综述:BCR::ABL 激酶靶向治疗的现状与未来

时间:2025年4月8日
来源:Journal of the Egyptian National Cancer Institute

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这篇综述聚焦慢性髓性白血病(CML),详细阐述了 BCR::ABL 激酶相关靶向治疗。从 CML 发病机制、BCR::ABL 蛋白异构体,到现有酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)治疗及耐药原因,还介绍了新兴疗法,为 CML 治疗研究提供了全面参考。

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慢性髓性白血病(CML)概述

慢性髓性白血病是一种影响骨髓的血液癌症,源于造血干细胞异常,致使单个细胞获得不受控制的增殖能力。在所有成人白血病病例中,CML 约占 15%。95% 的 CML 患者存在费城染色体,其由 9 号和 22 号染色体易位形成,产生 BCR::ABL 融合基因。全球 CML 发病率为每年每 10 万人中有 0.4 - 1.75 人,在北美和欧洲的发病率高于亚洲和非洲,且发病率随年龄增长而升高。
CML 通常经历慢性期、加速期和急变期三个阶段。慢性期症状包括疲劳、体重骤减和脾脏肿大;加速期会出现异常细胞增多、治疗效果降低;急变期则以未成熟的原始细胞百分比显著增加为特征,常伴有骨痛、血友病和易感染等症状。不过,随着酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗和疾病监测的发展,新的世界卫生组织(WHO)分类将 CML 分为慢性期和急变期,加速期被视为两个阶段之间的过渡,不再作为一个独立阶段。
BCR::ABL 基因转录产生的融合蛋白具有异常的酪氨酸激酶活性,其催化域呈两叶状,包含 N 叶(主要由 β - 片层组成)和 C 叶(以 α - 螺旋为特征),激活环中的 Thr315 等关键残基在催化过程中起着重要作用。针对 BCR::ABL 蛋白的治疗策略主要是使用抑制剂,根据与 BCR::ABL 催化域结合的形式,可分为 DFG - in 和 DFG - out 抑制剂。

BCR - ABL 蛋白异构体

BCR::ABL 基因易位可产生四种主要变体:P190、P185、P210 和 P230,它们分别与不同类型的白血病相关。P210 是最常见的异构体,约 95% 的 CML 患者携带该异构体,其中仅 2.5% 的患者 BCR::ABL 癌基因无普列克底物同源结构域(PH 结构域)。P190 与 25% 的成人和 5% 的儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)相关;P185 与 15 - 20% 的 ALL 有关;P230 则与慢性粒单核细胞白血病(CMML)相关。这些异构体的产生是由于易位过程中不同外显子的融合,不同的融合事件导致了蛋白质结构和疾病表型的差异。

结构和病理生理学

P210 BCR::ABL 融合蛋白由 N 端的 BCR 结构域和 C 端的 ABL 激酶结构域组成。BCR 结构域包含寡聚化卷曲螺旋结构域和丝氨酸 / 苏氨酸激酶结构域;ABL 区域则包括 Src 同源 2 结构域(SH2 结构域)、Src 同源 3 结构域(SH3 结构域)、激酶结构域和 C 端肌动蛋白结合域。该融合蛋白定位于细胞质,具有持续的酪氨酸激酶活性,是其致癌功能的关键。
双调蛋白同源结构域(DH 结构域)可导致 CML 中信号通路的失调,且该结构域可通过自身磷酸化调节蛋白活性。PH 结构域参与与细胞内膜上的磷酸肌醇结合,有助于蛋白质定位到膜上,促进下游信号转导和蛋白质 - 蛋白质相互作用,它还能与含 SH2 结构域的蛋白质结合,进一步影响信号传导。

P190 BCR::ABL 融合蛋白的病理生理学

P190 BCR::ABL 蛋白是 P210 的较短异构体,长度为 1246 个氨基酸,缺少部分 PH 和 DH 结构域。PH 结构域缺失破坏了膜定位过程,减少了与信号伙伴的相互作用,改变了相关信号通路;DH 结构域的截断可能导致激酶活性改变,影响蛋白质对下游底物的磷酸化和细胞信号调节能力。

P230 BCR::ABL:独特的异构体及耐药性

P230 BCR - ABL 激酶是 BCR::ABL 四种主要异构体中最罕见的,约占 CML 病例的 5%,由 BCR 基因的另一个断点产生,形成更大的融合蛋白。它的转化活性最弱,内在酪氨酸激酶活性最低,下游信号蛋白的磷酸化水平也低于 P210 和 P190。P210 和 P190 中存在的 C2 结构域可能导致对 TKI 的耐药性,部分对 TKI 耐药的 CML 患者在该结构域存在突变,影响蛋白质与 TKI 的相互作用或对 BCR::ABL 信号的调节。不过,携带 P230 的 CML 患者疾病进程往往较为缓和,急变期的发生率较低。

