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近日，中国人民解放军联勤保障部队第920医院、楚雄彝族自治州人民医院与嘉士腾共同合作在Investigational New Drugs上发表文章“Patient-derived tumor organoids for new drug development: promises and challenges”。该综述全面梳理了类器官的起源谱系，系统阐述了患者来源肿瘤类器官（PDTOs） 在新药研发领域的核心应用场景，同时深入剖析了该技术体系面临的核心瓶颈与发展机遇，以期为抗肿瘤新药研发的创新突破提供坚实的理论支撑与切实的实践指引。 1 引言 抗肿瘤药物的开发一直面临研发周期长、体内药效差异大和个体间疗效差异等问题。PDTOs是从患者身上提取的肿瘤组织或干细胞在特定的3D体外微环境下自组织发育而来的小型化体外器官模型，可以很大程度模拟目标组织或器官的遗传特征和表观特征，已成为癌症研究领域一种新颖的临床前模型。大量研究已证实，PDTOs可以高度重现原始肿瘤的生物学和分子特征，同时保留肿瘤异质性，且在药物筛选和新药研发方面显示出巨大的潜力。 本综述系统总结了类器官来源及PDTOs在新药研发中的应用，并进一步阐述了PDTOs面临的挑战与发展机遇，旨在为新药研发领域提供极具价值的深度见解。 2 类器官来源 类器官可由两类干细胞构建，即成体干细胞（ASCs）和多能干细胞（PSCs）；其中PSCs又包括胚胎干细胞（ESCs）与诱导多能干细胞（iPSCs）。ASCs来源与PSCs来源的类器官构建流程存在显著差异。ASCs来源的类器官需依赖培养基中模拟正常干细胞稳态状态的生长因子混合物进行培养，而PSCs来源的类器官则需通过逐步添加生长因子的方式诱导细胞定向分化，以此模拟胚胎发育过程中的细胞信号传导通路。尽管二者在肿瘤建模方面存在较大差异，但ASCs与PSCs来源的肿瘤类器官具有互补性，均为揭示肿瘤发生与进展的全流程机制提供了全新的研究视角。 2.1 ASCs来源的类器官 早在2009年，Sato等便证实小鼠Lgr5⁺肠道ASCs可用于构建三维肠道类器官。在Matrigel中培养的细胞，可通过添加R-spondin1、EGF、noggin等干细胞微环境调控因子，实现长期体外培养。在体内，肠道上皮组织可形成隐窝-绒毛结构，肠道干细胞定位于隐窝底部。值得注意的是，培养基中添加R-spondin1、EGF及noggin是成功构建类器官的关键条件。近期研究发现，Lgr5⁺干细胞之间的潘氏细胞可作为Wnt信号来源。Matrigel因富含层粘连蛋白，其结构与肠道隐窝底部相似，可为细胞提供黏附所需的基质成分，从而促进类器官的形成。这类具有隐窝-绒毛结构的肠道类器官，能够忠实保留原发组织的生理特征。同时，气液界面（ALI）培养技术也已应用于肠道类器官的培养。基于上述两项技术突破，ASCs来源的类器官已成功从多种人体正常组织及相应肿瘤组织中构建。此外，改良的类器官培养方案为从活检样本、循环肿瘤细胞、尿液及宫颈涂片等样本中构建肿瘤类器官提供了可能。近年来，越来越多的PDTOs大型活体生物样本库相继建立，为基础研究与临床转化研究提供了极具价值的平台。 2.2 PSCs来源的类器官 ESCs的研究易受伦理法规的严格限制。相比之下，iPSCs可通过重编程将体细胞恢复至多能状态。iPSCs来源类器官的构建流程为：先将iPSCs直接定向分化为三胚层，再置于含特定生长因子与信号分子的三维基质中培养。在PSCs来源类器官的构建中，首先利用激活素A处理人PSCs以诱导其向内胚层分化，随后加入FGF4和Wnt3a进行孵育，促进后肠特化，最终生成表达KLF5、CDX2等肠道特异性标志物的肠道类器官。此后，PSCs来源类器官被广泛应用于疾病模型构建。目前，多种PSCs来源类器官已成功建立。然而，在癌症研究中，PSCs来源类器官无法像肿瘤组织来源的ASCs类器官那样，在培养过程中重现获得性癌症基因突变。尽管研究人员已尝试通过将癌细胞直接重编程为PSCs来解析肿瘤发生过程，但相关成果仍相对有限。另一种策略是在PSCs中引入致癌突变后，通过诱导分化构建多种癌症模型，该策略在脑类器官的构建中已取得显著成功。值得注意的是，通过将脑类器官与胶质瘤干细胞共培养，可模拟脑微环境，分析细胞间相互作用及细胞迁移过程，从而复现胶质母细胞瘤侵袭及上皮恶性肿瘤脑转移的病理进程。 3 PDTOs用于新药研发 3.1新型药物靶点的鉴定与验证 类器官可精准复刻原发组织的基因组变异、分子特征与异质性，是筛选治疗靶点、解析疾病进展的关键模型（图1）。