蛋白激酶小分子抑制劑在腫瘤治療中的研究進展*

陳淼 陳曉婉 洪雪輝 宋永喜 綜述 王振寧 審校

惡性腫瘤已經(jīng)成為危害人類健康的重要殺手，針對抗腫瘤治療的研究一直以來都是現(xiàn)今醫(yī)學領域的熱點內(nèi)容。進入21 世紀后的抗腫瘤藥物研發(fā)戰(zhàn)略是在繼續(xù)深入發(fā)展細胞毒性藥物的基礎上，逐漸引入分子靶向性藥物的開發(fā)。在20世紀末，分子靶向治療主要依賴于單克隆抗體，第一代HER-2靶向藥物曲妥珠單抗（赫賽?。└淖兞薍ER-2 陽性乳腺癌的治療方式和效果。隨著治療慢性髓系白血?。╟hronic myeloid leukemia，CML）的伊馬替尼上市，正式揭開小分子靶向治療時代的序幕。在此后長達20年的時間里，涌現(xiàn)出大量的小分子靶向藥物，其中蛋白激酶抑制劑占大部分。目前美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）已批準了52個的小分子激酶抑制劑，同時還有大量的小分子抑制劑處于臨床研究階段。

1 蛋白激酶介紹及分類

蛋白激酶是將ATP 末端的γ 磷酸基團轉(zhuǎn)移至底物，從而活化底物、激活信號傳導通路的一類蛋白質(zhì)，是細胞生命活動的重要信號使者。蛋白激酶參與了眾多的生理過程，包括細胞增殖、凋亡、代謝、神經(jīng)傳導等［1］?，F(xiàn)今已明確的蛋白激酶有518 種，根據(jù)其磷酸化的底物氨基酸殘基，被分為酪氨酸蛋白激酶、絲/蘇氨酸蛋白激酶、組氨酸蛋白激酶、色氨酸蛋白激酶以及天冬氨?；?谷氨酰基蛋白激酶。其中，酪氨酸蛋白激酶與絲/蘇氨酸蛋白激酶被廣泛研究。

酪氨酸蛋白激酶有90種，分為受體型酪氨酸蛋白激酶與非受體型酪氨酸蛋白激酶，受體型酪氨酸蛋白激酶主要包括表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）、血管內(nèi)皮細胞生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）、成纖維細胞生長因子受體（fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR）等，其異常激活與新生血管生成、腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［2-3］。非受體型酪氨酸蛋白激酶主要包括布魯頓酪氨酸激酶（Bruton's tyrosine kinase，BTK）、JAK激酶（Janus kinase）以及局部黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK），與細胞的增殖與遷移密切相關(guān)［4］。

絲/蘇氨酸蛋白激酶種類較多，共有388 個。被廣泛研究的是BRAF（b-rapidly accelerated fibrosarcoma）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/Akt）以及Polo 樣激酶（Polo-like kinase，PLK），在調(diào)節(jié)細胞的生長、增殖和凋亡等過程中發(fā)揮重要作用［5-6］。

2 小分子抑制劑

小分子抑制劑主要是指化學合成的通常分子量小于1 000的有機化合物，具有良好的空間分散性，其化學性質(zhì)決定了其良好的成藥性能和藥物代謝動力學性質(zhì)。相對單克隆抗體類藥物僅作用于細胞表面受體，小分子抑制劑能通過濃度梯度順利進入細胞內(nèi)，使其能靶向膜蛋白和胞內(nèi)蛋白，這些特點就使得小分子藥物在多方面表現(xiàn)出較大優(yōu)勢［7］。目前，小分子抑制劑覆蓋的領域包括腫瘤、心血管疾病、內(nèi)分泌疾病、感染性疾病、免疫性疾病、代謝性疾病以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病，在抗腫瘤藥物治療研究中發(fā)揮日益重要的作用。小分子抑制劑主要通過特異性地阻斷腫瘤生長、增殖過程中所必需的信號傳導通路，抑制腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移和復發(fā)，從而達到治療腫瘤的作用［8］。

