当TKIs遇上慢粒白血病，CML的治疗、耐药与展望（上）
来源：药渡
撰文：理性的蛋炒饭 编辑：安非他命
2018年，一部叫《我不是药神》的电影风靡大江南北。随着电影细致入微的刻画，人们对病人的痛苦挣扎万分同情，对药品相关保障制度陷入深思。
于此同时，造成一切悲剧的罪魁祸首的疾病名称——慢性粒细胞白血病（CML），也进入到了大众的视野中。事实上，这并不是一个新病症，至今人类从认识这个疾病起，已经走过了六十多个年头。
“神药”TKIs药物的诞生
慢性粒细胞白血病是一种骨髓增殖性恶性肿瘤。1959年，Peter Nowell和David Hungerford发现，慢性粒细胞白血病患者血液中的造血祖细胞9号和22号染色体的DNA相互易位[t(9;22)(q34;q11)]，从而导致9号染色体上的ABL1第一外显子（c-Abl）的区域和22号染色体上的BCR基因融合[1]。超过95%的慢粒白血病由BCR-ABL1融合癌蛋白激活驱动。
在上个世纪，慢粒白血病长期被认为是一种无药可治的疾病，只能通过造血干细胞移植治愈。人们能够采用的药物只有干扰素，但也只能将其中20%-30%病人的生命延长1年。然而，酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的诞生为治疗该疾病提供了一道曙光。
TKIs类药物是首个可以有效治疗慢粒白血病基因易位的化合物。TKIs药效好、毒性低、选择性好、药效强，相较于传统化疗药物具有显著优势，TKIs的代表药物为伊马替尼（Imatinib），其将慢粒白血病患者的10年生存率提高到83.3%[2]。而这个伊马替尼，正是《我不是药神》中真正的C位主角“神药”，它是由瑞士诺华公司原研，曾被印度大量仿制，目前已由我国多家药企仿制并于2017年进入医保目录的格列卫（甲磺酸伊马替尼，电影中名为格列宁）。
图1. 甲磺酸伊马替尼结构式，来源：药渡数据库
以伊马替尼为代表的TKIs的结构与ATP相似，可竞争性地占据酪氨酸激酶的ATP结合位点，阻断酪氨酸激酶介导的信号通路，降低癌症细胞的生长和增殖。酪氨酸激酶是控制细胞生长和分化的重要蛋白质，在细胞的正常和异常增殖过程中起重要作用，且与细胞分化息息相关。包括ATP在内的多种底物，可催化酪氨酸激酶的酪氨酸残基磷酸化，使其发挥功能。在慢粒白血病的治疗中，TKIs可以结合BCR:ABL1的酪氨酸激酶结构域，阻止ATP与蛋白的ATP结构域结合，从而阻断下游靶蛋白磷酸化和信号通路激活，抑制肿瘤生长（图2）。
图2. BCR:ABL1酪氨酸激酶和TKIs在慢粒白血病中的作用机制，来源：参考文献3
伊马替尼常见的副作用和不良反应，包括：恶心、呕吐、湿疹、白细胞减少症、心力衰竭和肝病等[4]。其原因是伊马替尼除了BCR-ABL1，还可以与包括ABL1和ABL2在内的多种蛋白质相互作用。与传统化疗药物相比，伊马替尼的副作用并不那么严重，也没有观察到明确的禁忌症或危及生命的不良事件。不过，约10%的患者可能会出现特定的副作用，导致治疗中断或终止。
“神药”的发展：三代TKIs简介
以伊马替尼为代表的TKIs，在治疗慢性粒细胞白血病中展现出了极高的应用价值。然而，有一朵“乌云”却始终盘旋其上空挥之不去，那便是——耐药问题。在伊马替尼治疗五年后，近四分之一的慢粒白血病患者，会逐渐失去细胞遗传学或实质性分子反应，由BCR-ABL1依赖性或非依赖性机制导致治疗失败[5]。目前，TKIs耐药已是疾病复发、进展、治疗失败、患者依从性低和死亡的主要原因之一。
TKIs的耐药机制十分复杂。先前的研究证实了TKIs耐药性与靶基因突变之间的联系。除靶基因突变外，表观遗传学改变和代偿途径激活等因素也会导致TKIs耐药。TKIs耐药性会导致肿瘤复发或快速进展，这对患者的生存极为不利。因此，寻找TKIs耐药性的解决方案是当务之急。
