2020年新見CDK46抑制劑耐藥機制與耐藥后的治療策略

1、2020年新見CDK4/6抑制劑耐藥機制與耐藥后的治療策略由中華醫(yī)學會腫瘤分會乳腺腫瘤學組主辦的新見欄目，聚焦學術前沿進展，梳理文獻研究精粹，關注國際會議熱點，意在拓寬科研探索的思路，傳遞乳腺腫瘤領域的灼見真知。2020新見再次啟航，第八期文獻解讀由四川大學華西醫(yī)院腫瘤科的羅婷教授帶來：深度解碼CDK4/6抑制劑耐藥機制，全面看待CDK4/6抑制劑耐藥后的治療策略。背景乳腺癌是全球女性惡性腫瘤中發(fā)病率最高的疾病，其死亡率在女性惡性疾病中排第二位。乳腺癌群體中絕大多數(shù)為激素受體陽性(hormonereceptorpositive,HR+)乳腺癌，約占乳腺癌總體的75%，轉移性乳腺癌的70%2。拮

2、抗激素受體的內(nèi)分泌治療是激素受體陽性型乳腺癌的主要治療手段之一3。然而絕大部分乳腺癌患者最終因原發(fā)或獲得性內(nèi)分泌藥物耐藥導致治療失敗4-6。PaltHcidibfPD0332991)圖1.CDK4/6抑制劑作用機制7CDK4/6是Ras/MAPK、ER和PI3K/mTOR等多條促生長信號通路的共同下游靶點7。CDK4/6抑制劑則是靶向CDK4/6ATP結合位點的小分子抑制劑，能抑制CDK4/6與CyclinD形成復合物，阻斷ATP結合，從而切斷上游生長信號，阻止細胞G1期至S期的轉換8,9。目前已上市的三種CDK4/6抑制劑包括哌柏西利(Palbociclib)，Ribociclib和Abem

3、aciclib，均屬于選擇性CDK4/6抑制劑。2015年2月3日，基于PALOMA-1、-2和-3臨床試驗結果，哌柏西利(Palbociclib)成為首個被FDA批準的CDK4/6選擇性小分子酪氨酸激酶抑制劑(TKI)，與AIs聯(lián)合一線治療或與氟維司群聯(lián)合二線治療HR+/HER2-晚期乳腺癌10。PALOMA-2研究證實哌柏西利(Palbociclib)聯(lián)合來曲唑一線治療晚期ER+/HER2-乳腺癌患者，中位無進展生存期(PFS)比來曲唑組DNADamage1LwicfCCDK4amp11kaliDin支p-IHampliriulKinT.CDK?dvwuva匚mpliHcaHonBWEEI

4、cwnsarHiau-n4CCNEliTCDK2vqihcjtAiOfi9MDIMZ口wtupcviiicnBE2FM-ipbhEHiIQ-H：HctJiMonI9*rg：R1IlCDK7/rAngiogenesisCjrelnAfCDK1;Cydin屮CDK1顯著改善(27.6月vs.14.5月)，進展風險降低44%。在基于ER、Rb、CyclinD1、p16及Ki67表達狀態(tài)進行分層的各亞組分析中使用哌柏西利(Palbociclib)患者均有顯著獲益。PALOMA-3探索了哌柏西利(Palbociclib)聯(lián)合氟維司群對比安慰劑+氟維司群用于經(jīng)內(nèi)分泌治療后復發(fā)或進展的乳腺癌，哌柏西利(Pa

5、lbociclib)+氟維司群無進展生存(progression-freesurvival,PFS)為11.2個月，顯著優(yōu)于安慰劑+氟維司群組的4.6個月go雖然CDK4/6抑制劑為晚期HR+患者帶來了更高的臨床獲益，但是對該類藥物的原發(fā)或繼發(fā)耐藥問題為內(nèi)分泌治療提出了新的挑戰(zhàn)。本文將從分子機理的角度，闡述已知的耐藥過程及其機制，以期為克服CDK4/6抑制劑耐藥提供思路。忙CDK2圖2.CyclinD-CDK4/6-Rb調(diào)控軸信號通路異常導致CDK4/6抑制劑耐藥13cyclinD-CDK4/6-Rb調(diào)控軸異常導致的耐藥2.1RB1基因缺失CDK4/6抑制劑通過“Cyclin-CDK-Rb-E

