1仁域HER2的生物学特性1HER2的分子结构:人表皮生长因子受体2(HER2)是EGFR家族的可靶向跨膜糖蛋白受体,基因位于22号染色体短臂q17上。HER2蛋白由一个细胞外配体结合结构域(包括结构域I、II、III和IV四个亚结构域,其中I和III包含底物结合口袋,II和IV有助于二聚化)、一个短跨膜结构域(含保守序列,参与受体二聚化)和一个细胞内酪氨酸激酶结构域(包含多个功能区域,如JM区域、酪氨酸激酶域和羧基末端段)组成。通过与家族成员二聚化激活下游信号通路促进细胞生长和存活。图1 HER2蛋白的结构2HER2的表达与调控:HER2的表达和激活受多种机制调控,失调机制包括转录因子、表观遗传修饰、miRNA调控等,HER2突变也可导致其异常激活。此外,HER2信号与激素受体通路存在串扰,相互影响对方的表达和活性,影响肿瘤发展和治疗反应。图2 HER2表达和激活的调节以及失调的机制3HER2的氨基酸序列(1255A)ExtracellularHelicalCytoplasmic23-625626-675676-1255MELAALCRWGLLLALLPPGAASTQVCTGTDMKLRLPASPETHLDMLRHLYQGCQVVQGNLELTYLPTNASLSFLQDIQEVQGYVLIAHNQVRQVPLQRLRIVRGTQLFEDNYALAVLDNGDPLNNTTPVTGASPGGLRELQLRSLTEILKGGVLIQRNPQLCYQDTILWKDIFHKNNQLALTLIDTNRSRACHPCSPMCKGSRCWGESSEDCQSLTRTVCAGGCARCKGPLPTDCCHEQCAAGCTGPKHSDCLACLHFNHSGICELHCPALVTYNTDTFESMPNPEGRYTFGASCVTACPYNYLSTDVGSCTLVCPLHNQEVTAEDGTQRCEKCSKPCARVCYGLGMEHLREVRAVTSANIQEFAGCKKIFGSLAFLPESFDGDPASNTAPLQPEQLQVFETLEEITGYLYISAWPDSLPDLSVFQNLQVIRGRILHNGAYSLTLQGLGISWLGLRSLRELGSGLALIHHNTHLCFVHTVPWDQLFRNPHQALLHTANRPEDECVGEGLACHQLCARGHCWGPGPTQCVNCSQFLRGQECVEECRVLQGLPREYVNARHCLPCHPECQPQNGSVTCFGPEADQCVACAHYKDPPFCVARCPSGVKPDLSYMPIWKFPDEEGACQPCPINCTHSCVDLDDKGCPAEQRASPLTSIISAVVGILLVVVLGVVFGILIKRRQQKIRKYTMRRLLQETELVEPLTPSGAMPNQAQMRILKETELRKVKVLGSGAFGTVYKGIWIPDGENVKIPVAIKVLRENTSPKANKEILDEAYVMAGVGSPYVSRLLGICLTSTVQLVTQLMPYGCLLDHVRENRGRLGSQDLLNWCMQIAKGMSYLEDVRLVHRDLAARNVLVKSPNHVKITDFGLARLLDIDETEYHADGGKVPIKWMALESILRRRFTHQSDVWSYGVTVWELMTFGAKPYDGIPAREIPDLLEKGERLPQPPICTIDVYMIMVKCWMIDSECRPRFRELVSEFSRMARDPQRFVVIQNEDLGPASPLDSTFYRSLLEDDDMGDLVDAEEYLVPQQGFFCPDPAPGAGGMVHHRHRSSSTRSGGGDLTLGLEPSEEEAPRSPLAPSEGAGSDVFDGDLGMGAAKGLQSLPTHDPSPLQRYSEDPTVPLPSETDGYVAPLTCSPQPEYVNQPDVRPQPPSPREGPLPAARPAGATLERPKTLSPGKNGVVKDVFAFGGAVENPEYLTPQGGAAPQPHPPPAFSPAFDNLYYWDQDPPERGAPPSTFKGTPTAENPEYLGLDVPV2仁域HER2的相关信号通路HER2作为共受体,无直接结合的特异性配体,主要与其他三个EGFR家族成员(HER1、HER3和HER4)形成异二聚体发挥作用。二聚体的形成是HER2信号激活的关键步骤,这些家族成员可以共同形成28种同源二聚体或异二聚体组合,从而激活并启动下游信号转导途径,在细胞增殖、存活、分化、凋亡和迁移中起着至关重要的作用。不同类型的二聚体在不同癌症中发挥着不同作用。图3 HER2的相关信号通路1HER2与HER1:HER2可与HER1(EGFR)形成异二聚体,可激活PI3K/AKT和MAPK等下游信号通路,进而促进细胞增殖和存活。这种异二聚体在癌症生物学中意义重大,其增强致癌信号通路的能力比HER1同二聚体或HER2同二聚体更强。2HER2与HER3:HER2与HER3的关系独特,HER3虽然激酶活性受损,但含有多个磷酸酪氨酸结合位点,能有效放大信号。HER2/HER3异二聚体在激活下游信号通路方面作用显著,在前列腺癌和乳腺癌中,该异二聚体增强了致癌信号,促使肿瘤表现出侵袭性。(HER3的靶点解析:最新进展曝光!HER3 竟成癌症治疗“新曙光”)3HER2与HER4:HER2也能与HER4形成异二聚体,HER4和HER3类似,激酶活性不强但有多个酪氨酸磷酸化位点。HER2/HER4异二聚体在乳腺发育中参与哺乳过程,不过在癌症生物学中的重要性相较于HER2/HER1和HER2/HER3异二聚体稍显逊色。图4 HER2信号通路及与EGFR家族成员的相互作用3仁域HER2的突变及病理学功能1HER2的突变频率与分布:HER2突变通常会导致其激酶活性增强,激活下游的信号通路,促进肿瘤细胞的增殖、存活、迁移和侵袭。在多种肿瘤中均有发现HER2突变,且在HER2基因的不同结构域均有发生,但频率因肿瘤类型而异。例如,在乳腺癌中,其突变率约为3.5%-4%,多出现于侵袭性小叶癌和雌激素受体阳性亚型中,约73%的突变位于TKD外显子19和20;在非小细胞肺癌(NSCLC)中,突变频率约为4%,常见于女性、非吸烟者及腺癌组织学类型中,突变多发生在TKD的外显子20。图5 HER2的特定突变以及对其结构和活性的影响2HER2的病理功能HER2过表达或突变驱动肿瘤形成:HER2在多种癌症中均有发现HER2基因的过表达或突变。癌细胞膜上HER2的过表达可使HER2肽段由主要组织相容性复合体(MHC)分子呈递,从而引发免疫反应。这种异常激活会吸引调节性T细胞(Tregs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等免疫抑制细胞,营造免疫抑制性肿瘤微环境(TME),刺激肿瘤细胞的增殖,同时抑制细胞凋亡,从而促进肿瘤的发生和发展。HER2参与肿瘤转移:HER2可通过核定位促进相关基因的转录活性,如COX-2,促使癌细胞发生上皮-间质转化(EMT),增强癌细胞的侵袭和迁移能力。同时,HER2还能促进血管生成,为肿瘤提供营养和转移途径,在癌症转移过程中发挥重要作用。HER2影响癌症的恶性程度和预后:HER2阳性肿瘤相较于HER2阴性肿瘤,往往表现出更高程度的免疫浸润。