3 小分子蛋白激酶抑制劑的作用機制

根據(jù)與蛋白激酶結(jié)合模式的不同，小分子蛋白激酶抑制劑總體分為不可逆和可逆兩大類?？赡嫘约っ敢种苿┲饕ㄟ^作用于蛋白激酶的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域“鉸鏈區(qū)”發(fā)揮效應。鉸鏈區(qū)是蛋白激酶中具有高保守性的催化活性結(jié)構(gòu)域，包含ATP 結(jié)合位點，并通過形成氫鍵與ATP的腺嘌呤相互作用?！般q鏈區(qū)”中還存在一些其他的功能區(qū)域，這些區(qū)域的不同構(gòu)象決定了蛋白激酶處于活性或非活性狀態(tài)［9］?？赡嫘约っ敢种苿┩ㄟ^干擾蛋白激酶轉(zhuǎn)移磷酸基團的過程抑制蛋白激酶作用，可分為3 種類型。Ⅰ型蛋白激酶抑制劑是ATP競爭型抑制劑，通過搶占ATP結(jié)合位點與鉸鏈區(qū)相結(jié)合而競爭性抑制ATP 與蛋白激酶的結(jié)合［10］。Ⅱ型蛋白激酶抑制劑作用于蛋白激酶由活性構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔钚詷?gòu)象時暴露的新的疏水基團，并模仿結(jié)合底物的效應，使其無法轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)發(fā)揮功能。Ⅲ型蛋白激酶抑制劑又稱為變構(gòu)抑制劑，不同于Ⅰ/Ⅱ型蛋白激酶抑制劑，不與ATP 結(jié)合位點發(fā)生作用，而是與鉸鏈區(qū)ATP 結(jié)合位點之外的特異性變構(gòu)位點相結(jié)合抑制蛋白激酶活性，從而體現(xiàn)了較高的選擇性［11］。不可逆抑制劑亦稱共價抑制劑，這類抑制劑通過與ATP活性位點周圍的親核半胱氨酸殘基結(jié)合形成共價鍵，封閉ATP 的結(jié)合空間、阻止了ATP 與蛋白激酶的結(jié)合從而達到對蛋白激酶的抑制作用［12］。

4 小分子蛋白激酶抑制劑的臨床應用

目前，F(xiàn)DA已批準上市了52種小分子激酶抑制劑（表1），按照其與蛋白激酶結(jié)合方式大致分為以下4種。

4.1 Ⅰ型蛋白激酶抑制劑

Ⅰ型蛋白激酶抑制劑是至今為止FDA 批準上市種類最多的，包括博舒替尼、達沙替尼和克唑替尼等。達沙替尼作用于Bcr-Abl、SRC激酶家族和血小板衍生生長因子受體（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR）等多個靶點，起初被用于伊馬替尼耐藥的CML治療［13］。與伊馬替尼相比，達沙替尼具有更高的效力、中樞神經(jīng)系統(tǒng)滲透性和對伊馬替尼耐藥活性［14］。隨著臨床試驗的進行，達沙替尼被批準用于治療費城染色體陽性的急性淋巴細胞白血?。≒hiladelphia chromosome-positive acute lymphocytic leukemias，Ph+ALL）成人患者［13］。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)具有YES1基因（SRC激酶家族）突變的非小細胞肺癌（nonsmall cell lung cancer，NSCLC）可能也是達沙替尼的潛在治療目標［15］?？诉蛱婺崾强鼓[瘤藥物研發(fā)史上進展最快速的藥物之一，證實在間變性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）、ROS 激酶和肝細胞生長因子受體（hepatocyte growth factor receptor，HGFR/c-Met）活性異常的腫瘤患者中具有顯著療效?？诉蛱婺嶂委烝LK+NSCLC 患者的早期試驗顯示腫瘤緩解率提高了50%～57%，進一步的臨床試驗結(jié)果證實接受克唑替尼治療的ALK+NSCLC患者的應答率、應答持續(xù)時間以及無進展生存期均有改善［16］。