6、2F-細胞周期相關基因”軸產(chǎn)生作用，Rb是CDK4/6抑制劑發(fā)揮抑制腫瘤細胞生長的關鍵作用靶點。CyclinD與CDK4或CDK6結合，導致Rb磷酸化，從而抑制Rb依賴的腫瘤生長及相關蛋白活性。臨床前研究證實當RB1基因缺失時，CyclinD-CDK4/6缺乏下游作用靶點，細胞可能通過旁路途徑刺激，例如E2F激活或CyclinE-CDK2調(diào)控軸等機制維持細胞周期轉換，而不依賴于CyclinD-CDK4/6，導致了細胞對CDK4/6抑制劑耐藥沖，這部分患者約占CDK4/6抑制劑耐藥的5%15,16。同時，RB1基因失活后E2F被釋放，誘導CyclinE蛋白活化，進而通過CyclinE激活CDK1

7、-3，繼續(xù)磷酸化Rb進一步促進細胞周期進程。2.2E2F擴增包括Rb在內(nèi)的蛋白通過E2F轉錄因子家族調(diào)控下游細胞周期進程相關基因的表達（包括CyclinE、CyclinA，MCM7和PCNA等），E2F過表達能促進繞過CDK4/6抑制劑的抑制效應，提示CyclinD-CDK4/6-Rb軸與E2F之間并非是一條完整閉合的信號調(diào)控通路，而存在其他可與E2F2相互作用的旁路調(diào)控機制10。抑制ER+乳腺癌的生長需要多個途徑阻斷E2F因子釋放。mTORC1/2和CDK4/6雙抑制可能從更徹底地阻斷E2F，抑制腫瘤生長。抑制mTORC1/2并不直接影響ER功能，而是通過下調(diào)CyclinD1蛋白表達，抑制R

8、b磷酸化及E2F介導的轉錄激活來發(fā)揮作用16,17。CDK4基因擴增作為構成Cyclin-CDK復合體的主要組分之一，CDK4基因擴增或表觀遺傳修飾改變可能上調(diào)CDK4表達18，過度激活CyclinD-CDK4/6-Rb信號，導致CDK4/6抑制劑對細胞周期進程的阻滯效應被削弱19,20。但尚需進一步研究CDK4擴增導致耐藥這種情況是否與不同癌種相關。p16INK4家族基因過表達P16INK4家族是一組腫瘤抑制因子，具有調(diào)控CDK4/6蛋白活性的功能，該家族成員包括P16INK4A（編碼基因CDKN2A）、p15INK4B（編碼基因CDKN2B）、p18INK4C（編碼基因CDKN2C）、p1

9、9INK4D（編碼基因CDKN2D），能通過競爭性結合CDK抑制CyclinD-CDK4/6復合體形成，并誘導構象改變抑制ATP結合，抑制細胞從G1期向S期轉換21,22。腫瘤細胞中CDKN2基因家族常發(fā)生表達沉默，由于上游抑制因子缺失導致CDK4/6活性增強，從而產(chǎn)生對CDK4/6抑制劑的敏感性。當這些CDK4/6的抑制因子過表達時，由于Cyclin-CDK復合體受抑制，腫瘤細胞周期進程可能部分獨立于CDK4/6信號，導致腫瘤細胞對CDK4/6抑制劑耐藥。Green等人的研究還報道p16蛋白家族具有抑制包括Palbbociclib在內(nèi)的小分子抑制劑與CDK4結合的能力兇。2.5Cip/Kip

