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抗癌新贵-CDK4/6抑制剂

点击次数：500 发布时间：2022/4/15 14:55:58

CDK4/6 抑制剂被人所熟知应该是其在乳腺癌域的应用。乳腺癌素有“粉红杀手”之称，是女性中常见的一类癌症。据卫生组织癌症研究机构（IARC）发布的 2020 年全球癌症负担数据显示，全球乳腺癌新发病例高达 226 万例，已超过了肺癌的 220 万例，成为全球第  一大癌。而 CDK4/6 抑制剂的出现，迅速改变了晚期乳腺癌的治疗格局，但这仅仅是其冰山一角。

靶向 cyclin D-CDK4/6 治疗癌症


       CDK4/6 与肿瘤的爱恨纠缠    

  • 细胞周期蛋白过表达致癌

细胞周期素 D 基因 (CCND) 的基因组畸变常见于不同类型的肿瘤中。并且在多种恶性肿瘤中都可以看到 CCND 过表达，例如，13 - 20% 的乳腺癌，40% 的头颈部鳞状细胞癌及 30% 的食道鳞状细胞癌中都有发现细胞周期蛋白扩增现象。 在动物实验中，转基因小鼠乳腺中细胞周期蛋白 D1 的靶向过表达会导致乳腺癌的发生；其他细胞周期蛋白 D2、D3、CDK4 的过表达和 P16INK4a 的缺失也会导致肿瘤的形成。与之相反，细胞周期蛋白基因缺失则可降低肿瘤敏感性。例如，CCND1 或 CDK4/6 缺失的小鼠对人类表皮生长因子受体 2 (HER2) 驱动的乳腺癌具有耐受性。而在小细胞肺癌 (NSCLC) 小鼠模型中，CDK4 的急性消融会抑制肿瘤细胞增殖并触发肿瘤细胞衰老。

  • CDK4/6 在癌细胞中的代谢功能

与代谢息息相关的是线粒体和溶酶体，抑制 CDK4/6 可增加线粒体和溶酶体的数量，激活 mTOR，并增加氧化磷酸化的速率。此外，CDK4/6 可以磷酸化和失活溶酶体生成的主要调节因子 TFEB，并通过这一机制减少溶酶体数量。

抑制 CDK4/6 会影响溶酶体和线粒体数量以及氧化磷酸化

  • CDK4/6 抑制剂和抗肿瘤免疫反应

CDK4/6 抑制剂既作用于肿瘤细胞，也作用于肿瘤免疫环境。使用 Abemaciclib 治疗乳腺癌小鼠或乳腺癌细胞时会激活肿瘤细胞内源性逆转录病毒因子的表达，提高双链 RNA 水平，同时刺激III型干扰素的产生，增加肿瘤抗原的呈现。因此，CDK4/6 抑制剂可通过诱导病毒基因表达，触发抗病毒免疫反应，帮助消除肿瘤。 

抑制 CDK4/6 影响抗肿瘤免疫

 CDK4/6 的抑制也通过阻碍 CD4+FOXP3+调节性 T 细胞 (Treg) 的增殖而影响免疫系统。由于 CDK4/6 抑制对细胞毒性 CD8+ T 细胞的影响较小，使用 Abemaciclib 治疗可降低肿瘤内 T 细胞的 Treg/CD8+比值，促进细胞毒性 CD8+ T 细胞对肿瘤细胞的杀伤。同时，抑制 CDK4/6 还会降低活化的 T 细胞核内因子（NFAT）磷酸化，导致其核易位和转录活性增强，NFAT 靶标上调，从而 T 细胞活化，增强抗肿瘤免疫应答。Abemaciclib 治疗还可诱导肿瘤中炎症性和活化的 T 细胞表型，并上调 CD4+和 CD8+细胞免疫检查点蛋白 CD137、PD-L1 和 TIM-3 的表达。 CDK4/6 抑制也可引起 PD-L1 在某些特定条件下的上调 。在机制上，CDK4/6 磷酸化并稳定 SPOP（泛素连接酶E3家族成员Cul3结合底物蛋白的接头蛋白），从而促进 PD-L1 多聚泛素化和降解。Cyclin D-CDK4 也可以通过 RB1 抑制 PD-L1 的表达：具体来说，Cyclin D-CDK4/6 介导的 S249/T252 上 RB1 的磷酸化促进 RB1 与 NF-kB 蛋白 P65 的结合，抑制 NF-kB 调控的基因亚群的表达，包括 PD-L1。 实验验证，使用 CDK4/6 抑制剂和抗 PD-1/PD-L1 抗体治疗患有自体乳腺癌或同种异体癌症的小鼠，可以增强免疫检查点封锁的疗效，并在很大比例的动物中导致肿瘤完  全消退。

