一、 研究背景與簡介
在對「上皮生長因子受器苯胺奎哪唑?化合物抑制劑(anilinoquinazoline EGFR inhibitors)（註：即gefitinib (IRESSA(r))，一種分子治療的單株抗體）」的治療有反應的非小細胞肺癌(non-small-cell lung cancer, NSCLC)病患的標本中，已確認有EGFR的基因突變。即使一開始對這類抑制劑的治療反應極佳，但大部分病患最後仍會復發，這種藥物抗藥性的機轉仍未明。

在此份病例報告中，是一名罹患進行性非小細胞肺癌的病患，本身具有EGFR基因的突變，對gefitinib治療有反應，且在治療達到完全緩解期(complete remission, CR)後2年發生了疾病的復發。在疾病復發時，我們將他的腫瘤切片標本進行研究，針對其EGFR基因做DNA的定序，發現產生了第二個的點突變(point mutation)──在第790個胺基酸處，原本的酥胺酸(threonine)變成了甲硫胺酸(methionine)。根據結構模型化(structural modeling)與生化學上的研究顯示，這個第二個點突變造成了對gefitinib的抗藥性產生。

二、病例報告
這位71歲的病患曾是一位癮君子，在2001年5月被診斷為「進行性、中度分化型肺腺癌」。根據其經氣管腫瘤切片標本的DNA定序，發現其上有一處缺失(deletion)：「delL747-S752」，正是曾被報告會使此腫瘤對gefitinib具反應性的EGFR基因突變。病人在經過carboplatin、taxanes與gemcitabine的合併治療後，其病程仍持續；而在2002年8月使用gefitinib單一療法後，其臨床與X光片的情形均顯示對gefitinib的治療有反應。
在24個月的完全緩解後（病人仍一直持續服用gefitinib），病人的症狀惡化，其電腦斷層顯示肺部有癌病的復發。此時，gefitinib暫時停止使用，同時進行經氣管沖洗抽取與切片檢查，證實確為復發的中度分化型腺癌，其中惡性腫瘤所佔的比例大約有30%。我們假設此病人疾病的復發可能導因於一個後天的第二個EGFR基因突變，使腫瘤細胞對gefitinib具抗藥性。因此，我們在第二次切片標本中再對EGFR酪胺酸激脢區塊( tyrosine kinase domain)做定序。此外，由於疾病的復發，這個病人也接受了數次救援性化學治療(salvage therapies)。

二、 研究方法與結果
將病患診斷時以及疾病復發時所得的標本，取其EGFR基因的表現子18至21 (exons 18 through 21)做DNA定序。原本診斷時的標本發現有一段小的基因缺失突變：delL747-S752，與之前常被確認的EGFR基因突變一樣；而在疾病復發時的標本，也證實其表現子19 (exon 19)帶有原本的delL747-S752突變。
再將疾病復發時的標本之DNA定序與診斷時相比較，發現在表現子20 (exon 20)處多了一個新的突變。將表現子20 (exon 20)放大成數個子複製(subclones)並定序，在17個子複製中，有13個為原型序列(wild-type sequences)，另外4個則為突變序列(mutant sequences)：均擁有相同的「胞嘧啶(cytosine)變成胸腺嘧啶(thymidine)的單一鹼基對突變」。
這樣的C轉T鹼基對突變(C-to-T base-pair change)將會造成第790號位置的酥胺酸(threonine)轉變成甲硫胺酸(methionine)，此處正是EGFR酪胺酸激脢區塊中的催化部位(catalytic cleft)。利用結構模型化(structural modeling)的方式，我們發現這個第790號位置（T790）是erlotinib(另外一種EGFR的抑制劑)能夠與EGFR接合的關鍵，若其轉變成甲硫胺酸，將使其週遭三度立體空間改變，阻礙了erlotinib與EGFR受器的結合。
雖然目前為止，gefitinib-EGFR的複合體(complex)結構尚未發表，但其接合型式類似於erlotinib-EGFR複合體，因此，在第790號位置的酥胺酸轉變為甲硫胺酸後（T790M substitution），應會使其立體結構有相類似的改變，而阻礙其接合。但這個單一的胺基酸改變並不會影響ATP的結合，因此，應不會影響激脢(kinase)在受到刺激後的活性。

三、 總結與結論
在原本的EGFR基因的突變點（delL747-S752）之外，我們找到了另一個新的基因突變。原本的delL747-S752突變與非小細胞肺癌(NSCLC)對gefitinib的反應性相關，在本病例確實也發現到，表現delL747-S752突變的原始腫瘤對藥物治療效果反應佳。但在2年緩解期後（期間仍持續服用gefitinib），病人有疾病的復發，而切片研究顯示，對gefitinib治療呈抗藥性的腫瘤在EGFR酪胺酸激脢區塊有了新的突變。此外，體外試驗亦顯示，將此突變插入試驗細胞中，會使之對gefitinib呈抗藥性。EGFR上的第二個突變，使腫瘤細胞對gefitinib的治療呈抗藥性，顯示出腫瘤細胞或許得依賴具活性的EGFR路徑，才能持續地進行分裂與複製。
在慢性骨髓性白血病(CML)與腸胃道基質腫瘤(gastrointestinal stromal tumors)病患的治療過程中，對治療反應呈抗藥性的二大機轉，第一是點突變，第二則是BCR-ABL基因的放大。因為這樣的機制被發現，使得後續開發出第二代的BCR-ABL基因抑制劑。有趣的是，最常見的BCR-ABL基因突變型式，是在其第315號位置將原本的酥胺酸(threonine)轉變成異白胺酸(isoleucine)，此位置位於ABL基因酪胺酸激脢區塊(ABL tyrosine kinase domain,T315I)中，其產生的結構變化，很類似於EGFR的T790M突變。
根據我們的研究與之前慢性骨髓性白血病(CML)與腸胃道基質腫瘤(gastrointestinal stromal tumors)病患的治療經驗，若病患原本帶有對治療藥物有反應的基因突變（delL747-S752），在治療後疾病復發，並對原本治療藥物呈抗藥性，這代表著在其EGFR基因上出現了其他的突變變異，使其對治療藥物呈抗藥性。
根據本研究亦顯示，重複進行腫瘤的切片分析對新的標靶治療的臨床研究是必要的，尤其是像此類有酪胺酸激脢(tyrosine kinase)的突變。這樣的資訊亦有助於第二線上皮生長因子受器抑制劑(EGFR-inhibitor)治療的選擇。