10、家族表達缺失抑制蛋白家族（CDKinteractionprotein/kinaseinhibitorprotein,Cip/Kip）包括p21Cip1（編碼基因CDKN1A）、卩27強（編碼基因CDKN1B），亥蛋白家族同時具有抑制CDK和穩(wěn)定Cyclin-CDK復合體，參與細胞G1/S期調(diào)節(jié)24。誘導Cip/Kip家族蛋白可導致Cyclin-CDK-Rb通路信號持續(xù)激活，而其功能減弱則與CDK4/6抑制劑耐藥相關。p21表達缺失是乳腺癌發(fā)生急性CDK4/6抑制劑耐藥的機制之一16,25。組蛋白去乙?；福℉DACs）對p21有抑制作用，而HDAC抑制劑可上調(diào)p21表達，體外實驗證實CDK4/

11、6抑制劑聯(lián)合HDAC抑制劑可恢復CDK4/6抑制劑耐藥細胞對藥物的敏感性26。盡管乳腺癌中p21缺失會導致腫瘤對CDK4/6抑制劑產(chǎn)生耐藥，但研究發(fā)現(xiàn)TP53激活可誘導p21cip1上調(diào)表達從而恢復對CDK4/6抑制劑的敏感性刃。2.6PTEN丟失一項研究分析了接受過Ribociclib聯(lián)合來曲唑治療的乳腺癌患者腫瘤活檢樣本，發(fā)現(xiàn)對CDK4/6抑制劑耐藥的患者，除常見的RB1基因丟失外，部分患者出現(xiàn)了PTEN丟失28,29。體外實驗證實細胞中PTEN缺失通過激活Akt導致腫瘤細胞對CDK4/6抑制劑發(fā)生耐藥。PTEN缺失后誘導核內(nèi)CDK抑制蛋白p27（CDKN1B編碼）下調(diào)，也導致CDK4/6

12、抑制劑耐藥30。2.7WEE1過表達WEE1激酶屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，在細胞周期中對確保DNA精準復制、維持染色體完整性、阻滯異常細胞DNA復制起始和G2/M期轉換等過程起關鍵作用31。研究報道在乳腺癌32、白血病33和黑色素瘤34等惡性腫瘤中均有WEE1高表達，基于目前許多腫瘤仍依賴具有DNA損傷功能的化療藥物，靶向抑制WEE1聯(lián)合化療以協(xié)同加強對腫瘤細胞的DNA損傷及阻滯細胞周期轉換的治療策略極具潛力31。但有研究報道WEE1過表達可誘導腫瘤對CDK4/6抑制劑耐藥。而抑制WEE1能夠提高CDK4/6抑制劑對耐藥細胞株的敏感性用。其他Cyclin及CDK相關耐藥機制CyclinE

13、-CDK2也通過磷酸化Rb參與促進細胞G1/S期轉換陽，CCNE1(編碼CyclinE)及CDK2過表達可能導致CyclinE-CDK2復合體過度激活并磷酸化Rb，從而促進腫瘤細胞周期進程。該復合體組分表達上調(diào)導致的促細胞周期進程信號增強也是多種腫瘤中CDK4/6抑制劑耐藥機制之一。在CyclinE1或CyclinE2過表達的乳腺癌細胞中，哌柏西利(Palbociclib)對細胞增殖的抑制作用較弱，當聯(lián)合CDK2或CDK4抑制劑后其抑制作用恢復37。CyclinD-CDK4/6-Rb旁路耐藥機制1.AcBialionofFGFRpathwayZ.ActitfahonolPl3K/AKT；mTO

14、Rpainwa/3ossufERofPR.tevel4,Higher|rnsQrip|ii?nactivityofA.P-1圖3.CyclinD-CDK4/6-Rb旁路耐藥機制g除了細胞周期相關的通路異常導致CDK4/6抑制劑耐藥外，腫瘤細胞還可能通過激活細胞周期非特異的其他細胞生長信號通路，引發(fā)耐藥。Wander等人通過對59例乳腺癌組織進行全外顯子組測序，發(fā)現(xiàn)除Rb1丟失外，AKT1、RAS、AURKA、CCNE2、ERBB2和FGFR2等基因的激活以及ER不表達均參與CDK4/6抑制劑耐藥發(fā)生15。Finn等人通過聯(lián)合分析一組乳腺癌患者基因表達譜及生存結果，發(fā)現(xiàn)攜帶過表達ESR1、FGF

