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BTK抑制剂在慢性淋巴细胞白血病中的作用机制及应用进展

2022-07-12夏奕徐卫

药学进展 2022年6期
关键词:激酶磷酸化外周血

夏奕,徐卫

(南京医科大学第一附属医院/江苏省人民医院血液科,江苏 南京 210029)

慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)是一种以CD5+、CD19+B细胞在骨髓和外周血内克隆性聚集的B细胞恶性肿瘤[1],绝大多数CLL细胞处于静息状态[2-3]。CLL患者预后异质性极大,部分患者呈惰性病程,终生无需治疗,而另一部分患者病程侵袭,早期就出现治疗指征、反复复发,甚至因CLL死亡。免疫球蛋白重链可变区突变状态(immunoglobulin heavy chain variable region,IGHV)、细胞遗传学异常{17号染色体短臂缺失[del(17p)]、11号染色体长臂缺失[del(11q)]、12号染色体三体(+12)、13号染色体长臂缺失[del(13q)]}、重现性基因(TP53、SF3B1、NOTCH1等)异常和CD49d、CD38、Zeta链相关蛋白-70(Zeta chain of T cell receptor associated protein kinase 70,ZAP70)的表达情况等均是影响CLL预后的重要因素[1]。

尽管目前CLL细胞起源至今仍有争议,但B细胞受体(B cell receptor,BCR)信号通路毫无疑问对维持CLL细胞生存、增殖、发展至关重要。布鲁顿酪氨酸激酶(Bruton tyrosine kinase,BTK)是BCR信号通路的关键激酶,目前BTK抑制剂(Bruton tyrosine kinase inhibitors,BTKi)因其突出的疗效在CLL的治疗中得到广泛应用。本文综述BTKi在CLL中的作用机制和临床应用进展,以期为BTKi的基础研究和临床应用提供参考。

1 BTK与BCR信号通路

正常B细胞受抗原刺激后,BCR聚集,招募CD79α和CD79β并迁移至脂筏,使其与脂筏上密布的LYN激酶(SRC家族激酶成员)结合,LYN激酶磷酸化CD79α/β异二聚体,导致脾酪氨酸激酶(spleen tyrosine kinase,SYK)的招募和磷酸化。活化的SYK和LYN进一步磷酸化免疫受体酪氨酸激活基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motifs,ITAMs),导致下游BTK和磷酸肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)的活化。BTK一旦激活,即激活下游磷酸化磷脂酶Cγ2(phospholipase Cγ2,PLCγ2),进一步扩大BCR信号。这些BCR信号通路早期事件触发下游信号通路分子活化,从而活化包括丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)、蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)、蛋白激酶Cβ(protein kinase C β,PKCβ)、B淋巴细胞瘤因子10(B cell lymphoma-10,BCL10)/凋亡蛋白酶募集结构域家族成员11(caspase recruitment domain family member 11,CARD11)/黏膜相关淋巴组织淋巴瘤转运蛋白1(mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma translocation protein 1,MALT1)及钙离子流等在内的激酶及信号通路,引起核因子-κB(nuclear factor κ-B,NF-κB)、原癌基因MYC(MYCprotooncogene,MYC)、活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T cells,NFAT)等因子介导的转录激活,最终促进包括整合素活化、趋化因子介导的细胞迁移及B细胞增殖、分化、凋亡等在内的一系列细胞生理活动[4]。因此,抗原介导的BCR信号通路活化是正常B细胞介导体液免疫的基础。

BTK由659个氨基酸构成,包含5个结构域,从N端到C端依次为PH结构域(pleckstrin homology domain)、TH结构域(TEC homology domain)、SH3结构域(SRC homology 3 domain)、SH2结构域(SRC homology 2 domain)和催化域。BTK有2个关键的酪氨酸磷酸化位点,分别是位于SH3结构域上的酪氨酸223(Y223)和位于催化域上的酪氨酸551(Y551)。在BCR信号通路激活时,SYK通过磷酸化Y551增强BTK的催化活性,促使后续Y223的自身磷酸化[4-6]。由于BCR在CLL信号转导的重要作用及BTK在BCR信号通路中的中心作用,靶向抑制BTK成为治疗B细胞肿瘤的合理策略。目前所有的共价和非共价的BTKi均结合于BTK的催化域,通过抑制Y223的自身磷酸化发挥作用[7]。其中共价BTKi通过不可逆地结合于BTK活性位点的半胱氨酸481(C481)从而抑制Y223的自身磷酸化来阻止BTK的完全激活,抑制下游信号;而非共价BTKi与BTK的结合呈可逆性、不依赖C481活性位点,例如ARQ 531就是通过与谷氨酸475(E475)和酪氨酸476(Y476)残基形成氢键与 BTK非共价性结合,占据ATP结合口袋,抑制BTK的自身磷酸化,因此可能克服因BTKC481突变导致的共价BTKi的获得性耐药问题[8-10]。