在胰腺类器官研究中，Bishehsari等发现KRAS 突变可重塑巨噬细胞的促肿瘤表型，推动肿瘤发生。尽管p38α（Mapk14）是结直肠癌的重要靶点，但现有抑制剂的抑制效果不佳。Rudalska等开发的超长靶点驻留时间p38α抑制剂（ULTR-p38i），凭借优异的药代动力学特性与高选择性在结直肠癌类器官中展现出强效治疗潜力。Xu等则发现，PKMYT1抑制剂 lunresertib与ATR抑制剂camonsertib联用，对CCNE1扩增型卵巢/子宫内膜癌具有显著协同杀伤效应，且该结果在类器官模型中得到验证，既强化了其临床转化价值，也确立了CCNE1作为该联合方案敏感性预测生物标志物的可行性。此外，结合CRISPR/Cas9（图2）、RNA干扰等基因编辑技术，类器官还可高效完成治疗靶点的功能验证。 图1. 肿瘤类器官用于药物研发的示意图 图2. CRISPR-Cas技术在患者来源肿瘤类器官中的应用 3.2 药物筛选与评价 类器官技术可用于构建多种肿瘤类器官，以筛选和评估不同类型的抗肿瘤药物。既往已成功建立原发性肝癌类器官，借助该模型实现了生物标志物鉴定与药物筛选，并发现ERK抑制剂SCH772984有望成为原发性肝癌的潜在治疗药物。利用胰腺导管腺癌（PDAC）类器官，研究人员针对潜在治疗靶点DCLK1开展了药物筛选。DCLK1抑制剂在PDTOs中展现出显著的抑制效果，而在传统肿瘤细胞系中却无明显疗效。此外，通过结直肠癌类器官与配对健康结肠黏膜类器官的对比筛选，研究人员从500余种双特异性抗体中鉴定出EGFR×LGR5双特异性抗体MCLA-158，该抗体可有效抑制结直肠癌类器官生长，并预防转移发生。这是首次在实体肿瘤类器官中完成候选药物的临床前筛选，为基于类器官的新药研发奠定了重要基础。 肿瘤类器官与基质细胞、免疫细胞等非肿瘤细胞的共培养模型，可用于评估免疫治疗药物及能够增强免疫细胞杀伤效应的药物。基于小鼠或患者来源乳腺癌类器官与肿瘤特异性细胞毒性T细胞的功能互作，Zhou等通过高通量筛选鉴定出可增强抗原呈递及T细胞介导细胞毒性的表观遗传抑制剂。研究发现，筛选获得的GSK-LSD1、CUDC-101和BML-210均具有抗肿瘤活性，其中BML-210处理可显著增强乳腺癌肿瘤对PD-1抑制剂的敏感性（图3）。另有研究利用肿瘤类器官与免疫细胞的共培养模型，评估了正处于临床试验阶段的 CEA-CD3 T细胞双特异性抗体cibisatamab（CEA-TCB），结果表明高亲和力的 CEACAM5-TCB在CEA低表达类器官中仍保持活性。 图3. 基于肿瘤类器官的药物验证测试示意图 3.3诊断生物标志物的预测 鉴于PDTOs能够完整保留原发肿瘤的基因组特征与异质性，其已被视为预测药物疗效与鉴定潜在诊断标志物的高效体外模型，相关发现后续可通过临床样本分析进一步验证。基于唾液腺肿瘤类器官库的研究证实，PTP4A1可作为黏液表皮样癌的有效诊断生物标志物 (43)。在另一项肺神经内分泌肿瘤类器官的研究中，ASCL1被鉴定为大细胞神经内分泌癌患者对BCL-2抑制剂治疗响应的潜在生物标志物 (44)。此外，通过整合PDTOs的多组学图谱与体外药物筛选数据，还可鉴定出多种潜在预测性生物标志物。 3.4 拓展药物适应症 除处于研发阶段的新药外，PDTOs还可用于已获批药物或临床试验阶段药物的再筛选，以拓展其治疗适应症。既往研究中，研究人员利用胰腺癌类器官模型，从约6000种FDA批准的化合物中，筛选出可显著抑制类器官生长的候选药物。借助高通量筛选平台，perhexiline maleate被鉴定为可抑制KRASG12D突变型胰腺癌类器官及人原代PDAC类器官生长并诱导其凋亡的化合物。该药物最初用于抗心绞痛，且有研究报道其为肉碱棕榈酰转移酶1抑制剂。此外，基于胃癌类器官生物样本库的大规模药物筛选，研究还发现了多种已获批或处于临床试验阶段的敏感药物，包括Napabucasin、Abemaciclib以及ATR抑制剂VE-822。 3.5 药物作用机制与耐药机制研究 类器官技术结合转录组学、蛋白质组学、单细胞转录组学等高通量测序技术，可实现从分子到细胞水平的药物作用机制解析，助力阐明药物对机体多种生物学过程的调控效应。Armstrong等建立了一种基于PDTOs的高通量药物筛选体系，用于模拟PDAC对多种治疗方案的响应，证实该多靶点类器官筛选模型可作为指导患者分层与治疗方案选择的临床前工具。同时，研究人员通过靶向药物通路分析，鉴定出与受试药物作用机制相关的多种响应预测因子。基于人结直肠癌类器官开展的老药新用筛选与机制研究中，通过对药物响应的详细转录组分析，将药物响应特征归纳为诱导分化、生长抑制、代谢抑制、免疫激活及细胞周期抑制五种典型模式，从转录组层面揭示了药物的作用机制。 