目主要的CDK4/6抑制剂

  • 对 CDK4/6 抑制剂的耐药性

尽管 CDK4/6 抑制剂在癌症治疗中是非常有效的药物，但几乎所有患者终都会产生耐药性并死于疾病。并且相当一部分肿瘤表现出对 CDK4/6 抑制剂治疗的固有耐药性。

癌细胞抵抗CDK4/6抑制的机制

 

CDK6 表达的扩增被证明是 CDK4/6 抑制剂获得性耐药性的基础。例如，在抗 Abemaciclib  的 ER+乳腺癌细胞中可发现 CDK6 基因扩增和 CDK6 蛋白的过表达；在 Palbociclib +内分泌治疗期间进展的 ER+乳腺癌患者的 ctDNA 中也能发现 CDK6 基因扩增和 CDK6 蛋白的过表达。并且，CDK4 蛋白过表达与 HR+乳腺癌对内分泌治疗的耐药性相关。 耐药乳腺癌细胞可以通过 MicroRNA miR-432-5p 抑制 TGF-b/SMAD4 通路上调 CDK6 的表达。在这一机制中，miR-432-5p 的外泌体表达介导了相邻细胞群之间耐药性表型的转移。同时，FAT1 癌基因的缺失也会导致 ER+乳腺癌中 CDK6 上调；FAT1 通过 Hippo 通路抑制 CDK6 的表达，其缺失会引起 CDK6 基因表达的上调，从而引发肿瘤细胞生成。 而非典型 Cyclin D1-CDK2 复合物的形成被证明是获得性 CDK4/6 抑制剂耐药性的另一种机制，在 Palbociclib 治疗的 ER+乳腺癌细胞中可观察到这种复合物。此外，自噬调节基因 AMBRA1 的缺失会促进 D cyclins 与 CDK2 相互作用，导致对 CDK4/6 抑制剂产生耐药性。但这是否代表了人类肿瘤的内在或获得性耐药机制还有待观察。 

