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Heterodimerization of S310F HER2 Mutant with EGFR is Inhibited by Cetuximab, but not by Pertuzumab or Trastuzumab
S310F HER2 Mutant와 EGFR 이량체화는 Cetuximab에 의하여 저해되나, Pertuzumab과 Trastuzumab에 의하여 저해되지 않음

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Authors
신정원
Advisor
정준호
Issue Date
2020
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :의과대학 의과학과,2020. 2. 정준호.
Abstract
G309 and S310 HER2 mutations are located in extracellular domain II region, which act as an epitope of pertuzumab and the dimerization arm. S310F, the most common mutation in the HER2 extracellular domain, can drive cancer without HER2 gene amplification. However, the effect of S310F mutation on the extracellular domain II poorly understood. In this study, the effects of G309 and S310 activating mutations on HER2 were evaluated using therapeutic antibodies and compared the dimerization of wild-type and S310F mutated HER2 with epidermal growth factor receptor (EGFR). G309A, G309E, S310F or S310Y mutations on HER2 resulted in the loss of binding activity of HER2 domain II binding antibody, pertuzumab, possibly due to structural change of HER2 domain II by the mutations. In addition, the phosphorylation of EGFR and HER2, and the viability of 5637 cells with S310F mutation were not affected by the pertuzumab. On the other hand, HER2 domain IV binding antibody, trastuzumab, still had binding activity to HER2 even in the presence of the mutations. However, as trastuzumab is a HER2 homodimerization blocking antibody, it did not affect the phosphorylation and viabilityof 5637 cells. Surprisingly, phosphorylation of EGFR and HER2 and the viability of 5637 cells were affected by EGFR targeted antibody, cetuximab, and EGFR or pan-HER TKIs (tyrosine kinase inhibitor) such as gefitinib or lapatinib. Additionally, we confirmed EGFR/HER2 and EGFR/HER2 S310F heterodimerization levels were similar on EGFR and HER2 transfected cells. S310F missense mutation of HER2 is an activating mutation located on EGFR/HER2 dimerization arm. Even though the S310F mutation resulted in the structural change of HER2 domain II, the mutation did not affect the EGFR/HER2 heterodimerization. Therefore, EGFR/HER2 S310F heterodimerization was stillmainly formed in 5637 cell lines that are overexpressed with EGFR and harbor low levels of HER2 S310F mutation. For these results, we suggest the use of EGFR targeted antibodies or TKIs treatments for EGFR-overexpressed/low level HER2 S310F expressed cancer patients.
HER2의 도메인 2에 위치한 G309와 S310은 수용기 활성화 돌연변이로 S310F 돌연변이를 가지는 환자들은 HER2의 증폭 없이도 암을 발생시킨다고 알려져 있다.
이 연구에서는 HER2 도메인 2에 위치하며 활성화 돌연변이로 알려진 G309A, G309E, S310F, S310Y가 HER2의 세포 밖의 도메인에 결합하는 트라스투주맙과 퍼투주맙 항체와의 결합에 어떠한 영향을 미치는지 확인하였다. 먼저, ELISA로 결합력을 확인한 결과, 돌연변이가 있는 HER2 단백질에는 도메인 4에 항원결정기를 가지는 트라스투주맙 항체가 결합을 하였지만, HER2 도메인 2에 항원결정기를 가지는 퍼투주맙 항체의 경우 G309A 돌연변이를 가지는 HER2에만 결합을 하였다. 세포 표면에서의 HER2 도메인 2 돌연변이에 의한 영향을 확인하기 위하여 5637 이라는 HER2의 S310이 페닐알라닌으로 돌연변이가 생기고 EGFR이 과발현 되어있는 방광암 세포주를 찾아 연구하였다. 리간드-독립적 HER2 동형이량체 결합을 막는 트라스투주맙 항체는 5637 세포주에 발현되어있는 HER2 수용기 활성을 억제하지 못하였다. 반면, EGFR에 결합하는 세툭시맙 항체와 TKI (tyrosine kinase inhibitor)인 제피티닙에 의하여 HER2의 인산화가 감소되었고 성장이 크게 줄어들었다. 이는 5637 세포주에 존재하는 HER2가 주로 과발현 되어있는 EGFR과 이형이량체 결합을 형성하고 있다고 예상할 수 있다.S310F 돌연변이가 HER2가 EGFR과의 이형이량체 결합력에 영향을 미치지 않는다는 것을 확인하기 위하여 TIRF microscope 실험을 진행하였고, 이를 통하여 S310F 돌연변이를 가지는 HER2와 돌연변이를 가지지 않는 야생형 HER2는 EGFR와의 이형이량체 결합 정도와 비슷하다는 것을 확인하였다.
위의 연구를 통하여 S310F 돌연변이를 가지는 HER2는 문제없이 EGFR과 이형이량체 결합을 하여 활성화 되었으며, 이는 HER2에 결합하는 트라스투주맙과 퍼투주맙 항체에 의하여 억제할 수 없다는 것을 확인하였다. 이 결과는 S310F 돌연변이를 가지는 HER2가 발현 되어있고 EGFR이 과발현 되어있는 암을 가지는 환자들의 항체와 TKI 치료에 가이드라인을 제시할 수 있을 것이라고 예상된다.
Language
eng
URI
http://hdl.handle.net/10371/167921

http://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000159636
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Appears in Collections:
College of Medicine/School of Medicine (의과대학/대학원)Dept. of Biomedical Sciences (대학원 의과학과)Theses (Ph.D. / Sc.D._의과학과)
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