SHP2作為抗腫瘤治療靶點的價值及其在腫瘤免疫治療中的應用

張玥 汪越 綜述 魏嘉 審校

包含Src同源2結構域的蛋白酪氨酸磷酸酶2(Src homology region 2-containing protein tyrosine phosphatase 2，SHP2)的激活突變與腫瘤的發生發展密切相關，還有研究證明SHP2可以促進乳腺癌[1]、胃癌[2]、肺癌[3]和宮頸癌[4]等腫瘤的發生發展，作為抗腫瘤治療的靶點展現出極高的潛在價值。近年來，至少有9種靶向SHP2的抑制劑已進入臨床試驗階段，用于治療多種惡性腫瘤。腫瘤免疫治療通過調節腫瘤免疫微環境(Tumor immune microenvironment，TIME)、調控免疫檢查點信號通路和過繼免疫細胞等方式增強自體免疫細胞對腫瘤的自然防御[5]，SHP2可以通過調節多種免疫檢查點下游信號通路，調控TIME中的T淋巴細胞和巨噬細胞等免疫細胞[6]。因而靶向抑制SHP2可以激活免疫細胞功能，起到免疫與靶向雙重治療的效果。

1 SHP2結構

SHP2是一種非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein tyrosine phosphatase，PTP)，由PTPN11基因編碼，包含1個PTP催化結構域、2個位于N末端的SH2以及1個C-末端尾部。SHP2的N末端有2個串聯排列的SH2結構域，分別為N-SH2和C-SH2。N-SH2在SHP2的激活中起關鍵作用，在非活性狀態下，N-SH2通過結合PTP結構域直接抑制磷酸酶的活性，而一旦N-SH2與特定的磷酸酪氨酸蛋白結合，SHP2轉為活性狀態。相比較而言，C-SH2并不直接促進SHP2的激活，但也有助于提高底物結合特異性[7-9]。Tyr542和Tyr580是位于SHP2的C端尾部的2個磷酸化酪氨酸位點，可在細胞外刺激下發生磷酸化，激活下游的RAS/ERK信號[10]，其磷酸化還有助于解除N-SH2對PTP的抑制，促進PTP的激活[11]。

2 SHP2的下游信號通路及其在腫瘤靶向治療中的作用

2.1 RAS/ERK通路

RAS/ERK通路的激活對腫瘤細胞增殖和分化至關重要，幾乎所有受體酪氨酸激酶(Receptor tyrosine kinase，RTK)都以激活SHP2為主要甚至是唯一途徑來激活下游的RAS/ERK通路[12]。因而，SHP2抑制劑相關的治療性研究大多聚焦于RAS/ERK通路。SHP2激活RAS/ERK通路的機制主要分為三個方面：首先，SHP2被激活后可以通過招募RTK質膜表面的GRB2/SOS1復合物激活RAS/ERK信號；其次，SHP2可以使Gab1上的RasGAP結合位點去磷酸化，增強RAS與RAF的結合，使增殖性RAS/ERK通路持續激活；最后，SHP2還可以解除RAS的負調節因子SPRY對GRB2/SOS1的抑制，從而激活RAS[6，13]。

變構SHP2抑制劑在RTK突變的腫瘤細胞系中主要抑制RAS/ERK通路[14]。RMC-4630是一種變構SHP2抑制劑，其Ⅰ期臨床試驗初步結果顯示，RMC-4630對于KRASG12C突變的非小細胞肺癌有較好的臨床治療效果，并且能夠成功抑制RAS/ERK通路[15]。同時，由于最近新發現的變構SHP2抑制劑能夠同時抑制多種RTK及其介導的RAS/ERK通路，SHP2抑制劑可以作為一種較通用的方式用于治療RTK及MAPK驅動的腫瘤，并且通過聯用增強各種RTK抑制劑及RAS/ERK抑制劑的療效[14]。Fedele等[16]研究發現，在KRASG12C突變的胰腺導管腺癌和非小細胞肺癌模型中，SHP2抑制劑SHP099可以增強G12C抑制劑的療效，同時還可以克服G12C抑制劑的耐藥性，兩者聯用不僅可以直接抑制腫瘤，激活T細胞抗腫瘤免疫，甚至還有一定的抗腫瘤血管生成作用，證實了SHP2抑制劑可以多方面促進RAS/ERK抑制劑的療效。

