从细胞周期调控到CDK4/6抑制剂

王佳玉 教授

       CDK 调控与细胞周期

        CDK(Cyclin-dependent kinases)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶， 只有与周期素(或周期蛋白)结合后才有激酶活性， 在细胞周期的启动和各个时期的转换调节中起着关键作用。在 CDK 家族中， CDK1 周期蛋白 B 在有丝分裂的调节中起到重要作用; CDK2 周期蛋白 E、CDK2 周期蛋白 A 和 CDK1 周期蛋白 A分别在 S 期的启动和完成中起到重要作用; 而 CDK4 和(或)6 周期蛋白 D 则在G1 早期起到重要作用。CDK4/6 是细胞周期的重要调节蛋白， 可磷酸化抑癌基因蛋白 Rb(Retinoblastomaprotein)， 释放E2F 转录因子， 使细胞顺利通过细胞周期 G1/S 检测点， 细胞周期得以继续。抑制 CDK4/6 则可通过 CDK4/6-Rb 通路诱导细胞周期停滞于 G1/S 期， 抑制细胞增殖。CDK4/6 在肿瘤细胞中呈高表达。

        CDK 抑制剂的研发历程

        20 年来， 三代 CDK 抑制剂的研发过程并不顺利。第一代 CDK 抑制剂以 flavopiridol 为代表。因其对 CDK 家族各个蛋白激酶的选择性差， 药物毒性较大， 相关临床试验都因治疗窗口过窄而终止，未能上市。二代 CDK 抑制剂以 dinaci⁃clib 为代表， 结构更新颖、 活性更强、 选择性更好， 对 CDK 1、 2、 5 和 9 有更强的抑制作用， dinaciclib 现已进入难治性慢性淋巴瘤的Ⅲ期临床研究阶段。Dinaci⁃clib 对实体瘤的疗效并不乐观， 目前该药用于治疗晚期乳腺癌的Ⅱ期临床试验已经终止。三代口服 CDK 抑制剂 palbo⁃ciclib， 对 CDK4/6 的选择性更强。Palbociclib 通 过 抑 制 Rb 蛋 白 磷 酸 化 ，使 得CDK4/6-Rb 通路受阻， 从而诱导肿瘤细胞停滞于 G1 期。该药已经被Ⅲ期临床研究证实在雌激素受体(ER)阳性/人表皮生长因子受体 2(HER2)阴性晚期乳腺癌中有确切疗效， 并于今年 2 月上市。

        目 前 处 于 临 床 研 究 阶 段 的 CDK4/6 抑制剂还包括 abemaciclib(Ⅲ期临床研 究 阶 段)和 LEE011(Ⅲ 期 临 床 研 究阶 段)。 随 着 对 CDK 家 族 研 究 的 逐 渐深 入 ，相 信 不 久 的 将 来 会 有 更 多 的CDK 抑制剂上市， 为乳腺癌的治疗带来更多选择。

        CDK4 /6 抑制剂在 ER 阳性乳腺癌中的研究

        约 2/3 的乳腺癌患者为 ER 阳性， 雌激素介导的信号传导通路在该亚型的发生发展中起了关键作用。ER 与 CyclinD1 通路之间存在着相互作用， ER 以 Cy⁃clin D1 为转录靶点， 促进 Cyclin D1-CDK4/6 复合物的形成， 活化转录因子 E2F， 发挥促肿瘤细胞增殖的作用。目前内分泌治疗是 ER 阳性乳腺癌患者的主要治疗手段之一， 抗雌激素内分泌治疗药物可通过减少 Cyclin D1-CDK4/6 复合物达到抑制肿瘤细胞增殖的目的。但是， 复杂的耐药机制极大限制了内分泌药物对 ER 阳性乳腺癌的疗效。研究发现， 不同的信号通路所致耐药不同： Cyclin D1 过表达与他莫昔芬耐药相 关 ， CDK6 过 表 达 与 氟 维 司 群 耐 药 相 关 ;ER-CDK4-E2F 轴 也 被 认 为 参 与 内 分 泌 耐 药 ，E2F 的活性增高预示着对芳香化酶抑制剂(AI)抵抗; 与此同时， Rb 基因的磷酸化和失活也与内分泌耐药密切相关。