肿瘤治疗中耐药问题不可避免，而PDTOs是研究耐药机制的理想模型，可为耐药患者提供潜在治疗靶点与预测生物标志物，并可用于构建原发性耐药与获得性耐药模型。Tao等证实，上皮性卵巢癌类器官可有效评估不同条件下PARP抑制剂的敏感性，并解析其耐药机制。Chen等成功构建奥沙利铂耐药的 结直肠癌类器官模型，借助单细胞RNA测序揭示了多个潜在的耐药驱动基因与转录因子。基于肺癌类器官的研究则阐明了腺鳞转化在KRAS抑制剂耐药中的作用。此外，Li等依据代谢组学特征将PDAC类器官分为高糖代谢型与高脂代谢型。该研究不仅揭示了与化疗敏感性差异相关的代谢异质性，还为高糖代谢型化疗耐药患者提供了潜在的靶向治疗策略。 3.6 药代动力学与药效学研究 药代动力学检测是新药研发的关键环节。然而，在动物体内开展的药代动力学与药效学分析，通常无法准确反映药物在人体中的真实响应。Skardal等报道了一种整合肝脏、心脏组织的器官芯片系统，发现药物响应依赖于组织间的相互作用，这一发现凸显了多组织整合模型在研究候选药物疗效及相关副作用中的重要性。另一项研究中，研究人员通过流体耦合技术，将肠道、肝脏、肾脏的双通道微流控器官芯片模型构建成一套人体药物吸收、代谢、排泄的首过效应模型（图4）。该模型不仅为药物研发与毒理评估提供了可实验操作的平台，还为Ⅰ期临床试验的给药方案优化提供了重要依据。此外，iPSCs来源的肠道类器官具备药代动力学功能，即类器官中可检测到药物转运体的表达、ABCB1/MDR1介导的外排转运活性，以及核受体配体诱导的药物代谢酶CYP3A4表达。可见，肠道类器官有望成为新药研发中药代动力学评估的理想模型。 图4. 多器官芯片系统示意图 3.7 药物毒理检测 类器官是研究药物毒理的理想工具，可揭示药物诱导细胞毒性与死亡的机制，以及其对特定细胞类型和死亡通路的选择性损伤。研究团队利用健康小肠、结肠类器官解析了吉非替尼的毒性机制，并完成了转录组层面的分子分析，同时也通过该模型在转录组与蛋白组水平上阐明了阿霉素致肠道毒性的分子通路，深化了对其肠道基因表达调控效应的理解。此外，人原代肺泡上皮来源的细支气管肺泡类器官，可模拟肺上皮微环境，用于早期筛查抗体药物偶联物的脱靶毒性。尽管此类毒性已在临床前阶段被系统评估，但该类器官模型仍为毒理验证提供了关键补充。 4 挑战与展望 尽管肿瘤类器官技术已广泛应用于药物筛选与研发领域，但其仍面临诸多挑战。首先，目前虽已建立十余种PDTOs的培养方案，但针对特定癌种的标准化培养体系与流程仍较为匮乏，严重制约了PDTOs的可重复性与规模化应用。近年来，研究人员正致力于优化PDTOs的培养规模与质量控制，以推动其在药物筛选与研发中的转化应用。Lawlor等证实3D生物打印技术在构建肾脏类器官中的可行性。该技术可精准调控类器官的大小、细胞数量等生物物理特性，且基于该模型的氨基糖苷类药物毒性检测结果具有良好的可重复性。该研究表明，生物打印技术有望为未来类器官相关的药物筛选与研发提供高通量、高可控性的实验模型。 其次，PDTOs普遍缺乏血管系统与完整的肿瘤微环境。人体血管系统对肿瘤的生长与转移至关重要，而PDTOs中缺失的完整血管网络，导致类器官内部细胞无法获得充足的营养与氧气供应，进而影响细胞活性，甚至诱发凋亡。近年来，有研究利用明确组分的水凝胶体系构建共培养模型，成功模拟并解析了肝细胞癌与内皮细胞间的血管旁分泌串扰。该共培养模型有助于深入理解血管生成与免疫微环境的相互作用，并为靶向该通路提供了理论依据。共培养模型作为PDTOs未来的重要发展方向，为研究肿瘤细胞与多种免疫细胞的复杂互作、解析肿瘤生物学特性及推动免疫治疗策略研发提供了极具潜力的实验平台。我们相信，随着共培养模型的不断发展，肿瘤微环境的全基因组综合分析也将随之实现。 5 结语 PDTOs的构建在研究肿瘤发生机制、耐药机制、药物筛选及新药研发方面具有重要的临床价值与意义。尽管现阶段仍面临部分挑战，但PDTOs能够更好地还原原发肿瘤的组织学特征、基因组特征与分子特征，同时保留肿瘤异质性，因此在药物筛选与新药研发领域展现出巨大潜力。FDA相关新法规的获批，预示着PDTOs将被广泛应用于药物筛选及新药研发。此外，器官芯片技术已与类器官模型结合，构建出更贴近体内组织生理或病理状态的模拟系统。未来，有望通过整合肿瘤实质细胞、肿瘤微环境以及血管与免疫细胞网络，构建基于PDTOs 的模拟体内生理状态的模型体系。 嘉士腾有丰富的类器官资源库与高标准模型体系，可提供疾病模型构建、药物高通量筛选、药理药效研究、药物安全性评价、转化医学研究等多元化技术服务，助力提升新药研发临床转化成功率。 