風風雨雨二十年 激酶抑制劑的未來在何方？

       自伊馬替尼2001年獲批以來，當前已經(jīng)有70多種激酶抑制新藥獲得批準。作為第一個激酶抑制劑，伊馬替尼的成功開辟了分子靶向治療藥物的新領域。于此文我們回顧激酶抑制劑這二十年間的發(fā)展，總結其未來發(fā)展研發(fā)的幾種趨勢。

       蛋白激酶介紹

       蛋白激酶是一類催化蛋白質(zhì)磷酸化反應的酶系。在輔酶三磷酸腺苷（ATP）存在下，激酶蛋白將ATP的γ-磷酸轉移到蛋白質(zhì)分子的氨基酸殘基上，底物蛋白磷酸化獲得能量而被激活，這種共價結合改變了蛋白質(zhì)和酶的構象與活性，所以這個體系實際上是激酶蛋白+ATP+底物蛋白的三元體系的反應。

       磷酸基團是一種信號，可以用來傳遞信息，這個體系對細胞信號傳導和細胞周期的調(diào)控有著重要的作用。在對腫瘤的研究中，發(fā)現(xiàn)一些惡性腫瘤中，激酶呈現(xiàn)高表達的狀態(tài)。比如說慢性粒白血病患者的BCR-ABL編碼蛋白酪氨酸激酶過于活化，導致其無控制地增值。

       激酶結構域是一些蛋白質(zhì)片段，激酶抑制劑阻止或者減慢激酶結構域的活性。藥物研究常以ATP的結合位點或者相近的變構位點為切入點，抑制激酶的活性，阻斷酶蛋白與底物蛋白的相互作用。伊馬替尼抑制ABL酪氨酸激酶是通過契合到激酶的疏水裂隙中從而結合于激酶變構區(qū)域，阻斷激酶的變構過程，抗腫瘤藥物吉非替尼通過結合于激酶的ATP位點，抑制表皮生長因子受體（EGFR）酪氨酸激酶。

       激酶抑制劑發(fā)展

       伊馬替尼是第一個被批準的用于抑制特定激酶的抑制劑藥物，盡管無法治愈慢性粒細胞白血?。–ML），但是可以有效延緩CML的病情發(fā)展，現(xiàn)在每天有超過10萬名患者需要伊馬替尼維持治療。在獲批后的第一年，即2012年，伊馬替尼的銷售量就達到了46億美元。此后多年間，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)伊馬替尼在KIT和PDGF受體等靶點的抑制作用，這為它在除了CML以外的其他癌癥領域治療開辟了市場。

       2002年接著批準了EGFR酪氨酸激酶抑制劑吉非替尼和厄洛替尼用于治療非小細胞肺癌，EGFR突變占據(jù)了西方NSCLC患者的10%~15%，亞洲的NSCLC患者的30%~50%。在二十年后的現(xiàn)在，EGFR抑制劑仍然是研究的熱點內(nèi)容。

       在特定分子表征的腫瘤環(huán)境中，可以觀察到BCR-ABL和EGFR抑制劑明顯的效果，在過往的20年間影響著癌癥的治療，促進癌癥治療往精準治療方向發(fā)展。

       下圖為過往20年間，關于激酶抑制劑開發(fā)和批準的大事記，其中粉色部分涉及到TKI即酪氨酸激酶抑制劑，藍色部分涉及到絲氨酸/蘇氨酸激酶，灰色部分涉及到PI3K即磷脂酰肌醇3-激酶。

       二十年風風雨雨，激酶抑制劑的發(fā)展也不是完全順利的。激酶抑制劑可以延緩腫瘤的進展卻無法治愈，就是因為晚期腫瘤會找到逃避途徑來逃脫靶點抑制，從而引發(fā)了耐藥性。這也是激酶抑制劑現(xiàn)在除了選擇性以外所面臨的另外一個亟待解決的問題。

       對激酶抑制劑的抗性可以大致分為先天性和獲得性抗性。特定激酶抑制劑對部分帶有相關的致癌突變基因的腫瘤敏感，但是也不意味著所有的腫瘤細胞會響應，有些腫瘤細胞僅表現(xiàn)出短暫的抑制效果，可能是由于外在因素，例如藥物對靶激酶的抑制作用不足或與激酶的結合時間不夠長，也有可能是腫瘤本身存在多種致癌途徑，難以靶向抑制。