  • Cyclin E

遗传分析显示，细胞周期蛋白 E 基因的激活可以绕过 Cyclin D-CDK4/6 在肿瘤发生和发展中的需求。这就是说，细胞周期蛋白 E-CDK2 活性增加是导致对 CDK4/6 抑制剂产生固有性和获得性耐药性的主要原因。 几种不同的机制可以在耐药肿瘤细胞中激活 Cyclin E-CDK2 激酶:(i) KIP/CIP 抑制剂下调导致 cyclin E-CDK 活性增加。(ii) PTEN 表达缺失，激活 AKT 信号通路，导致 p27KIP1 在核上被排斥。它是由 p27KIP1 转变为 CDK2，导致 CDK2 激酶活性增加。(iii) 激活 PI3K/AKT 通路导致 p21CIP1 水平降低。用 MDM2 抑制剂 (通过 p53 上调p21CIP1) 治疗黑色素瘤 pxs，使耐药肿瘤细胞对 CDK4/6 抑制剂敏感。(iv) Cyclin D1 水平的上调触发 KIP/ CIP 抑制剂从 Cyclin E-CDK2 到 Cyclin D-CDK4/6 的隔离，从而激活者。(v) CCNE1 基因的扩增和 Cyclin E1 蛋白水平的升高导致 Cyclin E-CDK2 激酶活性的升高。(vi) 在 KRAS 突变的胰腺癌细胞中，mTOR 信号可上调 Cyclin E1(和 D1)；在这种情况下，CDK2 活性对 CDK4/6 抑制剂耐药至关重要。(vii) PDK1 的上调导致 AKT 通路的激活，从而增加 Cyclins E 和 A 的表达，激活 CDK2。(viii) 在 CDK4/6 抑制剂耐药的黑色素瘤细胞中，高水平的 RNA 结合蛋白 FXR1 增加了氨基酸转运蛋白 SLC36A1 的翻译。SLC36A1 表达上调激活 mTORC1，进而增加 CDK2 的表达。尽管 CDK4/6 受到抑制，但所有这些病变都可能使细胞增殖，这是下游细胞周期激酶 CDK2 激活的结果。 此外，对 ER+乳腺癌患者 PALOMA-3 试验的分析显示，在接受 Palbociclib 加内分泌治疗进展的 ER+乳腺癌患者的 ctDNA 中检测到 CCNE1 基因扩增。在部分 CDK4/6 抑制剂耐药的 HR+乳腺癌中也可见到 CCNE2 基因 (编码 cyclin E2) 的扩增。 总的来说，这些分析表明，耐药细胞可能在细胞周期进程中依赖于 CDK2。CDK2 的缺失或 CDK2 激酶活性的抑制与 CDK4/6 抑制剂联合使用可阻断 CDK4/6 抑制剂耐药癌细胞的增殖。 近还报道了两种 CDK2 特异性抑制剂，PF-07104091 和 BLU0298。PF07104091 目正与 palbociclib 联合抗雌激素进行 2 期临床试验。而另一项研究发现了一种新型化合物 PF-3600，它可以抑制 CDK4/6 和 CDK2。PF3600 对 CDK4/6 抑制剂的固有和获得性耐药的异种移植模型具有强有力的抗肿瘤作用。Aphase 2 临床试验目正在评估这种化合物作为单一药物，并与 HR+/HER2- 乳腺癌和其他癌症类型的患者联合内分泌治疗。 

正在进行的临床试验测试CDK4/6抑制剂的新组合
 另外，对 59 例接受 CDK4/6 抑制剂和抗雌激素治疗的患者的 HR+/HER2 -转移性乳腺肿瘤进行全外显子组测序，结果显示 8 种可能导致耐药性的改变:

①RB1 丢失; ②CCNE2 扩增；③AURKA 扩增；④激活 AKT1 的突变或扩增；⑤激活 FGFR2 的突变或扩增；⑥激活 ERBB2 的突变或扩增；⑦激活 RAS 基因突变；⑧内质网表达缺失。癌基因 AURKA 的频繁激活 (在 27% 的耐药肿瘤中) 增加了结合 CDK4/6 抑制剂和 Aurora A 激酶抑制剂来克服耐药的可能性。


      总结  

尽管 D-cyclins 和 CDK4/6 早在 30 年就已被发现，但 Cyclin D-CDK4/6 在肿瘤细胞中的全部功能仍然未知，例如它们在抗肿瘤免疫中的作用直到现在才开始被挖掘。CDK4/6 抑制剂不仅能抑制肿瘤细胞增殖，还能影响肿瘤细胞和肿瘤环境，这些激酶可能在癌细胞中发挥的作用比目所认识到的要广泛得多。因此，CDK4/6 抑制对肿瘤发生的各个方面的影响需要进一步研究。未来几年，我们无疑将见证新的CDK4/6抑制剂的开发和测试


 

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原创作者：上海陶术生物科技有限公司

抑制剂, CDK4 抗癌, 肿瘤, 靶点

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