类器官新药研发服务丨病理模型构建 → 患者来源肿瘤类器官（PDO）病理模型构建 → 患者来源罕见病/遗传性疾病类器官病理模型构建 → 器官特异性退行性疾病病理模型构建 → 患者来源IBD病理模型构建 → 肿瘤微环境（免疫/间质）共培养模型构建 → 感染性疾病（病毒/细菌）共培养模型构建 → 基因编辑修饰类器官模型构建 类器官新药研发服务丨药物高通量筛选 →小分子化合库高通量筛选 → XDC药物、抗体药物、多肽药物及靶向药物早期高通量筛选 → 联合用药方案快速筛选 → 老药新用高通量适应症筛选评价 类器官新药研发服务丨药理药效研究 → 药物信号通路与作用机制研究 → 靶向药物疗效验证与作用靶点确认 → 肿瘤药物ex vivo药效评价 → 非肿瘤药物ex vivo药效评价 → PDOX体内药效评估 类器官新药研发服务丨药物安全性评价 → 器官特异性non-GLP评价（肝脏/肾脏/心脏/神经/肺） → 多器官联合药物毒性评估 →药物代谢研究（肝脏/肠道/血管） →GLP毒性评价预筛（动物胃/肠/肝等类器官） 引用文献: He M, Wu Y, Du F, et al. Patient-derived tumor organoids for new drug development: promises and challenges. Invest New Drugs. 2026. doi: 10.1007/s10637-026-01605-3.

一 引言 磷酸化（phosphorylation）是蛋白质最丰富、也是最重要的翻译后修饰（PTM）之一。通过在特定氨基酸残基上添加一个磷酸基团，细胞可以瞬时改变蛋白的活性、构象、定位甚至命运。催化这一过程的酶被称为激酶（kinase）——它们以ATP为磷酸供体，将高能磷酸基团精准转移至底物分子，是细胞信号网络中的关键调控节点。 按照磷酸化发生的氨基酸位点不同，激酶通常分为丝氨酸/苏氨酸激酶和酪氨酸激酶两大类。在全局磷酸化组中，磷酸化最常见于丝氨酸，其次为苏氨酸和酪氨酸。Kirti等人利用磷肽MS的方法，测定得到的磷酸化位点分布比例为：Ser 84.1%，Thr 15.5%，Tyr 0.4%。这表明酪氨酸磷酸化在数量上远低于前两者。然而，数量上的“少数派”，却在功能上扮演着“关键节点”的角色。 酪氨酸激酶虽然在基因组中数量有限，但它们几乎掌控着细胞生长、分裂、分化与凋亡等核心信号通路。一旦调控失衡，极易导致异常增殖和肿瘤发生。因此，酪氨酸激酶被认为是现代精准医学中最重要的“黄金靶点”之一。截至2025年3月，在FDA已批准的85种小分子激酶抑制剂中，超过三分之二直接靶向酪氨酸激酶，其中21种作用于非受体酪氨酸激酶，45种靶向受体酪氨酸激酶。可以说，酪氨酸激酶在很大程度上重构了现代肿瘤治疗的策略框架。 在上一篇文章中，我们已经简要介绍了丝氨酸/苏氨酸激酶家族及其生物学功能。本文将聚焦于酪氨酸激酶，简要梳理其分子机制、信号调控特点，并阐述其成为药物研发领域重要靶点的分子基础。 二  酪氨酸激酶简述 自Tony Hunter在1979年首次证明Rous sarcoma virus的v-Src蛋白具有酪氨酸激酶活性以来，越来越多的酪氨酸激酶被迅速鉴定和功能解析。这一发现首次确立了酪氨酸磷酸化作为一种独立而重要的蛋白翻译后修饰形式，并揭示了其在肿瘤发生中的关键作用。近半个世纪以来，酪氨酸磷酸化已成为真核细胞信号转导体系中的核心调控机制之一，尤其在多细胞生物中发挥重要作用。它广泛参与细胞增殖、细胞周期进程、代谢稳态、转录调控、神经传递、分化与发育以及衰老等多种生理过程。与此同时，对异常酪氨酸激酶活性在肿瘤发生中作用的深入理解，极大推动了靶向治疗的发展。针对异常激活酪氨酸激酶的小分子抑制剂和抗体药物不断问世，标志着分子靶向治疗时代的开启。根据结构与定位特征，酪氨酸激酶可分为两大类：受体酪氨酸激酶（Receptor Tyrosine Kinases，RTKs）和非受体酪氨酸激酶（Non-Receptor Tyrosine Kinases，NRTKs）。 受体酪氨酸激酶通常为I型单跨膜蛋白，N端为可结合激活配体的胞外结构域，中间为单一跨膜区，C端为包含催化结构域的胞质区。大约三分之二的酪氨酸激酶成员属于RTKs。它们通常通过细胞外结构域与特定蛋白配体（如生长因子或细胞因子）结合而被激活，少数RTKs的配体本身为膜锚定蛋白。配体结合后诱导受体发生二聚或寡聚化，进而在活化环（activation loop）或邻膜区域发生酪氨酸残基的反式自磷酸化（trans-autophosphorylation），从而激活胞内催化结构域。