CML 的现有治疗方法

TKIs 是针对 BCR::ABL 蛋白的治疗药物,通过选择性结合 BCR::ABL 酪氨酸激酶结构域的 ATP 结合位点,抑制激酶活性,阻断驱动 CML 的失调信号通路,诱导癌细胞凋亡,从而有效控制疾病。TKIs 可分为以下几代:
  • 第一代:伊马替尼(Imatinib)于 1996 年首次推出,是 CML 治疗的革命性药物,是慢性期 CML 的基石。它通过靶向 BCR::ABL 蛋白激酶结构域,阻止其与 ATP 结合,在治疗 CML 的慢性期和急性期均显示出显著疗效,长期生存率超过 90%。但部分 CML 患者会对伊马替尼产生耐药性。
  • 第二代:第二代 BCR::ABL 抑制剂,如达沙替尼(Dasatinib),对 BCR - Abl 突变的抑制作用比伊马替尼更强,近年来已成为一线治疗药物和伊马替尼耐药患者的首选治疗方案,提高了治疗效果,降低了毒性。
  • 第三代:第三代 BCR::ABL 抑制剂普纳替尼(Ponatinib)和 asciminib 是 CML 治疗的最新进展。普纳替尼对具有 T315I 突变的 BCR::ABL 融合蛋白有很强的活性,该突变对第一代和第二代 TKIs 耐药;asciminib 是一种变构抑制剂,具有独特的耐药突变谱和高细胞活性,与下一代 TKIs 联合使用可提供新的抗耐药策略。
此外,单结构域抗体(Monobodies)作为潜在的 CML 治疗新药,能与 BCR - ABL1 高亲和力结合,在体外和体内实验中显示出对 BCR::ABL1 激酶的高抑制活性,但体内递送技术仍有待开发。

伊马替尼的靶向机制

伊马替尼通过靶向 BCR::ABL 酪氨酸激酶结构域的非活性构象,抑制其激活。这种相互作用稳定了 BCR::ABL 蛋白的非活性形式,阻止其磷酸化下游信号蛋白,如信号转导和转录激活因子 5(STAT5)。STAT5 是控制 CML 细胞生长和存活的转录因子,抑制 STAT5 激活可阻断 CML 细胞的加速生长和进展。

伊马替尼在 CML 中的细胞效应

伊马替尼抑制 BCR::ABL 酪氨酸激酶的活性,主要阻断促增殖信号通路,最终导致细胞凋亡。它可抑制细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)的激活,阻止 CML 细胞进入细胞周期;还能激活半胱天冬酶级联反应,诱导细胞死亡;此外,伊马替尼可诱导 CML 细胞分化为成熟的髓系细胞,即终末分化,有助于疾病的长期缓解,同时增加 CML 细胞对其他化疗药物的敏感性,可能是通过抑制这些细胞的 DNA 修复途径实现的。

达沙替尼的作用机制

达沙替尼作用于 BCR::ABL 下调通路,对伊马替尼耐药的 CML 有效。伊马替尼耐药细胞的 BCR::ABL 基因表达降低,激活了 Akt/mTOR/PI3K 等通路,mTOR 激活使 p70S6K 磷酸化,调节细胞凋亡并促进细胞存活。达沙替尼下调 Akt Ser473 的磷酸化,抑制 mTOR 通路,诱导细胞凋亡。此外,达沙替尼还能使细胞周期在不同阶段停滞,抑制 CML 细胞生长,它还可通过下调 beclin - 1 和 Vps34 抑制自噬通路,减少外泌体释放。达沙替尼与雷帕霉素等药物联合使用时,可协同增强诱导凋亡的效果。

奥雷巴替尼的作用机制

奥雷巴替尼(Olverembatinib)特异性结合并抑制 FMS 样酪氨酸激酶 3(FLT3)激酶结构域,抑制 FLT3 的活性,阻断其自身磷酸化和激活,从而破坏下游的 PI3K、MAPK 和 STAT5 等信号通路,这些通路与异常细胞生长和存活有关。在某些急性髓系白血病(AML)病例中,FLT3 突变常与 BCR::ABL 基因同时出现,奥雷巴替尼对这些靶点的双重拮抗作用使其成为携带两种突变患者的有力治疗选择,不过 FLT3 和 BCR::ABL 之间的实际机制相互作用仍有待确定。此外,奥雷巴替尼还能刺激白血病细胞分化,降低白血病干细胞活性,与 BCL - 2 抑制剂联合使用可抑制抗凋亡信号,促进细胞死亡。

