SHP2抑制劑研究中的藥效學生物標志物-磷酸化ERK1/2蛋白檢測 _健康小知識

一、SHP2背景和其臨床表現
SHP2全稱是含Src同源2結構域蛋白酪氨酸磷酸酶，由基因PTPN11編碼。 SHP2磷酸酶活性受其自身構象變化而調控，基態時N-SH2結構域與PTP結構域結合并直接阻斷其活性位點，保持自抑制構象；當上游受體酪氨酸激酶（ReceptorTyrosineKinase ， RTK）激活會觸發上游信號因子上的pTyr殘基與SHP2兩個SH2結構域結合，使SHP2的構象發生改變，暴露PTP結構域上的活性位點，從而將SHP2從自抑制狀態釋放。 SHP2會使RAS脫磷酸化，增強其與效應蛋白RAF的結合，從而激活下游的MEK/ERK信號通路。換句話說，當SHP2過表達的時候， RAS-RAF-MEK-ERK-MARP通路會因為其與SHP2的協同作用，同樣地發生異常的激活。對于細胞來說，這種異常激活和KRAS突變時導致的異常激活，結果都是相似的，會導致細胞的異常增殖，最終發生癌變。除此以外， SHP2還參與PD-1/PD-L1相關的一些功能，抑制這個靶點同樣可以對抗甚至破除癌細胞對T淋巴細胞的免疫抑制。因此，抑制SHP2這個靶標，對于RAS（尤其是其中的KRASG12C）、PD-L1異常的癌癥，具有一定的治療作用。由于RTK位于RAS通路的上游，因此基于相似的原理，抑制SHP2同樣可以對RTK（NTRK）異常的癌癥起到一定的治療效果。
二、SHP2的磷酸化及機理
酪氨酸磷酸化在信號傳導過程中具有重要的作用，而去磷酸化過程又是平衡酪氨酸磷酸化水平的重要一環。在發現磷酸化-去磷酸化可以調控激酶活性之后，人們就一直在尋找介導去磷酸化的蛋白酶。因為，如果有合適的方式可以激活這樣的蛋白酶，就可以抑制那些過度活化的蛋白信號，從而起到治療腫瘤的效果。后來研究發現，有一些磷酸酶不僅不會抑制蛋白信號的活化，反而會起到擴增激酶信號，從而促進在腫瘤的形成發展，是名副其實的原癌蛋白，而SHP2正是這樣的一個原癌蛋白。而且， SHP2是多條受體酪氨酸激酶信號通路上的節點蛋白，因此它在腫瘤進化過程中產生的天然性和獲得性耐藥上發揮著重要的作用。
SHP2作用于多種RTK下游，介導了RTK激活引起的下游RAS/MAPK信號通路的級聯激活。 SHP2參與蛋白質的去磷酸化后修飾，在多條控制癌癥進程相關的信號通路中起到重要作用。細胞因子等和細胞膜表面的受體結合，誘導SHP-2復合體的形成，進一步活化RAS-RAF-MEK-ERK信號通路。另外，幾乎所有受體酪氨酸激酶（RTK）以激活SHP2為主要途徑、甚至是唯一途徑來激活RAS ，臨床前研究表明，降低SHP2表達水平或抑制其磷酸酶活性能在多種癌細胞中顯著抑制MAPK信號通路活性以及細胞增殖，尤其是在RTK依賴型或攜帶RAS通路特定突變（如KRASG12C突變、BRAFClass3突變、NF1失活突變等）的癌癥中。

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圖1.SHP2信號通路和功能圖（2018ScienceMission.com）
SHP2變/別構抑制劑
由于SHP2屬于難成藥靶點，以前開發的SHP2小分子抑制劑試圖與SHP2的PTP結構域結合，阻止底物進入催化位點，從而起到抑制酶活性的作用，但由于PTP家族的催化結構域高度保守，這些抑制劑同時會影響到其他正常生理活動需要的磷酸酶的活性，這種特異性上的缺陷，加之生物利用性不好，導致傳統SHP2小分子抑制劑難以投入臨床使用。基于以上難點，越來越多的制藥公司開發出了一種變/別構抑制劑來抑制SHP2 。
別構類藥物，是指那些不直接與蛋白活性位點結合，而是與其他部位結合引起蛋白分子結構發生變化，進而產生/抑制相應活性的藥物分子。與靶向蛋白質功能部位的原構藥物相比，別構藥物具有幾個關鍵優勢。它們是高度特異性的，因為它們不結合活性位點，而活性位點在蛋白質家族中往往是高度保守的。它們的副作用可能更低。它們允許調節蛋白質活性，而不是完全消除它。此外，別構藥物通常在內源性配體結合時起作用，也就是說，它們在細胞需要蛋白質的時候才會起作用。