摘要：在细胞信号传导的复杂网络中，丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase, MAPK）通路家族如同 “信号中枢”，调控着细胞生长、增殖、分化与凋亡等核心生命活动。其中，RAS/RAF/MEK/ERK 通路（又称经典 MA
一、引言：一条通路撬动 40% 癌症的治疗希望
在细胞信号传导的复杂网络中，丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase, MAPK）通路家族如同 “信号中枢”，调控着细胞生长、增殖、分化与凋亡等核心生命活动。其中，RAS/RAF/MEK/ERK 通路（又称经典 MAPK 通路）因与人类肿瘤发生的高度关联性，成为近四十年来癌症研究的焦点。数据显示，该通路的异常激活与约 40% 的人类癌症直接相关，从黑色素瘤（BRAF 突变率达 50%）到结直肠癌（KRAS 突变率 35%），从肺癌到胰腺癌，其失调几乎贯穿肿瘤发生发展的全周期。
这条通路的研究始于 20 世纪 80 年代初，随着 20 世纪 90 年代细胞外信号调节激酶（ERK）亚家族的发现，科学家逐渐揭开其调控机制的神秘面纱。如今，尽管 MEK 抑制剂（如曲美替尼）已在临床广泛应用，但作为通路终端效应器的 ERK 抑制剂尚未获得 FDA 批准，成为靶向治疗领域的 “最后一块拼图”。本文将系统梳理 RAS/RAF/MEK/ERK 通路的分子机制、病理意义，重点解析 8 类代表性 ERK 抑制剂的研发进展与临床挑战，为理解这一 “成药富矿” 的开发逻辑提供全景视角。
二、通路的发现历程与分子构成：四十年研究的关键突破
（一）从基础研究到临床靶标的发现之旅
RAS/RAF/MEK/ERK 通路的发现始于 1981 年，当时美国科学家 Weinberg 团队在人类膀胱癌细胞中首次分离出 RAS 癌基因，揭开了该通路与癌症关联的序幕。1984 年，RAF 激酶的鉴定确立了通路的二级传导节点，而 1991 年 ERK1（MAPK3）和 ERK2（MAPK1）的纯化与克隆，则标志着通路核心效应器的发现。这一系列突破构建了通路的基本框架：从细胞膜表面的受体激活，到胞内三级激酶级联反应，最终调控细胞核内靶基因表达。
2000 年后，通路研究进入机制深化阶段。2021 年孙金鹏团队在《PNAS》发表的研究，利用氢 / 氘交换质谱（HDX-MS）和核磁共振技术，首次揭示了 Arrestin-2 作为支架蛋白调控 cRaf/MEK1/ERK 信号级联的动态机制，为理解通路的空间调控提供了原子级视角。而 2024 年宋咏梅团队在《Advanced Science》的研究则发现，缺氧诱导的 lncRNA lnc191 可通过激活 GRP78/EGFR/ERK 轴促进食管鳞癌进展，拓展了通路失调的表观遗传调控机制。
（二）ERK 家族的功能分化与核心角色
ERK 亚家族是通路的终端效应器，目前已鉴定出 ERK1-6 六种异构体，其中 ERK1（38kDa）和 ERK2（42kDa）因在哺乳动物细胞中广泛表达且功能保守，成为研究焦点。二者氨基酸序列同源性高达 83%，均通过 Thr202/Tyr204 位点的双重磷酸化激活，但在组织分布和底物偏好上存在差异：ERK1 在心脏、肝脏中高表达，而 ERK2 则在脑组织和免疫细胞中占主导地位。