第二代和第三代TKIs旨在应对其耐药性的问题。目前，第二代TKIs达沙替尼（dasatinib）、尼洛替尼（nilotinib）和博苏替尼（bosutinib），以及第三代TKIs帕纳替尼（ponatinib）已被开发用于慢粒白血病的治疗。相较于第一代TKIs而言，第二代和第三代TKIs针对BCR-ABL1突变，产生了一定的有效性。
根据对特定TKIs药物产生耐药性的突变类型，TKIs可分为两种：
I型抑制剂靶向具有催化活性的活性构象，例如：达沙替尼；而II型抑制剂则靶向非活性构象，例如：伊马替尼、尼洛替尼、帕纳替尼。
博苏替尼则同时具有这两种TKIs的特征[6]。相比较而言，II型抑制剂具有更好的选择性，但由于其严格的结合要求，II型抑制剂更容易发生突变逃逸。
以尼洛替尼为例，尼洛替尼不仅活性是伊马替尼的20倍，而且可以通过降低低密度脂蛋白和胆固醇的血浆水平，减轻在血脂异常的慢性粒细胞白血病患者中，造成动脉闭塞事件（AOE）的风险。但尼洛替尼可通过结合有丝分裂原活化蛋白（MAP）激酶引起心血管事件（CVE），其发生率为20%，高于伊马替尼的CVE发生率（5%）。
图3. 尼洛替尼结构式，来源：药渡数据库
达沙替尼则是可能会在约30%的患者中诱发胸腔积液毒性。而博苏替尼则可能导致转氨酶水平升高，导致约30%的患者会出现短暂性腹泻。帕纳替尼作为第三代TKIs，被很多人称为“慢粒白血病患者最后的防线”，可用于治疗因T315I突变引起的耐药疾病[7]。然而其也有较大的副作用，包括高血压、皮疹、腹痛和血栓等。
早在伊马替尼处于开发阶段时，就被发现BCR-ABL1可通过T315I突变来逃避治疗。315位的苏氨酸残基战略性地位于ATP结合口袋中，能够调节口袋的可及性。因此，其被命名为gatekeeper残基。在伊马替尼同蛋白结合的过程中，伊马替尼与蛋白的活性结构域及P-loop构象开关结合，并与其形成六个氢键。在这一过程中，所需氨基酸的突变，可能会显著影响药物的有效性和安全性。大约50%的治疗后复发患者在ABL激酶结构域有突变，影响伊马替尼同激酶口袋的结合[8]。
达沙替尼、尼洛替尼和博苏替尼，对除T315I外的大多数突变体仍具有活性。而第三代抑制剂——帕纳替尼，可不被T315I突变影响，在慢粒白血病患者中诱导有效和持久的反应。帕纳替尼可在不需要与突变的T315I形成氢键的情况下，与蛋白的ATP结合结构域相结合。
在PACE临床试验中，对T315I突变患者及达沙替尼或尼洛替尼有耐药性/不耐受性的患者，进行了帕纳替尼测试。结果表明，56%的T315I突变慢性期（CP）患者实现了主要分子应答（MMR）。尽管如此，这种突变的存在仍需要增加帕纳替尼的剂量，并且一定比例的患者，可能最终会对帕纳替尼产生耐药性。
除了点突变外，高BCR-ABL1转录水平也与TKIs耐药性有关[9]。BCR-ABL1的过表达会损害TKIs结合，从而导致激酶活性升高[10]。
由于篇幅问题，咱们且书至此。关于BCR-ABL1非依赖性耐药机制及慢粒白血病治疗的潜在方案和新技术，将在（下）篇中为大家一一道来。欢迎持续关注！
参考文献（可上下滑动）：
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.
作者简介
理性的蛋炒饭
药学背景，硕士毕业于中国药科大学，熟悉药物项目调研及药物研究工作。济济多士，药学专攻。存心以仁，任事以诚。愿与各位医药同仁互相学习，共同进步。
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