被磷酸化的酪氨酸位点随后作为“对接平台”，招募含有SH2或PTB结构域的信号蛋白，启动下游信号级联反应。不同受体所含的特异性磷酸化位点序列决定了其可招募的信号分子谱，从而赋予信号通路高度的特异性。在人类基因组中，目前已鉴定出约58个RTK成员，根据胞外结构域结构特征和序列同源性可分为约20个亚家族。其中具有代表性的家族包括：EGFR/ErbB家族、VEGFR家族、PDGFR家族、FGFR家族、胰岛素受体家族以及如KIT、FLT3等与造血和干细胞相关RTK。这些不同家族虽然在配体类型、组织表达和生理功能上高度分化，但在激活机制上高度保守，共同构成了调控细胞命运决定的核心信号网络。 相比之下，非受体酪氨酸激酶（NRTKs）缺乏跨膜结构域，多数为可溶性的胞质蛋白，但部分成员可通过脂酰化（如肉豆蔻酰化、棕榈酰化）等翻译后修饰锚定于细胞膜。NRTKs通常不直接感知细胞外信号，而是作为缺乏自身催化结构域受体的催化亚基，参与信号转导。例如，在细胞因子受体、T细胞受体或B细胞受体等系统中，受体本身不具备激酶活性，需要依赖结合的NRTKs完成信号启动。 NRTKs的激活机制通常依赖于受体配体结合后诱导的寡聚化或构象变化，从而使结合于受体胞质尾部的激酶彼此接近并发生反式磷酸化，或解除自身的自抑制构象。许多NRTKs（如Src家族激酶）具有SH2、SH3等调控结构域，其活性通过分子内相互作用维持在抑制状态；当受体被激活后，特定磷酸化位点或结合蛋白打破这种抑制构象，激酶迅速被激活。典型的NRTK包括Src家族、Abl家族、JAK家族以及BTK等，它们广泛参与免疫信号、细胞黏附、细胞骨架重塑及炎症反应等生物过程。 总体而言，RTKs更多承担“信号感受器”的角色，将细胞外信息跨膜传递至胞内；而NRTKs则常作为“信号放大器与整合器”，在胞内对信号进行扩增、分流与调控。两类酪氨酸激酶在结构和激活方式上存在差异，但在功能上高度协同，共同构建了精细而复杂的细胞信号网络。接下来我们将介绍两个重要的酪氨酸激酶，以期表明酪氨酸激酶在信号传导和临床治疗中的重要作用。 三 典型酪氨酸激酶  Src激酶：首个被发现的酪氨酸激酶及原癌基因 酪氨酸激酶Src的研究历史，几乎贯穿了现代分子肿瘤学的发展进程。1911年，Peyton Rous发现一种可导致鸡肉瘤的滤过性病原体，后来被命名为Rous sarcoma virus（RSV）。这一发现首次证明肿瘤可以由病毒引起，奠定了肿瘤病毒学的基础，但当时尚未揭示其分子机制。 20世纪70年代，随着分子生物学技术的迅速发展，研究者从RSV中鉴定出其致癌基因v-src（viral Src）。随后，人们在正常细胞基因组中发现了与之高度同源的细胞基因SRC（c-Src）。这一发现直接促成了原癌基因（proto-oncogene）概念的建立，即正常细胞基因在获得异常激活后可转化为致癌基因，从而驱动肿瘤发生。 1979年，Tony Hunter在研究v-Src转化机制时首次证明Src具有蛋白酪氨酸激酶活性，能够特异性催化酪氨酸残基的磷酸化。这一发现具有里程碑意义，因为在此之前，人们仅认识到蛋白磷酸化主要发生在丝氨酸或苏氨酸残基上。酪氨酸磷酸化作为一种新的翻译后修饰形式，由此被确立为细胞信号调控的重要机制。此后，大量受体酪氨酸激酶与非受体酪氨酸激酶相继被发现，构建起复杂而精密的细胞信号网络体系。可以说，Src的发现与研究，是现代分子肿瘤学发展史上的重要起点之一。 图1：重组SRC蛋白（Cat # 81815）SDS-PAGE考马斯亮蓝染色（左）和活性检测（右）。 Src家族激酶（Src family kinases，SFKs）是一类典型的非受体酪氨酸激酶，主要成员包括Src、Lyn、Fyn、Lck、Hck、Fgr、Blk以及Yes。这些激酶在结构上高度保守，通常包含SH3、SH2和催化结构域，并通过分子内相互作用维持在自抑制状态。从表达谱来看，Src家族成员既包括如Src、Fyn、Yes等广泛表达型激酶，也包括具有明显组织特异性的成员。例如，Lck主要表达于T细胞，Blk主要见于B细胞，而Hck和Fgr多在髓系细胞中表达。这种差异化表达赋予了Src家族在免疫调控和造血系统中的功能特异性。 Src是研究最深入的Src家族成员，其结构域由N端至C端呈现出典型的“调控模块+催化核心”式排列： [1] SH4结构域（residues 2–19），位于Src最N端，含有脂酰化修饰位点（如肉豆蔻酰化），决定Src的膜定位能力，是其发挥信号转导功能的空间基础。 [2] 独特脂质结合结构域（ULBD，residues 60–67），该区域对于Src与特定膜脂的相互作用至关重要，参与调控膜微环境定位与构象稳定。