       獲得性耐藥性通常影響藥物與其靶點的結合。獲得性致癌性擴增以及重排可以激活下游信號傳導，從而繞過對藥物靶點的抑制，盡管激酶抑制劑可以有效抑制上游激酶靶點，但是下游因子的突變?nèi)钥杉せ钚盘杺鲗緩?。另外腫瘤狀態(tài)的改變也會導致激酶抑制劑不敏感從而失效。下圖為常見的四種機制。

       就拿伊馬替尼來說吧。

       未經(jīng)過治療的CML的中位生存期只有三年，在經(jīng)過幾年的慢性期之后，大約有一半的患者會進入一個持續(xù)時間為6~12個月的加速期，病情迅速惡化。另外一半的患者直接進入到最后的惡化階段，這兩種情況都表現(xiàn)的像是急性白血病，快速導向死亡。這種疾病進展很可能是因為表觀遺傳學變化，以及在 BCR-ABL發(fā)生易位后有新的突變發(fā)生。

       伊馬替尼的耐藥機制可以被分為依賴于BCR-ABL或獨立。前者包括BCR-ABL的擴增或過表達或ABL蛋白激酶結構域中的點突變，后者包括藥物吸收減少，藥物外排增加或信號模塊（如Ras-Raf-MEK-ERK和Src家族激酶途徑）上調(diào)。

       其中BCR-ABL依賴性過程，尤其是點突變，是CML中伊馬替尼耐藥的最常見機制。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多種不同的突變，它們發(fā)生在幾個酶部位，包括ATP結合位點，催化環(huán)，活化區(qū)段以及與伊馬替尼直接接觸的氨基酸。（以下四個氨基酸置換約占CML復發(fā)時BCR-Abl突變的60％：Thr315Ile，Tyr253Phe，Glu255Lys / Val和Met351Thr）

       激酶抑制劑研發(fā)趨勢

       根據(jù)現(xiàn)有靶點改進下一代

       選擇激酶靶點大致遵循兩個步驟。首先，重點關注具有已批準的激酶抑制劑靶點發(fā)生突變情況的患者。第二，針對已知的這些致癌激酶靶點和已獲批的TKI抑制劑，去開發(fā)更有效的下一代TKI抑制劑。

       關于迭代的TKI抑制劑藥物較早的例子有尼洛替尼和達沙替尼，作為比伊馬替尼是更有效的BCR-ABL抑制劑，可以抑制對伊馬替尼耐藥的突變體，隨后比它們具有更長的無進展生存期（PFS）和總體生存期（OS）的波舒替尼作為BCR-ABL的第二代抑制劑，被批準為CML的一線治療藥物。

       拉帕替尼是另外一種下一代抑制劑，不僅靶向EGFR受體，而且靶向密切相關的HER2，這使其被批準用于乳腺癌。近來，已批準更有效和特異性的HER2抑制劑neratinib和tucatinib用于乳腺癌。

       抑制血管生成方向

       此類藥物是通過破壞腫瘤的血管，“餓死”腫瘤來達到治療效果的。這方面的例子有早期的索拉非尼和舒尼替尼，二代的帕唑帕尼和卡博替尼，雖然后來發(fā)現(xiàn)這類藥物中存在多靶點，因為抑制了多種激酶類型，所以是否是通過抑制血管起作用的結論還是有待進一步探討的。

       VEGF/VEGFR是血管生成信號通路，在血管的生成中起到關鍵總用，這方面最有力的證據(jù)來自于VEGF抗體貝伐單抗（Avastin）的成功，貝伐單抗是2018年全球第七大暢銷藥物，用于治療多種實體瘤。