2 CLL中BTKi的作用机制

CLL细胞在体内能存活很长时间,但分离纯化的CLL细胞在体外培养时会迅速发生自发性凋亡,提示肿瘤微环境促进CLL细胞的存活,阻止其凋亡[11]。CLL肿瘤微环境由T细胞、单核细胞/巨噬细胞、内皮细胞和间充质基质细胞以及自然杀伤(natural killer,NK)细胞等构成[12]。与CLL细胞共培养,无论是未经纯化的骨髓基质细胞,还是纯化后的哺育样细胞(nurse-like cell,NLC)、间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)、滤泡树突细胞(follicular dendritic cells,FDC),均能保护CLL细胞免于死亡[13-16]。在实际用药过程中,BTKi见效的最初表现并非快速而直接的肿瘤细胞杀伤作用,而是使肿瘤细胞从淋巴结释放至外周血的再分布现象,提示此类药物可能通过阻断肿瘤细胞与微环境的相互作用发挥疗效[5]。以下以研究最早、最详尽的BTKi伊布替尼为例,阐述CLL中BTKi的作用机制。

CLL细胞经伊布替尼处理后,BTK磷酸化明显受抑制,下游ERK1/2、PI3K和NF-κB相关的生存信号也被阻断[17]。然而体外试验中,经伊布替尼处理的CLL细胞凋亡并不明显,且当外周血CLL细胞与基质细胞共培养时,由伊布替尼引起的细胞凋亡率更低。研究者利用重水同位素示踪技术,观察了30名CLL患者体内伊布替尼对肿瘤细胞增殖和死亡的直接效应,发现伊布替尼可有效降低CLL细胞的增殖率,同时提高外周血CLL细胞死亡率,且组织中CLL细胞死亡率比外周血中更高,提示机体不同组织的微环境可能对伊布替尼的疗效产生一定影响[18]。

趋化因子配体3(C-C motif chemokine ligand 3,CCL3)和CCL4是CLL细胞分泌的趋化因子,CLL细胞通过分泌CCL3和CCL4招募T细胞及其他辅助细胞,构建利于肿瘤细胞生存和增殖的微环境。BCR信号通路活化可促进CLL细胞CCL3和CCL4的分泌,为肿瘤细胞提供生存信号。对伊布替尼用药过程中的CLL患者实时监测发现,伊布替尼可快速、显著并持续地降低患者血清中包括CCL3、CCL4等在内的多种趋化因子水平[19]。Göckeritz等[20]对B细胞株内分别转染伊布替尼耐药的BTK C481S突变基因或野生型BTK基因,再分别应用伊布替尼处理,发现虽然用药前后2组细胞生长和凋亡率并无显著差异,但伊布替尼用药后BTK野生型细胞CCL3、CCL4的分泌显著下降,而BTK突变型细胞CCL3、CCL4的水平则不受影响,证明伊布替尼可通过调控CLL细胞中细胞因子的分泌达到治疗效果。

此外,CLL细胞表面高表达趋化因子受体CXCR4(C-X-C motif chemokine receptor 4)、CXCR5、趋化因子受体CCR7(C-C motif chemokine receptor 7),其相应的配体趋化因子CXCL12(C-X-C motif chemokine ligand 12)、CXCL13、CCL19则主要由骨髓MSC、NLC和FDC分泌。CLL细胞通过趋化作用向这些辅助细胞形成的保护性微环境迁移,免于被抗肿瘤药物杀伤。伊布替尼通过抑制CXCR4-CXCL12、CXCR5-CXCL13、CCR7-CCL19轴,使CLL细胞脱离淋巴结、脾、骨髓中保护性的微环境,促进CLL细胞被释放入外周血,更易于被抗肿瘤药物杀伤[21]。

