SHP2在美国国家生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information, NCBI）基因数据库中的官方名称为蛋白质酪氨酸磷酸酶非受体型11（protein tyrosine phosphatase non-receptor type 11, PTPN11）, 由593个氨基酸组成, 包含两个Src同源2结构域（N-SH2和C-SH2）和一个PTP催化域^[8]。在非活性状态下, SHP2的N-SH2结构域与PTP结构域相结合会阻断其配体进入活性位点, 保持在自抑制构象中无法发挥磷酸酶的作用。当SHP2与特定的磷酸酪氨酸pTyr基序（如受体酪氨酸激酶、支架蛋白受体、细胞因子受体）结合时, 蛋白构象发生变化, N-SH2结构域远离PTP域, 使SHP2的自抑制状态被破坏变为开放构象, 从而激活SHP2发挥去磷酸化的作用^{[8, 9, 10]}。SHP2的活化会使Ras持续过度激活以及ERK1/2和AKT途径同时激活, 导致恶性肿瘤的发生; 而SHP2信号通路的失调可能会引起发育障碍。因此, 由于SHP2具有双重作用, 其激活状态也会受到精准的调控^[11]。

SHP2在肿瘤中可以检测到不同突变体, 其激活突变与肿瘤的发生有关。SHP2的激活突变体主要可以分为自抑制解除型（E76K）, 以及催化活性消除型（C459E）^[12]。SHP2的大多数突变体是由N-SH2和PTP结构域的突变形成的。这些突变可以影响SHP2的分子内相互作用, 导致SHP2的激活^{[13, 14]}。SHP2在肺癌中常见的突变体有N-SH2域的V45L、N58S、E76V^[15]。近期一项研究对28 686例中国肺癌患者进行回顾性分析, 发现编码SHP2的PTPN11在中国肺癌患者中突变频率仅为0.67%, 其中最常见的突变是G503V。PTPN11也常与RTKs家族成员表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）, 人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2, HER2, erbB-2/neu, ERBB2）, 成纤维细胞生长因子受体（fibroblast growth factor receptor, FGFR）发生共突变, 这些肺癌患者有望从SHP2抑制剂联合RTKs抑制剂的治疗中获益^[16]。研究发现, SHP2抑制剂在体外和细胞内对致癌SHP2突变体的抑制作用与突变体自身的磷酸酶活性成反比^{[17, 18]}。

SHP2参与肿瘤发生发展的多个信号通路的调控, 其中, SHP2是丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）信号通路完全激活的必要条件^[2]。SHP2参与调控了RAS-RAF-MAPK信号通路（图1）, SHP2作为RAS的直接激活剂, 通过促进下游配体的磷酸化而活化RAS, RAS过度激活又会引起癌症的发生, 因此, SHP2可作为治疗癌症潜在的靶点。SHP2可以去磷酸化KRAS, 增强了GTPase循环及与效应分子RAF的结合, 故抑制SHP2可以抑制KRAS-RAF-MAPK信号通路传导^{[19, 20]}。Sprouty是RAS/ERK途径的负调节因子, 其磷酸化使其活性受到, 而SHP2可以促进Sprouty的去磷酸化, 阻碍了其与生长因子受体结合蛋白2（growth factor receptor-bound protein 2, grb2）结合, 使得Grb2-SOS复合物的形成, 激活MAPK下游的信号^{[21, 22]}。此外, C-末端Src激酶（C-terminal Src kinase, Csk）与磷酸化的paxillin结合, 导致Src失活并抑制ERK的活化, 而激活的SHP2可以使paxillin蛋白去磷酸化, 增强EGF刺激的ERK1/2活化^[23]。

图1

Fig.1

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	图1 SHP2调控RAS信号通路Fig.1 SHP2 regulates the RAS signaling pathway

SHP2可以通过PTP催化活性依赖性的方式调节JAK/STAT通路, 使JAK2活化间接促进JAK/STAT介导的信号传导, 或是去磷酸化STAT直接抑制JAK/STAT通路活化^{[6, 24, 25]}。SHP2与Yes关联蛋白1（Yes associated protein 1, YAP1）相互作用, 促进SHP2在细胞核内的积累, 激活了Wnt/β -catenin信号通路, 导致NSCLC患者的肿瘤进展以及不良预后^[26]。有报道称NSCLC细胞中, KRAS和PI3K通路之间的串扰机制也是通过SHP2控制的^[27]。SHP2可以通过PTP依赖性和非依赖性方式作为NF-κ B激活的双重调节因子, Src/Fn14/NF-kB轴也被证实在NSCLC的生长和转移中起着重要作用, 关于该轴的潜在作用也有待进一步的研究^{[28, 29]}。

多项研究表明, SHP2抑制剂具有抗肿瘤血管生成的活性^{[30, 31]}。SHP2抑制剂的应用使肿瘤血管内皮细胞ERK1/2磷酸化, 并激活STAT3磷酸化, 介导了抗肿瘤血管生成^[32]。此外, 抑制SHP2可通过调控ASK1/c-Jun/SOX7轴, 降低小鼠肺恶性肿瘤病灶的微血管密度^[33]。因此, 抑制SHP2也可以作为一种靶向肿瘤血管内皮细胞的新策略。

