至发展成癌干细胞【图5-7】。

【图5】GMI可清除或减少H1975细胞的EGFR与整合素

以不同浓度GMI（0.3～1.2 μM）处理H1975细胞：

(A) 48小时後整合素α4、α5、β1、β3和β4显着减少；

(B, C) 24小时後整合素αv和突变的EGFR均尽乎消失。

 

【图6】TGF-β促使H1975细胞整合素表现量增加的作用可被GMI抑制

有利细胞迁移的转化生长因子TGF-β会诱导H1975细胞

表现更多的整合素αV、α5和β3（① vs. ②），

但如果同时有GMI（0.6 μM）存在，

这些整合素只会些微幅增加甚至变少，至於仅受

TGF-β些微影响的整合素β1则完全侦测不到（③）。

 

【图7】GMI可清除或减少H1975/TR细胞的整合素与癌干细胞

比起H1975细胞，H1975/TR细胞会表现更多的

整合素αV和β1，细胞内部被整合素活化的FAK、

Src、Erk等分子信号也变得更强（有助细胞迁移

和癌干细胞发展），癌干细胞特有的分子标记

ALDH1A1、CD133、CD44也更显着

（表示有更多的癌干细胞）。这些指标都会在GMI

（0.3～1.2 μM）处理24～48小时之後变少或减弱。

 

GMI可调控不利癌患生存的整合素αV和β1，
降低其对抗药性、癌转移、癌干性的促进作用

成员众多、两两一组（α型＋β型）一起工作的整合素有很多功能，除了可以像钩子一般帮助细胞稳定附着在周围组织（细胞外基质ECM），也可以像感应器那样接收周围环境的讯息来影响细胞的行为（例如增生或迁移），甚至是细胞迁移时实际负责移动的「脚」。但就如同EGFR的问题一样，本应受到严格调控的整合素却常被癌细胞过度表现，对癌症治疗带来不利的发展。

(1) 整合素αV和β1 vs. 生存期与癌干细胞

本研究根据癌症基因资料库OncoDB的数据进行分析发现，肺腺癌患者比一般人的肺组织有更高的整合素αV基因表现量；癌干细胞分子标记CD44的基因表现量，与整合素αV、β1的基因表现量都有呈正相关。此外，透过基因表达分析工具GEPIA得到的结果则显示，整合素αV和β1的mRNA表现量越高，对肺腺癌患者的生存越不利【图8】。

【图8】整合素αV、β1的mRNA表现量对肺腺癌患者的
总生存期（A、B）与无病生存期（C）有显着影响

「总生存期」是指从诊断或治疗开始到死亡的时间；

「无病生存期」是指治疗後无癌症复发或病变的时间。

mRNA是基因经转录作用产生的分子，

负责携带制造蛋白质（此处指整合素）的讯息，通常

mRNA表现量越高，细胞合成该蛋白质的量也越多。

 

(2) 整合素αV和β1 vs. 抗药性与迁移性

其他相关研究则证实，当EGFR突变的肺腺癌细胞遭受标靶药挑战时，会透过大量表现整合素αV和β1来活化细胞内部的讯息传递分子（如FAK、Src等），增强癌细胞的存活能力，使其具备抗药性【图9】。此外，肺腺癌细胞的迁移能力也跟整合素αV、β1的表现量，以及被整合素活化的FAK活性呈正相关。

【图9】EGFR突变型癌细胞藉由过度表现
整合素β1对EGFR标靶药产生抗药性示意图

EGFR标靶药都是透过跟EGFR的酪胺酸激酶结合

来发挥作用，故统称为「酪胺酸激酶抑制剂」

（tyrosine kinase inhibitor，简称TKI）。

（图片来源：https://www.mdpi.com/2072-6694/11/5/692）

 

(3) GMI vs. 整合素αV和β1

总的来说，整合素αV和β1不只有助EGFR突变的肺腺癌细胞产生抗药性、增强迁移性、获得癌干性，临床上还不利肺腺癌患者生存。

而在本研究里的EGFR双突变人类肺腺癌细胞，不论是对前两代标靶药有抗药性的H1975细胞，还是在TGF­β诱导下增强迁移性的H1975细胞，或是对第三代标靶药有抗药性且具有显着干细胞特性的H1975/TR，都能因为GMI介入而减少细胞表面的整合素αV、β1【图5-7】及细胞内FAK、Src、Erk分子的活性【图7】。

此作用机制【图9】对於GMI为什麽能抑制EGFR双突变肺腺癌细胞的肿瘤生长、迁移能力、生存能力和癌干细胞特性【图1-4】提供了部分解释——因为GMI能让此路不通（被EGFR标靶药阻断）而山不转路转（大量表现整合素）的癌细胞，连替代道路（整合素调控的讯息传递路径）也开通不了，或是即使开通也无法一路通畅到底（提高癌细胞获得迁移能力和干细胞特性的困难度）。

【图10】GMI抗癌机制示意图——以调控整合素αV为例

GMI可阻断整合素αV启动的讯息传递通路（Integrin/

FAK/Scr/Erk），抑制对奥希替尼有抗药性的EGFR

双突变人类肺腺癌细胞获得迁移能力与干细胞特性。

 

清除过量的整合素与EGFR
GMI让癌细胞从失控回到可控

本研究揭示GMI可以经由调控整合素来抑制EGFR双突变人类肺腺癌细胞的全新作用，跟阳明交通大学林东毅教授团队2023年发表的研究成果颇有异曲同工之妙。该研究在小鼠肺腺癌细胞LLC-1（对第一代EGFR标靶药有抗药性）的动物实验即观察到，以腹腔注射方式进入体内的GMI不只抑制肿瘤生长，也能大幅减少肿瘤组织里多种有利癌转移的整合素（详见相关报导：GMI抗肺腺癌转移的分子机制新发现：让癌细胞绑手绑脚，使其跑不了和尚也建不了庙）。

此外，本研究观察到GMI可以让突变型EGFR从人类肺腺癌细胞上消失的作用，也与阳明交通大学林东毅教授团队2023年发表的研究成果一致，其个中原理在林的论文亦有详细阐述（详见相关报导：GMI抑制EGFR阳性肺腺癌肿瘤的重要机制——迫使癌细胞吞掉自己的EGFR）。

如前所述，EGFR和整合素都是正常细胞会有的基本配备，差别在正常细胞只在需要时才把它们拿出来适度使用，用完之後就被细胞资源回收再利用；而癌细胞则是毫无限度地将它们大量表现、拼命使用，用到连旁边的正常细胞也跟着「变坏」。从现有的研究结果看来，源自灵芝家族、结构浑然天成的GMI【图11】显然是让癌细胞自废武功，让它们从失控的变态回归到可控的常态。当失序的细胞少了，健康新秩序的重建应该也就不远了。

【图10】小孢子灵芝免疫调节蛋白GMI的化学结构

由111个胺基酸组成的小孢子灵芝免疫调节蛋白GMI

是一个纯的蛋白质。图为GMI在蛋白质资料库PDB

登录的立体结构，代号3KCW。

〔资料来源〕Yu-Ting Kang, et al. Integrin αV Inhibition by GMI, a Ganoderma Microsporum Immunomodulatory Protein, Abolish Stemness and Migration in EGFR-Mutated Lung Cancer Cells Resistant to Osimertinib. Environ Toxicol. 2024 Dec;39(12):5238-5249. doi: 10.1002/tox.24399.

〔附图文献〕Cruz da Silva E, et al. Role of Integrins in Resistance to Therapies Targeting Growth Factor Receptors in Cancer. Cancers. 2019; 11(5):692.