15、R2及ERBB3腫瘤的患者接受CDK4/6抑制劑后PFS獲益更明顯。該研究認為類固醇與多種生長因子間的相互作用驅動腫瘤細胞對CyclinD-CDK4/6信號的依賴，因此對CDK4/6抑制劑更敏感國。Croessmann等人則發(fā)現(xiàn)在對CDK4/6抑制劑及內(nèi)分泌藥物耐藥的腫瘤活檢樣本中FGFR1/2及ERBB2擴增比例更高陰。目前尚無研究探索這些生長因子表達水平的變化與對CDK4/6抑制劑抵抗性的關系，但生長因子表達上調(diào)可能導致對CDK4/6抑制劑的響應臨界劑量增加。對于旁路激活導致的耐藥，可以通過聯(lián)合抑制細胞周期和激活旁路的關鍵靶點，克服CDK4/6抑制劑耐藥。CDK4/6抑制劑可誘導腫瘤激活c

16、-MET、TrkA-B通路跑，以及EGFR、IGF生長因子信號，因此聯(lián)合CDK4/6抑制劑和小分子激酶抑制劑已在包括食管癌40、胰腺癌41和腦膠質細胞瘤40中顯現(xiàn)出較好的療效。CyclinD-CDK4/6磷酸化mTORC1抑制劑TSC2，使mTORC1活性增加，反饋抑制上游EGFR/HER2信號，導致腫瘤對酪氨酸激酶抑制劑和HER2抑制劑敏感性降低。CDK4/6抑制劑能通過促進TSC2磷酸化mTORC1，抑制該負反饋，上調(diào)上游信號通路活性，從而恢復腫瘤對EGFR/HER2抑制劑的敏感性。MAPK信號的激活也被認為是獲得CDK4/6抑制劑的原因之一，聯(lián)合MEK抑制劑和CDK4/6抑制劑可能成為改

17、善耐藥的治療方案曲。轉錄因子AP-1過表達可能誘發(fā)乳腺癌細胞對CDK4/6抑制劑耐藥，而在阻斷AP-1的條件下，哌柏西利(Palbociclib)和氟維司群聯(lián)合治療表現(xiàn)出了更強的腫瘤細胞生長抑制作用昭。因此AP-1特異性抑制劑聯(lián)合CDK4/6抑制劑也可能是有效的克服內(nèi)分泌耐藥的策略。專家解讀HR+晚期乳腺癌患者是晚期乳腺癌中比例最高的群體，不斷優(yōu)化對這組人群的治療將大大改善晚期乳腺癌的預后。近年來，各種不同作用機制的內(nèi)分泌治療藥物如雨后春筍般涌現(xiàn)，而不同的聯(lián)合治療策略探索也為該類患者的一線、二線及后線治療帶來曙光。CDK4/6抑制劑是非常重要的細胞周期靶向藥物。多個系列的臨床試驗均證明CDK4/6抑制劑聯(lián)合抗雌激素治療大大提升了晚期HR+患者的無進展生存，甚至總生存。然而，仍然有部分患者會對該類藥物產(chǎn)生原發(fā)或繼發(fā)耐藥問題，這是新的內(nèi)分泌治療耐藥挑戰(zhàn)。回顧現(xiàn)有的基礎與臨床研究的證據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)CDK4/6抑制劑耐藥的分子機理非常復雜。首先，CyclinD-CDK4/6-Rb調(diào)控軸本身的關鍵分子異常會導致耐藥，例如RB1基因缺失和E2F擴增使得CDK4/6這個靶點失效，而CDK4基因異常擴增使得抑制劑作用減弱。其次，該細胞周期通路的上游調(diào)控因子異常也是常見的耐藥原因，例如p16INK4家族基因過表達