Asciminib 的作用机制

Asciminib 是 BCRABL1 的一流变构抑制剂,被批准用于治疗先前接受过两种或更多种酪氨酸激酶抑制剂治疗的费城染色体阳性慢性髓性白血病慢性期患者。它通过与 ABL1 酪氨酸激酶结构域的变构肉豆蔻酰结合位点结合发挥作用。正常情况下,ABL1 的主要剪接异构体 1b 在 N 端肉豆蔻酰化,肉豆蔻酰部分与激酶结构域的疏水结合口袋结合,对原癌基因 ABL1 的自动调节至关重要。但在 CML 中,费城染色体易位使 ABL1 的肉豆蔻酰化位点被 BCR 序列取代,导致激酶激活。Asciminib 结合到肉豆蔻酰口袋后,引发激酶结构域 C 端 α - 螺旋(α - I’ - 螺旋)的构象变化,使 SH3 - SH2 结构域夹子能够结合到激酶结构域,从而抑制 BCR - ABL1。Asciminib 与其他靶向药物或传统化疗药物联合使用时具有协同作用,可克服耐药性,降低疾病负担。

耐药原因

伊马替尼在 CML 治疗中具有开创性意义,但 BCR::ABL 激酶结构域的点突变,如 T315I、E255K/V 和 Y253H 等,会改变激酶的构象,降低伊马替尼的有效性和结合亲和力。药物外排泵(如 P - 糖蛋白等 ABC 转运蛋白)的过表达、CML 细胞的克隆进化以及药代动力学因素(如吸收不良、抑制不完全)和 BCR::ABL 基因扩增等,都可能导致对伊马替尼的耐药性。
与伊马替尼类似,BCR::ABL 基因的突变(如 T315I、F317L)会使达沙替尼的结合亲和力降低,药物外排泵、泛素化 - 蛋白酶体系统导致的白血病细胞存活通路抑制减少,以及替代信号通路(如 PI3K/AKT、JAK/STAT)的激活、白血病细胞的代谢重编程和细胞代谢变化等,都可能导致达沙替尼耐药。
为克服这些耐药性,第三代药物如奥雷巴替尼和 asciminib 被设计用于抑制多种 BCR::ABL 突变。奥雷巴替尼专门针对 T315I 突变,asciminib 则结合到 BCR::ABL 结构域激酶的变构位点,它们对耐药的 CML 细胞均显示出累积疗效。

临床前验证的抑制剂及新兴治疗选择

尽管 TKIs 取得了显著进展,但部分 CML 患者仍会对其产生耐药性,主要原因是 BCR::ABL1 激酶结构域(KD)的突变。下一代测序(NGS)技术可高灵敏度和准确地检测这些突变。
一些有前景的第三代 TKIs 在 CML 治疗的临床前研究中显示出高效性。Bafetinib(INNO - 406)可抑制 BCR::ABL 和 Lyn 酪氨酸激酶,对 CML 的发展和进展有影响,比伊马替尼疗效更高,副作用更少;Rebastinib(DCC2036)是 BCR::ABL 选择性抑制剂,对 TKI 耐药的 BCR::ABL1 突变具有出色的活性,目前正在进行临床试验;Tozasertib(MK - 0457,VX - 680)是 BCR::ABL 和 c - SRC 酪氨酸激酶的双重抑制剂,对多种 BCR::ABL1 突变有效,尤其是对 TKI 耐药的突变体,相关临床研究正在进行中;HG - 7 - 85 - 01 是一种对 CML 具有前景的 TKI,作为 II 型 ATP 竞争性抑制剂,可有效抑制 BCR::ABL 激酶结构域的磷酸基团转移,对多种耐药突变有效,其临床试验的早期结果令人鼓舞。

结论

TKIs 的发展使 CML 的治疗取得了重大进展,将其从致命疾病转变为可管理的疾病。TKIs 通过抑制 BCR::ABL 基因的异常酪氨酸激酶活性发挥作用,结构研究对于理解 TKIs 与 BCR::ABL 之间的相互作用至关重要,为设计更有效的 TKIs 提供了指导,显著改善了 CML 患者的治疗前景。未来,随着对 CML 发病机制和耐药机制的深入理解,以及新型治疗药物的不断开发,CML 的治疗有望取得进一步突破。

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