突破认知！发现溶酶体 EGFR 激活 mTORC1的全新机制，为 EGFR 突变癌症治疗点亮新希望

在癌症研究中，EGFR 突变与多种恶性肿瘤相关，其激活 mTORC1的机制尚未完全明晰。研究人员开展了 EGFR 对 mTORC1激活作用的研究，发现溶酶体定位的 EGFR 可作为 Rheb 的 GEF 激活 mTORC1，为癌症治疗提供新策略。相关研究成果发表在《Cell Research》上。

　　

在生命的微观世界里，细胞的生长和代谢如同精密的机器有条不紊地运转着，而这背后的调控机制一直是生命科学领域的研究热点。mTORC₁（雷帕霉素靶蛋白复合物 1）作为细胞生长和代谢的核心枢纽，它的激活受到多种因素的调控，其中生长因子起着关键作用。表皮生长因子受体（EGFR）作为生长因子的重要受体之一，在细胞信号传导中占据着重要地位。

以往研究表明，EGFR 突变与多种人类恶性肿瘤的发生发展密切相关，尤其是非小细胞肺癌（NSCLC）。EGFR 突变会导致其持续激活并出现异常转运，进而激活 mTORC₁，促进细胞增殖。然而，传统观点认为 EGFR 激活 mTORC₁依赖其激酶活性以及下游的 PI3K/AKT 信号通路，但近年来越来越多的研究发现 EGFR 存在不依赖激酶活性的功能，这使得 EGFR 激活 mTORC₁的机制变得扑朔迷离。而且，目前针对 EGFR 突变的癌症治疗主要使用酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKIs），但这些药物存在疗效有限和易产生耐药性等问题，这严重限制了癌症的治疗效果。因此，深入探究 EGFR 激活 mTORC₁的机制，寻找更有效的治疗靶点和策略迫在眉睫。

为了解开这些谜团，中山大学癌症中心等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们通过一系列实验，发现了 EGFR 激活 mTORC₁的全新机制，这一发现为 EGFR 突变癌症的治疗带来了新的希望，相关研究成果发表在《Cell Research》上。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。他们收集了肺癌患者的肿瘤组织样本，这些患者均携带 EGFR 激活突变且接受过厄洛替尼或阿法替尼的新辅助治疗，通过对样本的分析获取了重要的临床数据。同时，他们培养了多种细胞系，包括 PC9、HCC827 等，利用基因编辑技术构建了 EGFR-E804K 敲入细胞模型。此外，还运用了蛋白质免疫印迹（Western blotting）、免疫沉淀（immunoprecipitation）、免疫荧光（immunofluorescence）、超分辨率结构光照明显微镜（SIM）等技术，从分子、细胞等多个层面深入探究 EGFR 与 mTORC₁的关系。

下面来看具体的研究结果：

• 不同 EGFR-TKIs 对 mTORC₁激活的影响：研究人员对比了第一代 EGFR-TKI 厄洛替尼和第二代 EGFR-TKI 阿法替尼对 mTORC₁激活的影响。通过对肺癌腺癌标本的免疫组化分析，发现阿法替尼治疗组中 mTORC₁活性指标 p-T389-S6K₁/S6K₁的比值显著低于厄洛替尼治疗组，表明阿法替尼对 mTORC₁的抑制作用更强。在细胞实验中也得到了类似结果，这说明 EGFR 的激酶活性并非 mTORC₁激活所必需。

• EGFR 的溶酶体定位对 mTORC₁激活的关键作用：考虑到 mTORC₁在溶酶体表面激活，研究人员探究了 EGFR 向溶酶体的转运对 mTORC₁激活的影响。他们使用 LY3000328 和 Dyngo-4a 等抑制剂，发现抑制 EGFR 向溶酶体的转运可有效抑制 mTORC₁激活，且不影响 EGFR、AKT 和 ERK1/2 的磷酸化状态。此外，在野生型 EGFR 细胞中也观察到类似现象，这表明溶酶体定位的 EGFR 对 mTORC₁激活至关重要。

• EGFR 的 TKD 与 Rheb 的直接结合：研究人员发现，在携带内源性突变 EGFR 的细胞系中，突变型 EGFR 与 Rheb 在细胞核周围有明显共定位，且 EGFR 与 Rheb 的相互作用独立于 EGFR 酪氨酸激酶活性。进一步研究表明，EGFR 的 TKD（酪氨酸激酶结构域，氨基酸 696 - 1022）可与 Rheb 直接结合，阿法替尼可破坏这种结合，而厄洛替尼则无此作用。

• EGFR 作为 Rheb 的 GEF：由于 mTORC₁的激活依赖于 Rheb 的核苷酸结合状态，研究人员推测 EGFR 可能影响 Rheb 的 GTP 结合水平。通过 Rheb-GTP pull-down 实验，发现阿法替尼处理的细胞中 Rheb-GTP 水平明显降低。此外，EGFR 优先与 GDP 结合形式的 Rheb 相互作用，且 EGFR-TKD 能够在体外触发 Rheb 的核苷酸交换，这表明 EGFR 是 Rheb 的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）。

• EGFR 的 Glu804 作为潜在的谷氨酸指：通过 AlphaFold2 对 EGFR-TKD 和 Rheb 复合物的结构建模，研究人员发现 EGFR 的 Glu804 可能作为潜在的谷氨酸指参与 Rheb 的核苷酸交换。当 Glu804 突变为赖氨酸时，EGFR 与 Rheb 的结合显著减弱，EGFR-TKD 催化 Rheb 核苷酸交换的能力丧失，mTORC₁激活也受到抑制。在细胞实验和动物实验中，EGFR-E804K 敲入细胞表现出 mTORC₁激活受损、细胞增殖受限和肿瘤生长抑制的现象。

• BIEGi-1 的发现与作用：鉴于阿法替尼存在临床副作用，研究人员设计了新型小分子化合物 BIEGi-1，它能够同时抑制 EGFR 的激酶活性和 Rheb-GEF 活性。实验表明，BIEGi-1 在体外对 EGFR 催化的核苷酸交换抑制作用比阿法替尼更强，能有效破坏 EGFR 与 Rheb 的相互作用，抑制 EGFR 突变细胞中 EGFR 的激酶活性和 mTORC₁激活，对癌细胞增殖具有显著抑制作用。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 EGFR 以一种不依赖激酶活性的顺式方式激活 mTORC₁的全新机制。与传统的 EGFR-PI3K-AKT 通路不同，新机制中 EGFR 直接与 Rheb 物理结合并作为 Rheb-GEF 激活 Rheb，进而激活 mTORC₁，且这一过程依赖 EGFR 的溶酶体转运。这一发现填补了 mTORC₁激活机制的关键空白，完善了生长因子诱导细胞生长的理论。同时，研究人员开发的 BIEGi-1 为 EGFR 突变癌症的治疗提供了一种有前景的新型抑制剂，有望克服现有 EGFR-TKIs 的局限性，为癌症患者带来新的希望。这一研究成果不仅加深了人们对细胞生长调控机制的理解，也为未来癌症治疗的发展开辟了新的方向，具有重要的理论意义和临床应用价值。