2.2 PI3K/Akt通路

對于大部分RTK突變的腫瘤，SHP2都可以通過與RTK質膜表面的GAB1結合從而激活其下游的PI3K/Akt通路，發揮致癌作用[6]。有研究表明，乳腺癌中高表達的SHP2可以通過激活PI3K/Akt信號使GSK3β磷酸化，從而促進乳腺癌細胞的增殖[17]。然而，SHP2在某些情況下也可以抑制PI3K/Akt信號通路。在EGFR信號通路中，SHP2可以使GAB1上的PI3K結合位點去磷酸化，下調GAB1介導的PI3K/Akt激活。此外，SHP2還可以與p85結合，形成GAB2/SHP2/p85復合物從而抑制PI3K/Akt通路[13]。以上研究表明，SHP2在不同的情況下對PI3K/AKT通路可以表現出截然不同的作用，其對PI3K/Akt通路或許還存在未知的復雜調控機制，有待進一步研究。

2.3 JAK/STAT通路

SHP2對JAK/STAT通路的影響與其對PI3K/Akt通路類似，根據底物的不同兼具激活與抑制的作用。JAK/STAT信號是Ⅰ/Ⅱ型干擾素、轉化生長因子β(TGF-β)、IL-6等細胞因子的主要下游信號。既往研究表明，SHP2可以抑制IL-6介導的gp130通路，使STAT3去磷酸化，從而負調控JAK/STAT3通路，并最終導致青少年骨髓單核細胞白血病[18-19]。同時，SHP2可以下調由γ干擾素誘導的STAT1，負性調控JAK/STAT1通路，最終導致人巨細胞病毒的免疫逃逸[20]。但最新研究表明，SHP2在某些情況下也可以激活JAK/STAT通路。在TGF-β刺激下，SHP2可以使JAK2中的Tyr570去磷酸化，進而激活JAK2/SATA3通路[21]。

3 SHP2作為免疫治療靶點在抗腫瘤治療中的潛力

3.1 SHP2活性對TIME中各種免疫細胞的影響

3.1.1 T細胞 T細胞是攻擊腫瘤細胞的主力軍，然而由于腫瘤微環境中存在多種抑制信號，腫瘤內的T細胞往往表現為功能失調的狀態[22]。SHP2對T細胞的功能有重要的抑制作用，已有研究表明，敲除SHP2基因的小鼠對于炎癥相關結腸癌表現出了CD8+T細胞浸潤以及細胞毒性T淋巴細胞激活[23]，證實了抑制SHP2可以激活T細胞促進抗腫瘤免疫。

SHP2可以通過調控多種關鍵的抑制性免疫檢查點信號通路抑制T細胞，包括程序性死亡受體1(Programmed cell death protein-1，PD-1)、細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4(Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)、B和T淋巴細胞衰減因子(B and the T lymphocyte attenuator，BTLA)、T細胞免疫球蛋白和免疫受體酪氨酸抑制性基序結構域(T cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif domain，TIGIT)等。SHP2對其他免疫檢查點的作用尚待進一步探索，淋巴細胞活化基因3(LAG-3)、T細胞免疫球蛋白粘液素3(TIM-3)和T細胞活化的V結構域Ig抑制因子(VISTA)都是潛在的靶點[6]。