SH4结构域与ULBD通常被合称为SH4-unique domain（SH4UD），在部分文献中也被称为Src N-terminal regulatory element（SNRE）。这一N端区域不仅负责膜锚定，还参与构象调节和信号整合。 [3] SH3与SH2调控结构域（residues 84–145与151–248），这两个结构域在Src家族成员之间高度同源，分别识别富含脯氨酸序列和磷酸化酪氨酸基序。它们通过分子内相互作用参与维持Src的自抑制构象，是“分子开关”调控机制的核心组成部分。 [4] SH1（激酶结构域，residues 270–523），即催化结构域，在不同酪氨酸激酶之间高度保守，负责底物磷酸化反应，是Src生物学功能的执行核心。 值得注意的是，尽管科研界长期致力于解析Src的完整三维结构，但由于SH4UD本质上属于高度动态且内在无序的结构区域，难以通过晶体学方法解析，因此直到2024年Maria等人才首次解析了Src在非磷酸化状态下的近完整构象结构。这种结构上的“柔性”特征，反而可能是Src作为信号整合枢纽的重要基础，使其能够适应不同膜环境与信号复合体。 在Src的调控机制中，两个关键酪氨酸位点的磷酸化构成了其分子开关的核心：SH1催化结构域上的Tyr419（pY419）和C端尾部的Tyr530（pY530）。在静息状态下，Src通过分子内抑制维持低活性构象：C端Tyr530被磷酸化后可被SH2结构域结合，同时SH3结构域与连接区富脯氨酸序列相互作用，形成一种“折叠”的紧凑球状抑制构象。该构象限制了催化结构域（SH1）的构象自由度，使激酶活性处于低水平或关闭状态。位于激酶结构域的Tyr419残基的自磷酸化会稳定激活构象，增强底物结合与催化效率。与pY530形成的紧凑抑制状态不同，pY419状态下的Src呈现出更高的构象动态性和结构开放性。已有结构与动力学研究表明，在缺乏抑制性修饰（如pY530）的情况下，Y419的自磷酸化可自发发生，从而驱动Src进入高活性状态。 功能上，Src并非单一通路的下游激酶，而是多个受体酪氨酸激酶（RTKs）信号网络中的“整合与放大节点”。它能够与多种膜受体发生物理或功能性相互作用，从而在不同信号轴之间建立耦联。Src可被多种受体酪氨酸激酶（RTKs）募集和激活，包括EGFR、ERBB2、MET、PDGFRA、IGF1R、FGFR1以及KDR等。当这些受体被其配体激活后，其胞质尾部磷酸化位点可被Src的SH2结构域识别，促使Src定位至信号复合体并被激活。反过来，Src又可磷酸化受体或适配蛋白，形成正反馈放大回路。这种协同放大机制，使Src成为多个RTK通路的共用放大器。 在下游信号层面，Src可促进Ras-GTP水平升高，增强MAPK级联反应，调控细胞增殖与转录程序；同时通过促进PI3K招募和激活，增强AKT信号轴，从而调节细胞存活与代谢稳态。除RTK通路外，Src还与整合素、E-cadherin及PTK2（FAK）形成复合体，参与黏附斑组装、细胞迁移及细胞骨架重塑。这种跨通路整合能力，使Src成为信号网络中的“放大器”和“枢纽开关”。 在肿瘤生物学中，尽管SRC本身在多数实体瘤中并非高频突变基因，但其持续性活化常见于乳腺癌、肺癌、结直肠癌等多种恶性肿瘤中，并与侵袭增强、远处转移及耐药形成密切相关。Src还参与血管生成调控，尤其在VEGF信号轴中影响血管通透性和内皮细胞迁移，进一步促进肿瘤微环境重塑。这推动了Src靶向抑制剂的研发，并促成了多种多激酶抑制剂的临床应用。 目前，多种具有Src抑制活性的多靶点酪氨酸激酶抑制剂已获美国FDA批准用于临床治疗。其中，Bosutinib、Dasatinib和Ponatinib被批准用于治疗慢性髓性白血病（CML）。这些药物在抑制BCR-ABL融合激酶的同时，也对Src家族激酶具有显著抑制作用。另一方面，Vandetanib获批用于髓质甲状腺癌的治疗，其靶点谱包括VEGFR、EGFR和RET等激酶，并可间接影响Src相关信号网络。除已获批药物外，Src/BCR-Abl双重抑制剂Saracatinib和AZD0424也正在针对多种实体瘤（包括乳腺癌和肺癌）开展临床研究。 从分子机制上看，目前大多数Src抑制剂属于ATP竞争性小分子。ATP以及治疗性Src抑制剂（如Dasatinib和Ponatinib）均结合于Src激酶结构域的ATP结合口袋。它们通过与催化裂隙中的关键gatekeeper残基形成疏水相互作用，同时与连接激酶N-lobe和C-lobe的铰链区（hinge region）残基形成稳定的氢键网络，从而阻断ATP的正常结合与磷酸转移反应。这种结合模式有效抑制激酶活性，稳定其失活构象，进而抑制下游信号传导。 