除了对CLL细胞本身的作用外,BTKi还可作用于CLL微环境中的其他辅助细胞。例如,BTK表达于单核细胞和巨噬细胞,并在其分化过程中起重要作用[22]。伊布替尼促进CLL患者单核细胞脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的炎症反应的恢复和抗原递呈[23]。伊布替尼的长期应用也与CLL患者单核细胞人白细胞DR抗原(human leukocyte antigen-DR,HLA-DR)的表达增高相关[24]。伊布替尼还通过阻碍Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)信号通路维持单核细胞来源的NLC的M2样表型[25],并通过改变巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor,M-CSF)诱导的单核细胞向纤维样细胞的分化,降低其黏附、吞噬作用,同时促进活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成[26]。以上证据表明,BTK调节单核细胞分化和巨噬细胞极化。BTK敲除的巨噬细胞更倾向于向M2样表型分化,同时NF-κB活化减低、磷酸化肌醇-5'-磷酸酶1的Src同源物2(Src homology 2-containing inositol-5'-phosphatase 1,SHIP1)的表达增加[27]。此外,还有研究发现,伊布替尼可抑制单核细胞和巨噬细胞分泌各类炎症因子、趋化因子和干扰素,阻断CLL细胞对基质细胞的黏附作用,从而促进CLL细胞从肿瘤微环境中的解离[28-29]。

CLL中,T细胞常呈免疫抑制状态。T细胞表达白介素IL-2诱导的T细胞激酶(interleukin-2-inducible kinase,ITK),而ITK结构与BTK相似,因此可被伊布替尼的“脱靶”效应抑制其功能。体外实验中,伊布替尼诱导T细胞向辅助性T细胞1(T-helper 1,Th1)细胞分化,同时抑制Th2细胞活化,表现出一种潜在的抗癌效应[30]。CLL患者在用伊布替尼过程中表现出包括外周血CD4+和CD8+T细胞程序性死亡受体1(programmed cell death 1,PD-1) 表达显著降低、Th17细胞比例降至正常、T细胞多样性增加等一系列免疫恢复的征象[29,31]。Long等[32]报道的伊布替尼诱导的T细胞亚群变化包括:CD4+和CD8+T细胞数量增加、效应记忆T细胞扩增、调节T细胞比例下降等,而初始T细胞和中心记忆T细胞数量减少。目前伊布替尼与PD-1/程序性死亡受体1配体1(programmed cell death 1 ligand 1,PD-L1)抑制剂的协同作用也初步在临床前试验中得到证实[33]。此外,伊布替尼与抗原嵌合受体T细胞(chimeric antigen receptor T-cell,CAR-T)联用也取得了良好的初步结果:CAR-T对伊布替尼耐药的高危CLL患者有效,且在体外实验中伊布替尼连续应用可促进抗CAR-T细胞的扩增[34-37]。

CLL中NK细胞功能同样受损。BTK与ITK在NK细胞发育成熟及活化过程中起重要作用。伊布替尼治疗过程中,外周血中CD16+NK细胞数量保持不变,但CD16-不成熟NK细胞数量下降[38]。体外实验中,伊布替尼可抑制NK细胞的激活和NK细胞的抗体依赖性细胞毒性(antibodydependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)以及巨噬细胞或中性粒细胞的吞噬作用,导致CD20单抗疗效降低[39-40]。目前认为此作用机制与伊布替尼“脱靶”抑制ITK的作用有关,因而在阿卡替尼(acalabrutinib)、泽布替尼(zanubrutinib)等高度选择性BTKi上尚未观察到这一现象[37,39,41]。

3 BTKi治疗CLL的研究进展

自2013年全球首个BTKi伊布替尼上市以来,包括阿卡替尼、泽布替尼、奥布替尼等共价BTKi相继上市,广泛应用于CLL的治疗。可克服共价BTKi耐药及不良反应的非共价BTKi也纷纷进入临床试验,本节将重点介绍现有BTKi在CLL中的治疗进展。

3.1 共价BTKi

伊布替尼是全球首个获得美国食品和药品管理局(FDA)批准的共价、不可逆BTKi。临床研究RESONATE[42]、RESONATE-2[43]和ECOG 1912[44]分别确立了伊布替尼在复发性难治性(relapse/refractory,R/R)CLL、≥65岁老年初治(treatmentnaive,TN)CLL和≤70岁青年TN CLL中的治疗地位。近期一项结合4项临床试验的综合分析表明,即使在TP53基因异常的TN CLL中,使用伊布替尼治疗的4年无进展生存(PFS)率达79%、4年总生存(OS)率为88%[45]。因此,伊布替尼被推荐为TN、R/R和TP53异常的CLL患者的首选用药。但值得一提的是,ECOG 1912临床研究IGHV突变的CLL患者中,伊布替尼与氟达拉滨、环磷酰胺、利妥昔单抗(FCR)方案在PFS率和OS率上均无明显差异,提示FCR仍是IGHV有突变且无TP53基因异常的CLL青年患者的优选方案;而对于IGHV无突变的CLL患者,无论青年或老年,均应首选伊布替尼治疗[44]。