PD-1是免疫檢查點阻斷療法中非常關鍵的靶點[24]，其高表達于活化的T細胞。PD-1/PD-L1阻斷療法已在多種腫瘤中取得了良好的治療效果，包括非小細胞肺癌[25]和黑色素瘤[26]等，但并非所有患者都能對PD-1/PD-L1阻斷療法產生應答。目前研究普遍認為，PD-1信號主要通過招募SHP2調控下游的一系列通路，抑制T細胞的功能[27]。有研究發現，PD-1選擇性地招募SHP2，而并不招募同為PTP的SHP1[28]，因而PD-1對SHP2的招募具有一定的特異性。PD-1尾部的免疫受體酪氨酸抑制基序(ITIM)以及免疫受體酪氨酸轉換基序(ITSM)可以與SHP2的2個SH2結構域結合從而招募SHP2(圖1)。一方面，SHP2被招募后可以通過抑制ZAP70磷酸化直接抑制TCR/CD3信號，并且抑制下游的RAS/ERK以及PI3K/Akt信號，進而抑制T細胞的激活[28-29]；另一方面，SHP2可以抑制CD28的磷酸化，從而抑制下游的PI3K/Akt通路，抑制T細胞的活化[29]?；谝种芐HP2可以在PD-1信號中同時解除TCR/CD3信號及CD28信號對T細胞的抑制，SHP2抑制劑在促進PD-1抗體療效以及克服PD-1抗體耐藥性方面具有極高的潛能。Zhao等[30]發現，SHP099與PD-1抗體聯用在小鼠結腸癌模型中展現出了較好的聯合抗腫瘤療效，明顯高于單藥療效，提示了SHP2抑制劑與免疫檢查點阻斷療法的聯用有望成為未來SHP2研究的重要方向。

對于其他的免疫抑制性受體，已有研究證明，CTLA-4可以通過胞質域的基于酪氨酸的YVKM基序招募SHP2[31]，進而抑制CD28信號，抑制T細胞的活化。也有報道表示，BTLA和TIGIT也可以通過ITIM結構招募SHP2[32-33]，從而抑制T細胞(圖1)，更具體的內在機制有待進一步研究。

圖1 SHP2對T細胞的調控機制示意圖

3.1.2 巨噬細胞 巨噬細胞分為M1型和M2型。M1型巨噬細胞具有促炎抗癌的功能，而M2型具有抗炎促癌的功能[34]。SHP2在巨噬細胞的調控中具有重要的作用。Wang等[35]發現，SHP2可以與集落刺激因子-1(CSF-1)誘發的GRB2/GAB2蛋白復合物結合，從而激活RAS/ERK信號通路，促進巨噬細胞的增殖與M2極化(圖2)。因而，SHP2可以通過激活巨噬細胞的CSF-1/CSF-1R軸促進腫瘤生長。

除此之外，SHP2還可以通過調控巨噬細胞介導腫瘤免疫逃逸。以往的研究表明，SHP2可以被巨噬細胞表面的信號調節蛋白(SIRP)以及唾液酸結合免疫球蛋白樣凝集素-10(Siglec-10)通過ITIM所招募，通過減少巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬進而導致腫瘤免疫逃逸[6]。最新的研究中，Li等[36]還發現巨噬細胞上的淋巴細胞活化信號分子(SLAM)家族受體也可以通過招募SHP2抑制巨噬細胞的吞噬功能，通過阻斷特定的SLAMF3及SLAMF4成功促進了巨噬細胞對造血系統腫瘤細胞的吞噬。同時，Gao等[37]還在結腸癌中發現了SHP2在巨噬細胞中所介導的新的腫瘤逃逸機制，即通過抑制STING-TBK1-IRF3通路下調I型干擾素，從而介導腫瘤免疫逃逸(圖2)。

圖2 SHP2對巨噬細胞的調控機制示意圖

綜上所述，SHP2通過調控巨噬細胞在促進腫瘤生長以及介導腫瘤免疫逃逸方面具有重要的作用，靶向抑制SHP2有望通過調控巨噬細胞達到抗腫瘤目的。

3.1.3 其他免疫細胞 目前SHP2對TIME的研究主要集中在T細胞和巨噬細胞上，然而也有研究表明，SHP2對其他免疫細胞也可能存在調節作用。最近的研究中，Song等[38]發現SHP2可以作為METTL3的下游信號，通過激活RAS/ERK通路促進NK細胞的增殖和分化，預示著SHP2可以正向調節NK細胞促進抗腫瘤免疫。另外，SHP2還被認為可以正向調節B細胞。有研究發現，在大量IL-6刺激下，SHP2的激活可以促進前B細胞的增殖，但SHP2對于腫瘤微環境中的B細胞是否有促進作用尚無明確的報道[39]。Tang等[40]還發現，SHP099可以通過趨化因子CXCL1/5介導的NF-κB通路上調腫瘤微環境中的gMDSC，從而抑制了SHP099的抗腫瘤功能。