综上所述，Src的研究不仅揭示了酪氨酸磷酸化这一信号调控机制的核心地位，也奠定了原癌基因理论与分子靶向治疗的理论基础。从肿瘤病毒学到结构生物学，再到精准医疗时代，Src长期处于信号转导与肿瘤研究的重要前沿位置，其科学价值与临床意义仍在不断拓展。 EGFR：最早被明确证明具有受体酪氨酸激酶活性的受体 表皮生长因子受体（EGFR）是受体酪氨酸激酶研究史上最具里程碑意义的分子之一，也是肿瘤分子靶向治疗最成功的靶点之一。20世纪60–70年代，Stanley Cohen系统阐明了表皮生长因子（EGF）及其受体的生物学功能，开启了这一领域的研究。1982年，他们鉴定出一种约170kDa的可溶性多肽，既具有EGF结合活性，又具有蛋白激酶活性，随后证明该受体是一种蛋白酪氨酸激酶——这一发现具有革命性意义。EGFR也成为首个被明确证明受体过度表达与癌症发生密切相关的受体酪氨酸激酶，奠定了受体驱动型肿瘤理论的基础。 在分类上，EGFR属于ErbB/HER家族的一员（该家族成员还包括ERBB2/HER2、ERBB3/HER3和ERBB4/HER4），但在功能和临床意义上，EGFR是该家族中研究最深入、机制最清晰、应用最广泛的成员。EGFR可与多种配体结合，包括EGF、TGF-α等，其配体谱系最为丰富，这种广泛的配体识别能力使EGFR成为多种生理信号的汇聚点。相比之下，ERBB2无已知高亲和力可溶性配体，ERBB3激酶活性较弱，ERBB4则只在特定组织中发挥功能。因此，在多数生理与病理情境中，EGFR是信号启动的核心受体。 在结构上，EGFR具有典型的受体酪氨酸激酶结构：N端为被糖基化修饰的细胞外配体结合结构域，中间为单次跨膜螺旋区，胞内区段包括近膜区（juxtamembrane segment）、酪氨酸激酶结构域以及含多个自磷酸化位点的C端尾部。正是这些C端酪氨酸残基在激活后形成信号平台，招募多种含SH2或PTB结构域的适配蛋白。 图2：重组EGFR (672-1210) 蛋白（Cat # 81971）考马斯亮蓝染色（左）和活性检测（右） 在分子机制上，生长因子与EGFR结合会引发细胞外结构域显著构象重排，使其“二聚臂”（位于结构域II）暴露，从而促进两个配体-受体复合物形成稳定的二聚体。随后，胞内激酶结构域会形成不对称同源二聚体：一个激酶的C-lobe激活另一个激酶的N-lobe，引发变构刺激并增强催化活性。这种不对称激活模式被认为是EGFR激酶活化的核心机制。激活后，EGFR C端尾部发生多位点自磷酸化，形成高效的信号招募平台。 激活后的EGFR通过其磷酸化酪氨酸位点招募多种含SH2或PTB结构域的信号蛋白，启动多个核心信号通路，包括：PI3K/Akt通路，主要调控细胞存活与代谢；Ras/Raf/MEK/ERK1/2（MAPK）级联通路，调控细胞增殖与分化；PLCγ通路，参与钙信号与蛋白激酶C激活。因此，EGFR在细胞命运决定、组织修复和发育调控中发挥核心作用。 在肿瘤生物学中，EGFR的异常激活具有重要意义。EGFR的过度表达或激活突变广泛存在于多种恶性肿瘤中，尤其是在非小细胞肺癌中，EGFR激活突变已成为精准分型和治疗决策的关键分子标志。此外，EGFR信号增强还与头颈鳞癌、结直肠癌和胶质母细胞瘤等密切相关。EGFR是最早被确立为驱动基因的受体酪氨酸激酶之一。 围绕EGFR开发的靶向治疗策略已成为精准医学的典范。EGFR激活突变（如激酶结构域点突变）是肺癌精准治疗的重要分子标志，直接指导靶向药物选择。在小分子酪氨酸激酶抑制剂方面，Gefitinib、Erlotinib和Afatinib等口服喹唑啉类衍生物被用于治疗EGFR突变型肺癌，通过竞争ATP结合位点抑制激酶活性。在单抗治疗方面，Cetuximab和Panitumumab靶向EGFR细胞外结构域，阻断配体结合和受体二聚化，被广泛用于结直肠癌及头颈癌治疗。这些策略均围绕EGFR本身的结构和功能展开，凸显其作为药物靶点的独特价值。 ErbB家族其他成员，如ERBB2在特定癌种中也具有重要意义。Lapatinib是一种EGFR/ERBB2双重抑制剂，用于ERBB2过度表达的乳腺癌。单抗治疗方面，Trastuzumab、Pertuzumab以及Ado-trastuzumab emtansine均靶向ERBB2的细胞外结构域，用于ERBB2阳性乳腺癌治疗。其中Ado-trastuzumab emtansine属于抗体-药物偶联物（ADC），可将细胞毒性药物定向递送至ERBB2过度表达的肿瘤细胞。 尽管这些靶向治疗显著改善了患者预后，但获得性耐药几乎不可避免，常见机制包括二次突变、旁路信号激活以及下游通路重编程。