伊布替尼、阿卡替尼、泽布替尼、奥布替尼均为结合于C481位点的共价、强效BTKi。其中阿卡替尼、泽布替尼、奥布替尼作为新一代的共价BTKi,比伊布替尼具有更高的BTK选择性,不抑制表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、ITK等肝细胞癌表达的酪氨酸激酶(tyrosine kinase expressed in hepatocellular carcinoma,TEC)的活性。在一项Ⅱ期临床试验中,研究者对33例伊布替尼不耐受的CLL患者采用阿卡替尼治疗,72%患者未再次发生与伊布替尼相关的不良反应,13%患者发生与伊布替尼相关的不良反应但程度降低。该试验中位随访19个月,客观缓解率(overall response rate,ORR)为76%,包括1例患者达到完全缓解(complete remission,CR)[46]。泽布替尼、奥布替尼的临床试验初步结果也提示,相比伊布替尼,新一代共价BTKi疗效相当,但房颤、出血等不良反应率更低[47]。目前泽布替尼对照伊布替尼的Ⅲ期临床试验ALPINE正在进行之中,结果令人期待[48]。表1总结了现有共价BTKi的Ⅲ期临床试验数据。

表1 已发表的共价BTKi治疗慢性淋巴细胞白血病的Ⅲ期临床试验结果Table 1 Published phase III studies of covalent BTK inhibitors for chronic lymphocytic leukemia

尽管共价BTKi的出现对CLL的治疗是里程碑式的革新,但单药共价BTKi治疗CLL难以达到微小残留病灶(minimal residue disease,MRD)阴性,且不可停药,在造成患者经济负担的同时,也考验

患者对药物的耐受性。因此,将BTKi和免疫化疗或其他新药联用,以期达到CLL MRD阴性,从而达成“有限期”治疗,也是目前CLL治疗探索的重点之一。无del(17p)的TN CLL青年患者中,伊布替尼联合FCR(IFCR)方案使得33%患者在化疗结束后2个月评估时获得骨髓MRD阴性的CR,在整个研究过程中,84%的患者实现了骨髓MRD阴性的最佳疗效[55]。在另一项伊布替尼联合氟达拉滨、环磷酰胺、奥妥珠单抗(IFCG)方案治疗IGHV有突变且无TP53异常的TN CLL青年患者的临床试验中,98%的患者实现了骨髓MRD阴性,3年PFS率和OS率均高达98%[56]。与此同时,BTKi与BCL2抑制剂(BCL2 inhibitors,BCL2i)维奈妥拉联合应用也取得令人鼓舞的效果。在CLARITY研究中,R/R CLL患者接受伊布替尼和维奈妥拉(IV)方案治疗的ORR为89%,CR率为51%,36%患者获得了骨髓MRD阴性[57]。在另一项IV方案治疗高危和老年TN CLL患者的临床试验中,88%患者达到CR,61%患者达到骨髓MRD阴性[58]。CAPTIVATE临床试验评估了70岁以下TN CLL患者中IV方案的有效性。该试验中,经过12周期的IV联合治疗,75%的患者实现了外周血MRD阴性,68%的患者获得骨髓MRD阴性;其中外周血MRD阴性的患者中94%同时骨髓MRD阴性;外周血与骨髓MRD均为阴性的患者停止所有治疗后1年无病生存(disease free survival,DFS)率为95%,与继续伊布替尼维持治疗的患者无显著差异,进一步肯定IV方案是一种有潜力的“有限期”治疗方案[59]。此外,多种BTKi、BCL2i和CD20单抗三药联合的临床试验也在进行中[60]。

3.2 非共价BTKi

BCR通路相关基因异常,包括BTK C481、T474突变,PLCG2 R665W、S707突变、8号染色体短臂缺失[del(8p)]等导致的耐药是所有共价BTKi存在的普遍问题[61-64],难以被现有疗法克服。此外,尽管新一代共价BTKi对BTK的选择性更高、脱靶可能性更小,但仍有高比例的头痛、腹泻等不良事件(adverse event,AE)的报道[65]。非共价BTKi不结合于BTK C481,为BTK C481等基因突变而导致共价BTKi耐药的CLL患者提供了全新的选择。这些非共价BTKi也可以应用于从未接受过BTKi治疗的患者从而减少获得性耐药。此外,非共价BTKi也可能减少因“脱靶”效应而产生的副作用。现有非共价BTKi包括fenebrutinib(GDC-0853)、ARQ531和pirtobrutinib(LOXO-305)等。