例如,在乳腺癌中,HER2过表达会使癌症更具侵袭性,增加治疗难度,降低患者生存率;在卵巢癌里,HER2过表达与不良预后相关;胃癌中,HER2过表达与肿瘤位置、患者性别及生存结局有关;结直肠癌中,HER2阳性患者在晚期生存率明显更低,且是预测抗EGFR治疗无反应的重要指标。HER2促进癌细胞分泌有利因子:HER2信号能上调IL-6等细胞因子和CCL2、CXCR4等趋化因子的表达,促进有利于肿瘤生长和转移的促炎和免疫抑制环境,诱导肿瘤细胞表达PD-L1,导致T细胞耗竭和免疫逃逸,下调MHCI类分子,损害抗原呈递,减少细胞毒性T淋巴细胞(CTL)对肿瘤细胞的杀伤。图6 特异性HER2突变对HER2靶向药物的敏感性4仁域HER2的靶向治疗HER2的发现推动了靶向治疗药物的研发,如曲妥珠单抗、拉帕替尼、帕妥珠单抗等,这些药物能有效阻断HER2信号,抑制HER2阳性癌细胞的生长,增强对HER2阳性肿瘤细胞的免疫识别,显著改善了患者的治疗效果。不过,部分HER2突变可能导致对靶向治疗药物产生耐药性,目前针对这一问题的研究仍在进行中。表1 靶向HER2的药物的机制和耐药性1单克隆抗体:通过阻断HER2二聚化等机制治疗癌症,但可能出现耐药性。例如,曲妥珠单抗可防止HER2与其他受体形成二聚体,促进其内化和降解,还能引发ADCC效应,单药或联合治疗多种癌症;帕妥珠单抗结合HER2胞外结构域II,阻断二聚化,与曲妥珠单抗联用效果更佳。2酪氨酸激酶抑制剂(TKIs):通过与ATP竞争结合HER受体酪氨酸激酶亚基,抑制酪氨酸残基磷酸化,阻断下游信号级联反应,抑制肿瘤细胞增殖,如奈拉替尼、拉帕替尼和吡咯替尼等。TKIs在乳腺癌、肺癌等治疗中发挥作用,但存在毒性、耐药等问题。图7 mAb和TKI的细胞外机制概述3双旁生抗体(bpAbs):能同时结合两个表位,如Zanidatamab可结合HER2两个位点抑制肿瘤生长,在多种癌症治疗中展现出良好效果,其他如Zenocutuzumab、Her2Bi、PRS-343等分别针对不同靶点组合,在多种癌症治疗研究中展现潜力。图8 HER2靶向BPAb具有互补的作用机制4抗体-药物偶联物(ADCs):通过易被细胞内蛋白酶切割的接头将靶向肿瘤的单克隆抗体与细胞毒性有效载荷结合而化学合成的。将单克隆抗体的准确靶向与细胞毒性化疗药物的强效疗效相结合,同时规避了全身毒性。如T-DM1、T-DXd等,在乳腺癌、肺癌、膀胱癌等多种癌症治疗中取得一定疗效,同时也有多种新药(如RC-48、SYD985等)处于研发和临床试验阶段。但存在不良反应和耐药等问题。图9 癌症中靶向HER2的ADC结构和作用机制表2 目前正在进行临床实验的HER2药物清单5新辅助治疗方式及安全性:单HER2靶向治疗:奈拉替尼用于延长辅助治疗可降低疾病复发风险;T-DM1成为未达到pCR患者的标准强化辅助治疗药物;T-DXd在新辅助治疗中的效果正在研究,其常见不良反应包括恶心、呕吐等。此外,曲妥珠单抗联合化疗是HER2阳性早期乳腺癌的标准辅助治疗方案,但也同时联合多西他赛/紫杉醇治疗HER2阳性乳腺癌,虽有一定疗效,但存在心脏毒性等不良反应。双HER2靶向治疗:曲妥珠单抗联合帕妥珠单抗是新辅助治疗的首选方案之一,能提高病理完全缓解(pCR)率,改善患者无侵袭性疾病生存期(iDFS),且心脏毒性低;曲妥珠单抗与TKIs联合(如吡咯替尼、拉帕替尼)可显著提升pCR率。此外,双HER2靶向治疗联合免疫治疗(如联合PD-L1抑制剂阿替利珠单抗)也展现出提高疗效的潜力。