當TKIs遇上慢粒白血病，CML的治療、耐藥與展望（上）

       2018年，一部叫《我不是藥神》的電影風靡大江南北。隨著電影細致入微的刻畫，人們對病人的痛苦掙扎萬分同情，對藥品相關保障制度陷入深思。

       于此同時，造成一切悲劇的罪魁禍首的疾病名稱——慢性粒細胞白血?。–ML），也進入到了大眾的視野中。事實上，這并不是一個新病癥，至今人類從認識這個疾病起，已經走過了六十多個年頭。

       “神藥”TKIs藥物的誕生

       慢性粒細胞白血病是一種骨髓增殖性惡性腫瘤。1959年，Peter Nowell和David Hungerford發(fā)現，慢性粒細胞白血病患者血液中的造血祖細胞9號和22號染色體的DNA相互易位[t(9;22)(q34;q11)]，從而導致9號染色體上的ABL1第一外顯子（c-Abl）的區(qū)域和22號染色體上的BCR基因融合[1]。超過95%的慢粒白血病由BCR-ABL1融合癌蛋白激活驅動。

       在上個世紀，慢粒白血病長期被認為是一種無藥可治的疾病，只能通過造血干細胞移植治愈。人們能夠采用的藥物只有干擾素，但也只能將其中20%-30%病人的生命延長1年。然而，酪氨酸激酶抑制劑（TKIs）的誕生為治療該疾病提供了一道曙光。

       TKIs類藥物是首 個可以有效治療慢粒白血病基因易位的化合物。TKIs藥效好、毒 性低、選擇性好、藥效強，相較于傳統化療藥物具有顯著優(yōu)勢，TKIs的代表藥物為伊馬替尼（Imatinib），其將慢粒白血病患者的10年生存率提高到83.3%[2]。而這個伊馬替尼，正是《我不是藥神》中真正的C位主角“神藥”，它是由瑞士諾華公司原研，曾被印度大量仿制，目前已由我國多家藥企仿制并于2017年進入醫(yī)保目錄的格列衛(wèi)（甲磺酸伊馬替尼，電影中名為格列寧）。

       圖1. 甲磺酸伊馬替尼結構式，來源：藥渡數據庫

       以伊馬替尼為代表的TKIs的結構與ATP相似，可競爭性地占據酪氨酸激酶的ATP結合位點，阻斷酪氨酸激酶介導的信號通路，降低癌癥細胞的生長和增殖。酪氨酸激酶是控制細胞生長和分化的重要蛋白質，在細胞的正常和異常增殖過程中起重要作用，且與細胞分化息息相關。包括ATP在內的多種底物，可催化酪氨酸激酶的酪氨酸殘基磷酸化，使其發(fā)揮功能。在慢粒白血病的治療中，TKIs可以結合BCR:ABL1的酪氨酸激酶結構域，阻止ATP與蛋白的ATP結構域結合，從而阻斷下游靶蛋白磷酸化和信號通路激活，抑制腫瘤生長（圖2）。

       圖2. BCR:ABL1酪氨酸激酶和TKIs在慢粒白血病中的作用機制，來源：參考文獻3

       伊馬替尼常見的副作用和不良反應，包括：惡心、嘔吐、濕疹、白細胞減少癥、心力衰竭和肝病等[4]。其原因是伊馬替尼除了BCR-ABL1，還可以與包括ABL1和ABL2在內的多種蛋白質相互作用。與傳統化療藥物相比，伊馬替尼的副作用并不那么嚴重，也沒有觀察到明確的禁忌癥或危及生命的不良事件。不過，約10%的患者可能會出現特定的副作用，導致治療中斷或終止。

       “神藥”的發(fā)展：三代TKIs簡介

       以伊馬替尼為代表的TKIs，在治療慢性粒細胞白血病中展現出了極高的應用價值。然而，有一朵“烏云”卻始終盤旋其上空揮之不去，那便是——耐藥問題。在伊馬替尼治療五年后，近四分之一的慢粒白血病患者，會逐漸失去細胞遺傳學或實質性分子反應，由BCR-ABL1依賴性或非依賴性機制導致治療失敗[5]。目前，TKIs耐藥已是疾病復發(fā)、進展、治療失敗、患者依從性低和死亡的主要原因之一。

       TKIs的耐藥機制十分復雜。先前的研究證實了TKIs耐藥性與靶基因突變之間的聯系。除靶基因突變外，表觀遺傳學改變和代償途徑激活等因素也會導致TKIs耐藥。TKIs耐藥性會導致腫瘤復發(fā)或快速進展，這對患者的生存極為不利。因此，尋找TKIs耐藥性的解決方案是當務之急。

       第二代和第三代TKIs旨在應對其耐藥性的問題。目前，第二代TKIs達沙替尼（dasatinib）、尼洛替尼（nilotinib）和博蘇替尼（bosutinib），以及第三代TKIs帕納替尼（ponatinib）已被開發(fā)用于慢粒白血病的治療。相較于第一代TKIs而言，第二代和第三代TKIs針對BCR-ABL1突變，產生了一定的有效性。

       根據對特定TKIs藥物產生耐藥性的突變類型，TKIs可分為兩種：

       I型抑制劑靶向具有催化活性的活性構象，例如：達沙替尼；

       而II型抑制劑則靶向非活性構象，例如：伊馬替尼、尼洛替尼、帕納替尼。

       博蘇替尼則同時具有這兩種TKIs的特征[6]。相比較而言，II型抑制劑具有更好的選擇性，但由于其嚴格的結合要求，II型抑制劑更容易發(fā)生突變逃逸。

       以尼洛替尼為例，尼洛替尼不僅活性是伊馬替尼的20倍，而且可以通過降低低密度脂蛋白和膽固醇的血漿水平，減輕在血脂異常的慢性粒細胞白血病患者中，造成動脈閉塞事件（AOE）的風險。但尼洛替尼可通過結合有絲分裂原活化蛋白（MAP）激酶引起心血管事件（CVE），其發(fā)生率為20%，高于伊馬替尼的CVE發(fā)生率（5%）。