其他异构体则具有独特功能：ERK5（又称 Big MAPK1）同时参与细胞存活与血管生成调控，其突变与胃癌预后不良相关；ERK3 通过与 MK5 激酶结合调控细胞迁移，在乳腺癌转移中发挥作用；ERK4/6（p38γ/δ 同源物）则主要参与炎症反应。这种功能分化提示，针对不同 ERK 异构体的精准靶向可能实现癌症治疗的 “分型施策”。
三、信号传导机制：精密调控的激酶级联反应
（一）三级激活的分子逻辑
RAS/RAF/MEK/ERK 通路的激活遵循 “三级激酶级联” 模式，每一步均通过磷酸化实现信号放大：
上游触发：表皮生长因子（EGF）等配体与细胞膜上的受体酪氨酸激酶（RTK）结合，导致 RTK 二聚化并自磷酸化，招募 GRB2 和 SOS 形成复合物，激活 RAS 蛋白（从 GDP 结合态转为 GTP 结合态）。中游传导：活化的 RAS 结合并激活 RAF 激酶（包括 ARAF、BRAF、CRAF 三种异构体），BRAF 因在肿瘤中突变率最高（如黑色素瘤中 V600E 突变）成为关键靶点。RAF 进一步磷酸化 MEK1/2（MAP2K1/2）的 Ser217/Ser221 位点，激活其激酶活性。下游效应：激活的 MEK1/2 特异性磷酸化 ERK1/2 的 Thr202/Tyr204 位点，磷酸化的 ERK1/2（p-ERK）可进入细胞核，磷酸化 ELK1、c-Myc 等转录因子，调控 Cyclin D1、Bcl-2 等基因表达，最终促进细胞增殖并抑制凋亡。（二）支架蛋白的空间调控作用
通路的精准激活依赖支架蛋白的空间组织。孙金鹏团队发现，Arrestin-2 作为关键支架蛋白，其激活状态决定了与 MEK1/ERK2 的结合能力：未激活的 Arrestin-2 先结合 cRaf 的 RBD 结构域，打破其自抑制构象；激活后再招募 MEK1，使 cRaf 的激酶结构域与 MEK1 在同侧结合，显著提高 MEK1 的磷酸化效率；最终招募 ERK2 与磷酸化 MEK1 形成活性复合物。这种 “分步组装” 机制确保了信号传导的特异性，避免了非特异性激活。
研究还发现 ATP 结合状态的调控作用：MEK1 结合 ATP 后更易与 Arrestin-2 相互作用，而结合 ATP 的活化 ERK2 则倾向于脱离复合物，进入胞质或细胞核发挥作用。这种 “激活 - 释放” 机制使 ERK2 能够磷酸化更多下游底物，扩大信号效应。
四、病理失调：癌症发生的 “多米诺骨牌” 效应
（一）通路失调的主要分子机制
RAS/RAF/MEK/ERK 通路的失调主要源于三类异常：
激活突变：RAS（KRAS、HRAS、NRAS）突变是最常见机制，约占通路失调的 30%。KRAS G12D 突变导致蛋白持续处于 GTP 结合态，即使无上游信号也能激活通路；BRAF V600E 突变则使激酶活性提高 500 倍，在黑色素瘤中发生率达 50%。基因扩增：RAF 家族基因扩增在肺癌（BRAF 扩增率 8%）、卵巢癌（CRAF 扩增率 12%）中常见，导致蛋白过表达并 constitutive 激活通路。上游信号异常：EGFR、HER2 等 RTK 的过表达或突变（如 EGFR L858R）可持续激活 RAS，在非小细胞肺癌中占比 20%。2024 年宋咏梅团队的研究揭示了全新调控机制：食管鳞癌中，缺氧诱导 HIF-1α 转录激活 lnc191，后者与 GRP78 结合促进其膜定位，进而增强 EGFR Y845 位点磷酸化，最终激活 ERK 通路。这一发现将表观遗传调控与经典通路串联，解释了肿瘤微环境对通路的影响。
（二）通路失调与癌症恶性表型的关联
通路异常激活通过多重机制推动癌症进展：