SHP2是少数已被证实的抑制细胞衰老的靶标之一。SHP2可以通过激活Src、FAK和MAPK来抑制衰老提升自我更新能力以促进乳腺癌的增殖, SHP2被抑制后, 衰老标志物p27和p53水平上升^{[34, 35]}。在KRAS突变的NSCLC中, 抑制SHP2可以引起肿瘤细胞的衰老反应^[36]。SHP2抑制剂的促肿瘤衰老作用有望运用于NSCLC的治疗中。

在肿瘤中单独使用SHP2抑制剂, 可以阻止MAPK通路的路径反馈激活及阻断RTK旁路激活, 有助于应对NSCLC的治疗耐药^[37]。其单药的使用一直没有令人满意的临床试验数据披露, 但其拥有广阔的联合治疗潜力。

SHP2抑制剂在抗肿瘤治疗中可以起到重塑肿瘤免疫微环境的作用。载有SHP2抑制剂与CSF1R抑制剂的纳米颗粒可以将M2型肿瘤相关巨噬细胞极化为M1型, 并增加了肿瘤内T细胞和NK细胞的浸润, 从而增强了抗肿瘤免疫^[58]。SHP2抑制剂与KRAS G12C抑制剂联用, 可以使CD8+ T细胞浸润增加, Treg细胞减少, 肿瘤相关的B细胞增加, 这可能是由于趋化因子CXCL9-11与CXCL13的分泌增加所介导的^[31]。联合使用SHP2抑制剂与CXCR1/2抑制剂, 可以使因抑制RAS-RAF-ERK轴而激活的CXCR2信号通路被抑制, 促进抗肿瘤活性强的CD8+ T细胞的产生^[59]。

早期SHP2抑制剂的开发主要为靶向PTP域催化口袋, 阻止酪氨酸磷酸化的底物进入催化位点, 主要代表有磺酸类抑制剂^[60], 水杨酸类抑制剂^[61]及天然来源的SHP2抑制剂^[62]等。但由于PTP域高度保守的催化位点序列, 这类抑制剂缺乏特异性, 因此需要开发活性更高的SHP2抑制剂。

SHP2变构抑制剂的发现, 使得SHP2抑制剂真正进入了临床阶段。2016年诺华公司在《Nature》上报道了首个作用于SHP2变构位点的高选择性SHP2抑制剂SHP099, 该化合物可以结合到N-SH2、C-SH2和PTPT结构域之间的“ 隧道” 结合位点, 从而通过变构机制抑制SHP2的磷酸酶活性^[63]。SHP2抑制剂RMC-4550不仅能将SHP2稳定于“ 自抑制状态” , 还可以通过降低SHP2在质膜上的丰度, 抑制SHP2发挥的磷酸酶功能^[64]。诺华公司在SHP099的基础上开发了一种效用更好的变构抑制剂TNO155, 这也是首个进入临床试验的SHP2抑制剂^[65]。之后诺华公司又发现在N端SHP2和PTP结构域界面形成的裂缝间有一个“ 闩样” 位点, 经过筛选后得到抑制剂SHP244。同时抑制“ 闩样” 结合位点和“ 隧道” 结合位点可以协同稳定SHP2的封闭非活性构象^[66]。

靶向蛋白水解的嵌合体（proteolysis-targeting chimera, PROTAC）成为了近些年来小分子药物的研发热点, Wang等首次基于PROTAC技术设计开发了小分子SHP2抑制剂SHP2-D26, 证实靶向降解SHP2对于抑制SHP2活性是一种非常有效的策略^[67]。靶向SHP2的PROTAC化合物SP4在HeLa细胞增殖抑制试验中显示, 其活性是SHP099的100倍^[68]。目前暂无SHP2抑制剂上市, 已经进入临床试验的SHP2抑制剂多为变构抑制剂, 与NSCLC相关的SHP2抑制剂临床试验见表1。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 针对实体瘤或非小细胞肺癌的SHP2抑制剂临床试验 Tab.1 Clinical trials of SHP2 inhibitors for solid tumors or NSCLC

表1 针对实体瘤或非小细胞肺癌的SHP2抑制剂临床试验 Tab.1 Clinical trials of SHP2 inhibitors for solid tumors or NSCLC

SHP2作为“ 分子开关” , 是肿瘤细胞与免疫细胞等细胞内多条信号通路的节点, 但一直以来都是难成药的靶点, 自SHP2的变构抑制剂SHP099面世后, 其潜力也变得备受瞩目。SHP2抑制剂对于多种癌症都显示出了治疗潜力, 多项关于NSCLC的临床前研究中也证实了抑制SHP2可以抑制肿瘤生长并促进抗肿瘤免疫。SHP2与NSCLC的多种分子靶向药物的耐药机制有关, 通过药物联用可以改善耐药, 重塑肿瘤的微环境, 但SHP2抑制剂的最佳联合应用策略还有待进一步的充分评估。此外, SHP2在肿瘤免疫微环境中的作用也是值得关注的话题, SHP2在不同的免疫细胞中可能存在差异性调控机制, 因此, 在肿瘤微环境的不同细胞中寻找SHP2新的底物与相互作用蛋白, 也许可以成为SHP2抑制剂新的治疗机会。总之, SHP2在NSCLC中是一个非常有潜力的靶点, 对于SHP2的相关机制探索需要进一步的研究。