5仁域HER2靶向治疗的耐药机制由于HER2表达异质性、HER2表达缺失、HER2结合受损、细胞内信号通路改变(如MET扩增、PTEN和PIK3CA突变等)、上皮-间质转化、HER2受体变异、HER2表位被掩盖、内吞途径错误、溶酶体功能障碍、药物外排泵过表达以及ADC特异性耐药机制等,这些机制相互交织,导致肿瘤细胞对HER2靶向治疗产生耐药,影响治疗效果。图10 HER2靶向耐药机制概述为克服耐药性,可采用序贯检测治疗、联合靶向治疗、开发新型疗法(如HER2特异性疫苗)以及利用先进技术(如89Zr-曲妥珠单抗PET/CT、ctDNA分析)进行监测等方法,未来研究应聚焦于综合治疗策略的优化。图11 HER2靶向耐药的选择机制6仁域HER2在不同肿瘤中的作用机制胃癌和胃食管交界腺癌:HER2在7.3-20.2%的患者中过表达或扩增,与肠型和胃食管交界部位肿瘤相关。目前一线标准治疗是化疗联合曲妥珠单抗,部分新疗法如T-DXd等在二线治疗中展现出良好疗效,改善患者无进展生存期和总生存期。提高客观缓解率(ORR)。结直肠癌:约3-5%的病例存在HER2扩增或蛋白过表达,与肿瘤位置和基因状态有关,如在RAS和BRAF野生型肿瘤中更常见,且与中枢神经系统转移和抗EGFR治疗疗效降低相关。图卡替尼联合曲妥珠单抗已获批用于二线治疗,还有多项临床试验正在评估其他联合治疗方案的疗效,延长中位总生存期,提高ORR。胆管癌:HER2在胆管癌的患者中的表达和扩增率分别为23-32%和17-23%,突变率为6.2%。目前尚无获批的HER2靶向疗法,但多项研究正在探索联合治疗方案。小肠腺癌:小肠腺癌是罕见癌症,HER2遗传改变发生率在1.7%-12%。由于病例少,相关研究受限,多采用其他胃肠道癌症的治疗方案。子宫内膜癌:在子宫内膜癌(尤其是子宫浆液性癌)中,HER2的过表达与基因扩增较为常见。HER2可激活PI3K/Akt、MAPK等信号通路,促进肿瘤细胞增殖、抑制凋亡,还能影响癌细胞黏附、迁移和侵袭相关分子,增强肿瘤侵袭和转移能力,并且介导对化疗药物的抵抗。不过,其过表达也为曲妥珠单抗、帕妥珠单抗等靶向治疗提供了关键靶点,通过阻断HER2信号传导抑制肿瘤生长。结直肠癌(CRC):HER2基因异常在CRC中发生率约5%,包括扩增和点突变,两者可同时存在。突变主要位于激酶和细胞外区域,与肿瘤位置、分期和转移相关,且在RAS野生型肿瘤中更为常见,同时与TMB、MMR状态存在关联。非小细胞肺癌(NSCLC):在NSCLC中,常出现HER2基因突变、基因扩增和蛋白质过表达等异常情况,与疾病特征和临床反应相关。每个改变都标识了一个具有不同生物学行为的亚组,影响不同的患者亚群,并显示出对抗HER2药物的不同反应。图12 晚期非小细胞肺癌中的HER2改变抗体发现服务 & 产品01羊驼免疫&骆驼免疫—自建现代化养殖农场02万亿级天然抗体库产品—轻松DIY科研抗体03配套产品—助您轻松搭建基因工程抗体平台关于仁域生物成都仁域生物成立于2019年1月,是一家专注基因工程抗体技术和天然抗体库开发的公司,拥有优化的噬菌体展示抗体库技术和现代化的骆驼/羊驼养殖免疫基地。可为客户提供14天、100%成功率的先导抗体分子发现服务,彻底解决传统抗体定制的周期长、失败率高、成本高三大难题。目前已经成功完成300+靶点抗体筛选项目!protocol 获取 / 产品咨询邮箱|find@renyubio.com电话|19136178673地址|成都市经开区科技产业孵化园关注我们,持续更新相关内容参考文献Liu X, Fan X, Gao X, Hu W, Sun P. 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