       圖3. 尼洛替尼結構式，來源：藥渡數據庫

       達沙替尼則是可能會在約30%的患者中誘發(fā)胸腔積液毒 性。而博蘇替尼則可能導致轉氨酶水平升高，導致約30%的患者會出現短暫性腹瀉。帕納替尼作為第三代TKIs，被很多人稱為“慢粒白血病患者最后的防線”，可用于治療因T315I突變引起的耐藥疾病[7]。然而其也有較大的副作用，包括高血壓、皮疹、腹痛和血栓等。

       圖4. 達沙替尼、博蘇替尼和帕納替尼結構式

       “神藥”的耐藥

       BCR-ABL1依賴性耐藥機制

       1

       BCR-ABL1的點突變

       早在伊馬替尼處于開發(fā)階段時，就被發(fā)現BCR-ABL1可通過T315I突變來逃避治療。315位的蘇氨酸殘基戰(zhàn)略性地位于ATP結合口袋中，能夠調節(jié)口袋的可及性。因此，其被命名為gatekeeper殘基。在伊馬替尼同蛋白結合的過程中，伊馬替尼與蛋白的活性結構域及P-loop構象開關結合，并與其形成六個氫鍵。在這一過程中，所需氨基酸的突變，可能會顯著影響藥物的有效性和安全性。大約50%的治療后復發(fā)患者在ABL激酶結構域有突變，影響伊馬替尼同激酶口袋的結合[8]。

       達沙替尼、尼洛替尼和博蘇替尼，對除T315I外的大多數突變體仍具有活性。而第三代抑制劑——帕納替尼，可不被T315I突變影響，在慢粒白血病患者中誘導有效和持久的反應。帕納替尼可在不需要與突變的T315I形成氫鍵的情況下，與蛋白的ATP結合結構域相結合。

       在PACE臨床試驗中，對T315I突變患者及達沙替尼或尼洛替尼有耐藥性/不耐受性的患者，進行了帕納替尼測試。結果表明，56%的T315I突變慢性期（CP）患者實現了主要分子應答（MMR）。盡管如此，這種突變的存在仍需要增加帕納替尼的劑量，并且一定比例的患者，可能最終會對帕納替尼產生耐藥性。

       2

       BCR-ABL1癌基因的擴增

       除了點突變外，高BCR-ABL1轉錄水平也與TKIs耐藥性有關[9]。BCR-ABL1的過表達會損害TKIs結合，從而導致激酶活性升高[10]。

       由于篇幅問題，咱們且書至此。關于BCR-ABL1非依賴性耐藥機制及慢粒白血病治療的潛在方案和新技術，將在（下）篇中為大家一一道來。歡迎持續(xù)關注！

       參考文獻：

       1.Rowley JD. A New consistent chromosomal abnormality in chronic myelogenous leukaemia identified by quinacrine fluorescence and giemsa staining. Nature. 1973, 243: 290-293.

       2.Hochhaus A, Larson RA, Guilhot F, et al. Long-term outcomes of imatinib treatment for chronic myeloid leukemia. New Engl J Med. 2017, 376(10): 917-927.

       3.Salma Y, Mohamed AI, Rana AJ, et al. Management of chronic myeloid leukaemia: current treatment options, challenges, and future strategies, Hematology, 2023, 28(1): 2196866.

       4.Kalmanti L, Saussele S, Saussele S, et al. Safety and efficacy of imatinib in CML over a period of 10 years: data from the randomized CML-study iv. Leukemia. 2015, 29: 1123-1132.

       5.Milojkovic D, Apperley J. Mechanisms of resistance to imatinib and second-generation tyrosine inhibitors in chronic myeloid leukemia. Clin Cancer Res. 2009, 15: 7519-7527.

       6.Levinson NM, Boxer SG. Structural and spectroscopic analysis of the kinase inhibitor bosutinib and an isomer of bosutinib binding to the Abl tyrosine kinase domain. PLoS One. 2012, 7.

       7.Zhou T, Commodore L, Huang WS, et al. Structural mechanism of the Pan-BCR-ABL inhibitor ponatinib (AP24534): lessons for overcoming kinase inhibitor resistance. Chem Biol Drug Des. 2011, 77(1): 1-11.

       8.Quintas-Cardama A, Kantarjian HM, Cortes JE. Mechanisms of primary and secondary resistance to imatinib in chronic myeloid leukemia. Cancer Control. 2009, 16(2): 122-131.

       9.Barnes D J, Palaiologou D, Panousopoulou E. BCR-ABL expression levels determine the rate of development of resistance to imatinib mesylate in chronic myeloid leukemia. Cancer Res. 2005, 65: 8912-8919.

       10.Hochhaus A, Kreil S, Corbin AS. Molecular and chromosomal mechanisms of resistance to imatinib (STI571) therapy. Leukemia. 2002, 16(11): 2190-2196.

       作者簡介

       理性的蛋炒飯

       藥學背景，碩士畢業(yè)于中國藥科大學，熟悉藥物項目調研及藥物研究工作。濟濟多士，藥學專攻。存心以仁，任事以誠。愿與各位醫(yī)藥同仁互相學習，共同進步。