增殖失控：p-ERK 进入细胞核后磷酸化 ELK1，促进 Cyclin D1 表达，加速细胞从 G1 期进入 S 期。在结直肠癌中，KRAS 突变导致 Cyclin D1 表达升高 3 倍，细胞周期缩短 40%。凋亡抑制：p-ERK 磷酸化 BAD 蛋白的 Ser112 位点，使其与 Bcl-2 解离，解除对线粒体凋亡通路的抑制。黑色素瘤中，BRAF V600E 突变使凋亡率降低 60%。侵袭转移：通路激活上调 MMP9、VEGF 等基因表达，促进肿瘤血管生成和细胞外基质降解。食管鳞癌中，lnc191 介导的 ERK 激活使细胞迁移能力提高 2.3 倍，肺转移率增加 50%。耐药形成：ERK 通路激活是靶向治疗耐药的重要原因，如 EGFR 抑制剂耐药的非小细胞肺癌中，约 30% 存在 ERK 通路再激活。五、ERK 抑制剂研发：从临床前到临床试验的攻坚之路
尽管 MEK 抑制剂（如曲美替尼、考比替尼）已获批用于 BRAF 突变癌症，但单药治疗易引发耐药，且对 RAS 突变患者疗效有限。ERK 作为通路终端效应器，成为克服耐药的理想靶点。目前全球有 8 类代表性 ERK 抑制剂处于临床前或临床试验阶段，根据作用机制可分为 ATP 竞争性抑制剂和变构抑制剂两类。
（一）ATP 竞争性抑制剂：直接阻断激酶活性
SCH772984：首个高选择性 ERK1/2 抑制剂，IC50 值分别为 4nM 和 1nM，通过与 ATP 结合口袋竞争性结合发挥作用。临床前研究显示，其对 BRAF 突变黑色素瘤细胞的抑制率达 90%，且能逆转 MEK 抑制剂耐药。但 I 期临床试验中，30% 患者出现皮疹和腹泻，剂量限制毒性为转氨酶升高。ulixertinib（BVD-523）：口服强效抑制剂，对 ERK1/2 的 IC50 均＜10nM，对 18 种其他激酶的选择性＞100 倍。II 期临床试验纳入 120 例 BRAF/MEK 抑制剂耐药黑色素瘤患者，客观缓解率（ORR）达 12%，疾病控制率（DCR）为 56%，中位无进展生存期（PFS）3.8 个月。最常见不良反应为疲劳（45%）、恶心（32%）。CC-9003：礼来公司研发的口服抑制剂，IC50 值＜5nM，具有中枢神经系统穿透性。临床前研究显示，其对 KRAS G12C 突变肺癌细胞的抑制率达 85%。目前处于 I 期临床试验（NCT04784040），主要评估在实体瘤中的安全性，初步数据显示 60mg 每日两次剂量组的 DCR 为 42%。FR180204：早期研发的 ATP 竞争性抑制剂，IC50 约 50nM，因选择性较低（对 JNK 有交叉抑制），目前主要用于基础研究，作为工具化合物探索 ERK 通路功能。（二）变构抑制剂：通过构象调控抑制活性
SCH900353：首个 ERK 变构抑制剂，通过结合 ERK2 的 D 区口袋，阻止其磷酸化下游底物。临床前研究显示，其对 MEK 抑制剂耐药的 BRAF 突变细胞株抑制率达 95%，且与 BRAF 抑制剂联用具有协同效应。I 期临床试验中，ORR 为 15%，PFS 为 4.2 个月，不良反应以痤疮样皮疹为主（28%）。KO-947：新型变构抑制剂，通过稳定 ERK 的非活性构象发挥作用，IC50 值为 12nM，对 RAS 突变胰腺癌模型的抑瘤率达 70%。目前处于 I/II 期临床试验（NCT03781938），针对 KRAS 突变实体瘤，初步结果显示 DCR 为 58%。AZD0364：阿斯利康研发的口服变构抑制剂，对 ERK1/2 的 IC50 均＜20nM，具有良好的药代动力学特性。临床前研究显示，其与 KRAS G12C 抑制剂联用可使抑瘤率提高至 88%。目前处于 I 期临床试验，评估在实体瘤中的安全性和有效性。norathyriol：从植物中提取的天然黄酮类化合物，通过抑制 ERK 磷酸化发挥作用，IC50 约 1μM。临床前研究显示，其对食管鳞癌细胞的增殖抑制率达 65%，并能下调 lnc191 表达，逆转 GRP78/ERK 轴激活。目前处于临床前开发阶段，因毒性较低有望成为联合治疗的候选药物。六、研发挑战与突破方向：为何 ERK 抑制剂仍未获批？