以上研究表明，SHP2抑制劑可以通過激活T細胞以及巨噬細胞發揮抗腫瘤作用，但是有可能由于同時抑制了NK細胞、B細胞或上調了gMDSC而使抗腫瘤功能受到限制。因此，通過深入研究SHP2對不同免疫細胞的作用機制，聯合不同的調控手段，或許可以有效提高SHP2抑制劑抗腫瘤療效。

3.2 免疫聯合靶向雙重治療功能

通過抑制SHP2，一方面可以通過抑制其下游的RAS/ERK、PI3K/Akt和JAK/STAT等通路直接抑制腫瘤，另一方面，SHP2抑制劑還可以通過激活T細胞和促進巨噬細胞吞噬等抑制腫瘤，因而SHP2是免疫與靶向雙重治療的靶點。

目前有多種SHP2抑制劑已進入臨床試驗階段，諾華公司開發的TNO155是第一個進入臨床試驗階段的變構SHP2抑制劑，其公布的 Ⅰ 期臨床試驗結果顯示，TNO155單藥治療實體瘤療效較為有限。因而諾華公司正在積極嘗試TNO155的聯用方案，TNO155聯合PD-1抗體、CDK4/6抑制劑等臨床試驗都正在進行，預示著SHP2抑制劑的聯用或許會成為未來SHP2抑制劑開發的重點方向。一方面，SHP2抑制劑可聯藥用于治療RTK驅動的腫瘤；另一方面，隨著越來越多的研究揭示出SHP2抑制劑在TIME中的重要作用，SHP2抑制劑在聯用免疫卡控點阻斷療法上展現出極高的潛能。目前，多種SHP2抑制劑都已正式啟動聯用RTK抑制、RAS/ERK抑制劑或PD-1抗體的臨床試驗，盡管試驗尚無初步的結論，但臨床前數據表明，在體內外合適的腫瘤模型中，TNO155聯用EGFR抑制劑、CDK4/6抑制劑和PD-1抗體等都具有良好的聯合療效[41]。

隨著越來越多有關SHP2的臨床試驗正式啟動，SHP2正逐步展現出免疫聯合靶向雙重治療靶點的功能，表1列出了大部分目前已經正式啟動的SHP2抑制劑相關臨床試驗。

表1 臨床試驗階段的SHP2抑制劑

4 SHP2的兩面性

盡管SHP2是公認的致癌因子，但在一些情況下，SHP2也有抑癌的功能。目前大多數研究表明，SHP2基因的突變或過表達會通過調控下游多種信號通路直接促進腫瘤發生發展，最新的研究還發現，SHP2可以通過上調血管內皮細胞中的SOX7促進腫瘤血管生成[42]。但也有研究表明，SHP2基因存在一定的抗腫瘤作用，比如肝細胞中SHP2的缺失會通過激活STAT3導致肝細胞的癌變[43]；在食管鱗狀細胞癌中，SHP2也可以通過抑制STAT3抑制腫瘤[44]；SHP2在結腸癌中可以通過抑制PARP1介導的腫瘤細胞DNA修復激活STING信號通路，增強抗腫瘤免疫，同時提高化療的療效[45]。SHP2的兩面性還可以在同種腫瘤發展的不同階段體現。Chen等[46]發現抑制SHP2可以在肝細胞癌發生的早期階段抑制腫瘤生長，而在疾病后期促進腫瘤進展。

5 小結與展望

SHP2在成為抗腫瘤治療理想靶點的道路上仍存在許多亟待解決的問題，例如SHP2在癌癥中的兩面性以及SHP2抑制劑的副作用等。但我們并不能忽視SHP2優越的抗腫瘤潛力，目前SHP2在多種攜帶RTK突變的實體瘤中都顯示出較高的抗腫瘤活性，包括非小細胞肺癌[16]、胰腺癌[16，47]和胃癌[48]等，國內自主研發的JAB-3312、JAB-3068都已獲得美國FDA用于食道癌(包括食管鱗狀細胞癌)治療的孤兒藥認定。而SHP2抑制劑的聯藥，特別是與PD-1抗體聯用的臨床試驗正受到廣泛關注，我們期待看到更多SHP2抑制劑在腫瘤靶向與免疫治療中聯合應用的研究，充分發揮該明星靶點“靶免雙效”的特點，為腫瘤治療帶來新的曙光。