       多靶點抑制的方向

       比如說用于治療Waldenstrom巨球蛋白血癥和彌漫性大B細胞淋巴瘤的ABC亞型的依魯替尼，起初被認為是通過抑制Bruton酪氨酸激酶起效，后被發(fā)現(xiàn)其可以同時抑制造血細胞激酶。更進一個例子，克唑替尼起先以靶向TKI開發(fā)的，后來發(fā)現(xiàn)它同時也是ALK和ROS1的強效抑制劑，這使得克唑替尼能夠被批準用于其它適應癥。

       所以這也是一個重要的研發(fā)側重點，已有的靶點抑制劑同時也可抑制其他靶點，通過新靶點的發(fā)現(xiàn)，拓展藥物的適用范圍，用于治療不同的癌癥，或者增強對特定癌癥的療效，比如肺癌中阿法替尼靶向HER2和EGFR，在乳腺癌中palbociclib靶向CDK4和CDK6。

       與免疫檢查點抑制劑組合

       PD1/PDL1靶向的免疫檢查抑制劑通過阻斷這一信號通路，增強自身的免疫系統(tǒng)能力，打擊腫瘤細胞的免疫逃脫，詳情請看PD-1 / PDL-1抑制劑在癌癥免疫治療中的當前和未來展望

       考慮到血管生成在免疫抑制微環(huán)境中起到的重要作用，VEGFR抑制劑與靶向PD1/PDL1的抗體組合使用也是一種新興的策略。比如說阿昔替尼和pembrolizumab的組合是否可以改善腎細胞癌這種的研究正在開展中。

       除了抑制血管，某些激酶抑制劑還可以通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境刺激免疫應答，例如通過防止PD1過表達從而增強T細胞浸潤，這類激酶抑制劑和免疫檢查點抑制劑合用可以產(chǎn)生協(xié)同作用，但同時也有一個不可忽略的地方就是，這樣的組合會導致細胞**增強，比如奧西替尼與PD1抑制劑durvalumab的搭配或者或克唑替尼與nivolumab的搭配。有待進一步評估。

       靶向PI3K途徑

       PI3Kα中活化熱點突變（例如E545K，H1047和E542K突變，或編碼PTEN的基因缺失）通常導向致癌，這使得這使PI3K成為藥物發(fā)現(xiàn)的重點。然而，到目前為止，在開發(fā)針對PI3K的批準藥物方面取得的成功有限。

       在B細胞和T細胞中表達的PI3Kδ特異性抑制劑Idelalisib 被批準用于復發(fā)性濾泡性B細胞非霍奇金淋巴瘤（FL），復發(fā)性慢性淋巴細胞性白血病（CLL）和復發(fā)性小淋巴細胞淋巴瘤（SLL）。緊隨其后的是下一代抑制劑copanlisib（用于復發(fā)性FL）和duvelisib（用于CLL，SLL和FL）。

       靶向PI3K的藥物匱乏可能與抑制該途徑所產(chǎn)生的有關**無法解決有關，因為這個途徑對維持正常的體內(nèi)穩(wěn)態(tài)功能很重要，所以怎么樣才能開發(fā)出高選擇性的抑制劑是研究員們需要攻略的一個難點。

       通過聯(lián)合療法靶向MAP激酶級聯(lián)

       這樣一個層層激活途徑驅動細胞的增殖或分化，而這一級聯(lián)反應中的激酶突變會導致癌癥的發(fā)生，這種突變常常在肺癌等一些癌癥中可以觀察到。

       總結

       在接下來的20年間，腫瘤學將繼續(xù)主導激酶藥物發(fā)現(xiàn)領域。迄今為止，人類基因組編碼的500種蛋白激酶中只有50種被靶向治療癌癥，在而未來，除了新的靶點的挖掘，對于耐藥性和選擇性等問題是必須要解決的重點內(nèi)容。合理設計新型激酶抑制劑組合的范圍，嘗試激酶抑制劑與其他治療手段的多種組合。在未來的20年間，新型激酶抑制劑開發(fā)的潛力巨大，有望成為一個主要的增長領域。

       參考文獻：

       1，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8127496/#Sec11title

       2，藥物化學總論，郭宗儒著。

       3，Roskoski, R. (2015). A historical overview of protein kinases and their targeted small molecule inhibitors. Pharmacological Research, 100, 1–23. doi:10.1016/j.phrs.2015.07.010