        上述研究提示， CDK4 /6可能是逆转 ER阳性乳腺癌内分泌治疗耐药的潜在靶点。基础研究发现， ER 阳性细胞株在所有亚型乳腺癌细胞株中对 CDK4 /6 抑制剂 palbociclib 的敏感性最高，并且 palbociclib 与他莫昔芬、 氟维司群及来曲唑在 ER 阳性乳腺癌模型中均有协同效应。此外，在内分泌耐药的细胞株中 palbociclib也显示出了一定的抗肿瘤活性， 如在他莫昔芬耐药的 MCF-7细胞株中， palbociclib可导致细胞周期停滞， 从而恢复部分细胞对他莫昔芬的敏感性。Ⅱ期临床研究(NCT01037790)显示， 尽管 palbociclib 对于既往多次治疗的晚期乳腺癌， 仅仅显示出较小的抗肿瘤活性(临床获益率为 21%)， 但对于 ER 阳性者而言， 却可达到部分缓解或稳定。

        Ⅱ期 临 床 研 究(PALOMA-1)比 较 了 在 ER阳性 /HER2 阴性晚期乳腺癌中， palbociclib 联合来曲唑与来曲唑单药的疗效， 结果显示， 接受palbociclib 联 合 来 曲 唑 治 疗 组 的 无 进 展 生 存(PFS)期较来曲唑单药组延长了 10 个月(20.2 个月对 10.2 个月， P=0. 0004)， 疾病进展风险减少51%， 超过 80%的患者在治疗中受益。与该研究相同设计但样本量更大的Ⅲ期临床研究(PALO⁃MA2)正在进行中。

        另一项Ⅲ期临床研究(PALOMA3)显示， 氟维司群联合 palbociclib 二线治疗 ER 阳性/HER2阴性晚期乳腺癌较氟维司群单药能显著延长PFS 期(9.2 个月对 3.8 个月， P < 0.000001)， 疾病进展风险减少 58%。如果 PALOMA2 研究同样能取得阳性结果， palbocicilib 将开启 ER 阳性 /HER2 阴性乳腺癌一线治疗的新模式(见表2)。

        CDK4 /6 抑制剂在 HER2 阳性乳腺癌中的研究

        HER2 阳 性 患 者 占 全 部 乳 腺 癌 患 者 的15% ～20% ，其 治 疗 手 段 主 要 是 化 疗 联 合 抗HER2 分 子 靶 向 治 疗(药 物 包 括 曲 妥 珠 单 抗 、拉 帕 替 尼、 帕 妥 珠 单 抗 及 T-DM1 等 。 临 床 前研 究 已 证 实 ， Cyclin D1-CDK4 复 合 物 在 HER2介 导 的 肿 瘤 形 成 过 程 中 发 挥 了 重 要 作 用 ， 并且 在 HER2 阳 性 的 乳 腺 癌 中 ，Cyclin D1 和CDK4 的 表 达 水 平 往 往 较 高 。 HER2 阳 性 乳腺 癌 细 胞 株 对 于 CDK4 /6 抑 制 剂 也 具 有 较 高的 敏 感 性 ，且 palbociclib 与 曲 妥 珠 单 抗 或T-DM1 联合使用可产生协同效应。正在进行的 Ⅰb 期 临 床 研 究(NCT01976169)，拟 探 索palbociclib 联 合 T-DM1 对 经 治 的 HER2 阳 性晚期乳腺癌的作用。目前尚无相关的临床研究数据能够证实 CDK4/6 抑制剂在 HER2 阳性乳 腺 癌 中 的 确 切 疗 效 ， 但 根 据 已 有 临 床 前 研究 结 果 ， 可 以 认 为 CDK4/6 抑 制 剂 在 该 亚 型 中的作用值得关注。

        基 于 NCT01037790、PALOMA1 研 究 的 结果， 2015 年 2 月 palbociclib 获得美国食品与药物管理局(FDA)批准， 用于 ER 阳性、 HER2 阴性绝经后晚期乳腺癌的一线治疗， 成为第一个上市的 CDK 抑制剂。也开启了内分泌治疗联合靶向治疗的新模式。Palbociclib 在 HER2 阳性晚期乳腺癌中的作用已经受到关注， 相关临床研 究 正 在 进 行 中 ， 结 果 值 得 期 待 。 更 多 三 代CDK4/6 抑制剂的临床研究也已经开展。期待不久的将来， CDK4/6 抑制剂在乳腺癌领域带来更多惊喜。