（一）当前研发的核心瓶颈
尽管 ERK 抑制剂在临床前研究中表现出潜力，但至今尚无药物获批，主要面临三大挑战：
选择性不足与毒性风险：ERK1/2 在正常组织中参与生理功能调控，非选择性抑制易导致不良反应。如 ulixertinib 的疲劳发生率达 45%，SCH772984 引发转氨酶升高，均与对正常细胞的影响相关。耐药机制复杂：临床前研究发现，ERK 抑制剂耐药主要源于三类机制：一是 ERK2 突变（如 T183A）导致药物结合能力下降；二是上游信号再激活（如 RAS 扩增）；三是旁路通路激活（如 PI3K/AKT 通路）。在 ulixertinib 的 II 期试验中，25% 患者因耐药进展停药。生物标志物缺失：目前缺乏预测 ERK 抑制剂疗效的特异性生物标志物。临床研究显示，即使携带 BRAF/RAS 突变，患者响应率仍差异显著（ORR 12%-15%），难以筛选优势人群。（二）未来突破的四大策略
精准联合治疗：针对耐药机制设计联合方案，如 ERK 抑制剂与 PI3K 抑制剂联用（逆转旁路激活）、与 KRAS G12C 抑制剂联用（双重阻断上游信号）。临床前研究显示，AZD0364 与 sotorasib 联用可使 KRAS G12C 突变肺癌模型的抑瘤率从 52% 提升至 88%。亚型特异性靶向：利用 ERK1/2 的结构差异开发亚型选择性抑制剂。ERK2 的 D 区口袋比 ERK1 小 3Å，针对这一差异设计的抑制剂可能降低正常组织毒性。基于生物标志物的患者分层：结合多组学技术筛选疗效预测标志物。2024 年研究发现，磷酸化 ELK1（p-ELK1）高表达患者对 ulixertinib 的 ORR 达 32%，显著高于低表达者（8%），有望成为潜在标志物。新型给药方式：开发局部给药制剂（如瘤内注射）或纳米载体递送系统，提高肿瘤部位药物浓度，降低全身毒性。七、结论：通路靶向治疗的 “最后一公里”
RAS/RAF/MEK/ERK 通路的四十年研究历程，从基础机制解析到靶向药物研发，见证了癌症治疗从 “广谱化疗” 向 “精准靶向” 的转变。作为通路终端的 ERK 激酶，其抑制剂的研发不仅是克服 MEK/RAS 抑制剂耐药的关键，更是实现 40% 关联癌症精准治疗的希望所在。
当前，8 类 ERK 抑制剂在临床试验中展现出初步疗效，但选择性、耐药性和生物标志物三大瓶颈仍需突破。随着结构生物学技术的进步（如冷冻电镜解析药物 - 靶点复合物结构）、联合治疗策略的优化，以及生物标志物的精准鉴定，ERK 抑制剂有望在未来 3-5 年内实现 FDA 获批。
从孙金鹏团队揭示的 Arrestin-2 调控机制，到宋咏梅团队发现的 lnc191 介导通路激活，基础研究的每一次突破都为药物研发提供新方向。未来，基础研究与临床转化的深度融合，将推动 ERK 抑制剂从 “临床试验” 走向 “临床应用”，为癌症患者带来新的治疗选择。正如 MAPK 通路的激活是癌症发生的 “多米诺骨牌”，ERK 抑制剂的研发突破也将成为撬动癌症精准治疗的关键一环。
来源：医学顾事