因此，当前研究重点在于开发新一代抑制剂、双靶点或多靶点策略，以及靶向药物与化疗、免疫治疗或抗体-药物偶联物的联合应用，以延缓或克服耐药的发生。 总体而言，在ErbB家族中，EGFR不仅是最早被发现和机制解析的成员，也是分子肿瘤学和精准医学发展史上的关键分子。EGFR的发现与机制解析不仅奠定了受体酪氨酸激酶信号转导理论基础，也开创了分子分型与靶向治疗的新时代，是现代肿瘤分子医学发展历程中的核心分子之一。 四 结语 从Src到EGFR结构与功能的系统解析，酪氨酸激酶研究几乎贯穿了现代分子肿瘤学的发展历程。针对蛋白质酪氨酸磷酸化这一核心调控机制的深入研究，将肿瘤的本质逐步还原为信号网络层面的失衡与重编程。受体酪氨酸激酶与非受体酪氨酸激酶之间的层级协作、放大与反馈调控，共同构建了一个高度动态的信号调控体系，而肿瘤正是在这一体系被异常“劫持”后产生的系统性疾病。 靶向非受体与受体酪氨酸激酶的治疗策略随后在血液系统肿瘤与实体瘤中相继取得突破。首个酪氨酸激酶抑制剂Imatinib（伊马替尼，商品名：格列卫）于2001年上市。Imatinib是一种TKI（酪氨酸激酶抑制剂），被普遍认为是现代靶向治疗的里程碑。Imatinib可以特异性抑制慢性粒细胞白血病（CML）的核心驱动因子BCR-ABL融合蛋白，通过竞争性结合ATP位点，Imatinib有效阻断异常持续活化的ABL激酶信号，显著改善了大多数CML患者的生存期和预后。Imatinib的成功不仅验证了“单一驱动突变可被精准抑制”的概念，也确立了基于分子分型的靶向治疗模式。其社会影响亦远超生物医学领域，2018年电影《我不是药神》便以此药为现实背景，通过CML患者面临高价创新药物的经济学困境，折射出原研药专利保护、仿制药生产、医保体系覆盖范围以及公共卫生政策之间的复杂社会学问题。这一事件使“靶向治疗”从专业医学语境进入公共讨论空间，也推动了关于创新药定价机制以及社会公平性等社会问题的广泛反思。 在此基础上，靶向酪氨酸激酶的治疗策略迅速扩展至实体瘤领域。以BCR-ABL、EGFR为代表的酪氨酸激酶抑制剂的发展，从可逆ATP竞争抑制剂到共价不可逆抑制剂，再到突变选择性第三代分子，清晰地体现了从结构解析到耐药机制以及理性设计最后临床验证的转化路径。与此同时，单克隆抗体、抗体-药物偶联物以及双特异性抗体等策略不断拓展ErbB信号调控的干预层级，使胞外阻断与胞内抑制形成互补。 然而，酪氨酸激酶靶向治疗的成功，并未终结问题本身。获得性耐药、旁路激活、信号网络重塑及肿瘤微环境的调节作用，提示我们肿瘤并非由单一驱动节点决定，而是一个具有高度适应性的复杂系统。对耐药突变（如gatekeeper突变）、下游通路再激活以及跨通路补偿机制的研究，正在推动药物设计从单靶点抑制走向网络层级调控，从抑制功能走向诱导降解与精准选择性调控。 可以预见，未来酪氨酸激酶研究将呈现三个方向：第一，更高分辨率的结构与动力学解析，以支持抑制剂的精确设计；第二，多维联合策略的系统优化，包括与免疫治疗、抗血管生成治疗及代谢干预的协同；第三，以肿瘤进化为基础的动态治疗策略，通过分子分型与实时监测实现真正意义上的个体化干预。 从基础发现到临床转化，酪氨酸激酶的研究不仅改变了我们对癌症信号转导的理解，也重塑了抗肿瘤治疗的思维模式。以Src与EGFR为代表的分子，只是这一庞大信号家族中的典型缩影。我们期待在未来肿瘤生物学与精准治疗的研究与实践中，以酪氨酸激酶信号体系为代表的分子网络研究，能够不断拓展理论边界与治疗手段，续写一个更加精准且可持续的抗肿瘤治疗新图景。 Active Motif拥有各种重组酪氨酸激酶蛋白和抗体。另外，我们还拥有丝氨酸/苏氨酸激酶、组蛋白乙酰化酶（HATs）、组蛋白去乙酰化酶（HDACs）、Bromo结构域、甲基转移酶（DNMT）、组蛋白甲基转移酶（HMT）和组蛋白脱甲基化酶（HDM）、染色质重塑蛋白（如组蛋白）等一系列表观遗传领域蛋白。由于表观遗传失调与许多疾病有关，因此这些调节剂是研究人员进行检测开发和药物发现计划的重要工具。 向上滑动查阅激酶相关蛋白 关注Active Motif 表观资讯  实验技术 最新产品  讲座培训 Active Motif拥有 20 多年的经验，为生命科学、临床、制药和药物研发组织提供表观遗传学和基因调控研究工具。我们拥有世界领先的实验产品组合、全基因组服务以及验证过的用于表观遗传和基因调控研究的抗体，我们的产品和服务已被 1000 多篇发表文章和出版物引用。 在 Active Motif，我们相信表观基因组的知识将是精准医学发展的关键。因此，我们在全球范围内提供端对端的技术服务支持。包括ChIP-seq，ATAC-seq等众多技术服务。