Fenebrutinib是一种不结合于BTK C481的高度选择性的可逆性非共价BTKi。与伊布替尼不同,fenebrutinib既不抑制EGFR,也不抑制ITK,保留了CD20单抗所依赖的NK细胞介导的ADCC[60]。正因如此,fenebrutinib作为单药使用和(或)CD20单抗联合均有良好的应用前景。Fenebrutinib在针对R/R B细胞非霍奇金淋巴瘤(B cell non-Hodgkin’s lymphoma,B-NHL)的Ⅰ期临床试验中,以100、200 和400 mg每天1次的剂量给药尚未达到最大耐受剂量(maximal tolerable dose,MTD);最常见AE包括疲劳(37%)、呕吐(33%)、腹泻(29%)、血小板减少(25%)和头痛(20%);24例患者中8例获得ORR,7例获得部分缓解(partial response,PR)或伴有淋巴细胞数量增高的部分缓解(partial response with persistent lymphocytosis,PR-L);5例存在BTK C481S突变的患者中,1例获得PR,2例肿瘤体积缩小;所有获得缓解的CLL患者中位疗效持续时间为2.5个月,但该研究的MTD尚未达到,疗效还有提升空间[66]。

ARQ531是可逆的、非共价性结合的BTKi,通过占据BTK催化域内的ATP结合区域抑制BTK活性,不与BTK C481相互作用。ARQ531不仅对野生型和突变型BTK同样具有抑制作用,还抑制SRC家族激酶、ERK和AKT活性。在体外实验中,ARQ531可杀伤因PLCG2突变而造成伊布替尼耐药的CLL细胞。体内实验中,ARQ531对CLL和Richter转化鼠模型的疗效优于伊布替尼[8]。ARQ531的Ⅰ期剂量爬坡临床试验入组40例R/R B-NHL患者,10例获得PR(包括7例CLL和1例Richter转化患者)。目前以65 mg每天1次ARQ531为剂量扩展组的Ⅰb期临床试验正在进行中[67]。

Pirtobrutinib是新一代可逆的、非共价性结合的BTKi。Pirtobrutinib在纳摩尔级别即对BTK产生高度选择性的抑制作用,脱靶效应极低。即使是在高增殖性的肿瘤中,pirtobrutinib仍可克服BTK的高周转率(turnover),充分抑制BTK的活性。Pirtobrutinib可以抑制所有突变型BTK(C481S、C481T、C481R)Y223的自身磷酸化。在最新发表的多中心Ⅰ/Ⅱ期BRUIN临床试验中,323例患者接受了7个剂量等级的pirtobrutinib治疗(25、50、100、150、200、250和300 mg,每天1次),试验中未发生剂量限制性毒性;Ⅱ期临床试验采用200 mg每天1次的剂量,常见AE包括疲劳(20%)、呕吐(17%)和淤青(13%),最常见的Ⅲ级AE为粒细胞缺乏(10%),未观察到3级以上房颤,5例(1%)患者因治疗相关不良反应停药;在121例可评估疗效的既往接受过共价BTKi治疗的R/R CLL/SLL患者中,pirtobrutinib治疗ORR为62%;pirtobrutinib在既往共价BTKi耐药、不耐受和BTK C481突变、BTK野生型组中ORR相似[68]。

4 结语

综上,BTKi的出现彻底革新了CLL的治疗方式,它通过靶向BCR及其下游的信号通路抑制肿瘤细胞的生存和增殖,同时还通过影响肿瘤微环境中的单核巨噬细胞、T细胞和NK细胞,促进CLL细胞从保护性的肿瘤微环境中解离。包括伊布替尼、阿卡替尼、泽布替尼、奥布替尼等在内的共价BTKi在临床上已得到广泛应用,成为TN、R/R、存在TP53基因异常的CLL患者的首选治疗选择,大大改善了具有IGHV无突变、TP53基因异常等不良预后因素的CLL患者的预后。此外,BTKi与化疗或BCL2i等其他新型靶向治疗药物的联合方案提高了骨髓MRD阴性率,使得有限期治疗成为可能。另一方面,非共价BTKi的出现则为共价抑制剂获得性耐药和不耐受的患者提供了新的曙光,未来更多临床试验的结果值得期待。

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