表1 FDA批準的小分子抑制劑及其主要適應證

4.2 Ⅱ型蛋白激酶抑制劑

Ⅱ型蛋白激酶抑制劑較Ⅰ型抑制劑有更高的選擇性與安全性。目前此類抑制劑經(jīng)FDA 批準上市的有Bcr-Abl 抑制劑伊馬替尼和尼洛替尼，主要用于CML的治療。伊馬替尼作為最早的CML治療藥物，也是第一個被FDA 批準上市的抗腫瘤小分子蛋白激酶抑制劑，被廣泛的應用于CML、胃腸道間質(zhì)瘤等疾病的治療，并顯著改善了患者的無進展生存、提高了腫瘤緩解率［17-18］。但是隨著腫瘤細胞基因突變的不斷發(fā)生，伊馬替尼耐藥的出現(xiàn)成為了新的難題，尼洛替尼的研發(fā)為伊馬替尼耐藥型CML 提供了新的治療方案［19］。Ⅱ型抑制劑的另一個代表性藥物索拉非尼是一種典型的多靶點藥物，它不僅可以作用于VEGFR2、PDGFR-β 等酪氨酸激酶，同時也可以作用于絲/蘇氨酸激酶BRAF。索拉非尼能明顯延長晚期腎細胞癌（renal cell carcinoma，RCC）患者的無進展生存期［20］，隨著臨床試驗的進行，后續(xù)也被批準用于肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的臨床治療［21］。

4.3 變構(gòu)激酶抑制劑

最早的變構(gòu)抑制劑CI-1040是一種針對絲裂原活化蛋白激酶激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）的口服小分子抑制劑，曾被用于治療乳腺癌的臨床試驗中，雖然結(jié)果顯示缺乏臨床療效，但是它的低毒性使學者們增強了對于變構(gòu)抑制劑的興趣［22］。曲美替尼（trametinib）和考比替尼（cobimetinib）都是典型的靶向MEK1/2的變構(gòu)激酶抑制劑，二者皆可用于轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的治療［23］。相對于經(jīng)典的達拉非尼單藥治療，曲美替尼和達拉非尼聯(lián)合治療可明顯提高黑色素瘤的總體生存率［24］。另一種變構(gòu)激酶抑制劑asciminib能與Bcr-Abl的肉豆蔻酸結(jié)合位點結(jié)合，主要用于CML的治療，研究發(fā)現(xiàn)asciminib與ATP競爭型蛋白激酶抑制劑聯(lián)合治療CML能抑制對ATP競爭性蛋白激酶抑制劑耐藥性的產(chǎn)生［25］。變構(gòu)激酶抑制劑不與ATP結(jié)合位點相互作用，因此它可以與ATP競爭型抑制劑共同作用于蛋白激酶，這一特點使得變構(gòu)抑制劑成為克服小分子抑制劑低選擇性、脫靶以及耐藥的關(guān)鍵途徑［26］。

4.4 共價抑制劑

FDA目前批準上市的此類抑制劑有阿法替尼，作用于EGFR，主要用于NSCLC的治療。相對第一代EGFR抑制劑（吉非替尼、厄洛替尼），阿法替尼具有更低的藥物毒性，并且能明顯延長患者的無進展生存時間和總生存時間［27］。來那替尼可靶向抑制HER-2，臨床上被用于HER-2陽性的乳腺癌患者治療，而HER-2的過表達可見于25%～30%的乳腺癌患者，且預后相對較差。相關(guān)臨床試驗表明，在曲妥珠單抗治療后給予來那替尼延長輔助治療1年，顯著降低了乳腺癌復發(fā)的比例［28］。BTK抑制劑伊布替尼［29］（ibrutinib）和acalabrutinib，主要用于慢性淋巴細胞白血病、套細胞淋巴瘤、邊緣區(qū)淋巴瘤的治療，其中acalabrutinib能明顯延長慢性淋巴細胞白血病患者的無進展生存期［30］。

5 研發(fā)中的蛋白激酶抑制劑

蛋白激酶抑制劑的出現(xiàn)無疑為癌癥患者帶來了一條全新的抗癌之路。雖然已經(jīng)應用于臨床的小分子靶向藥物取得了重要成效，但仍面臨耐藥、脫靶以及因為腫瘤異質(zhì)性而導致的部分人群不能獲益等諸多問題。研究新的藥物來解決藥物的脫靶和耐藥是當前的工作重點，而目前正在研發(fā)中的小分子蛋白激酶抑制劑約有100 余種（表2）。針對經(jīng)典的蛋白激酶研發(fā)出的全新的小分子抑制劑是解決耐藥性的主要手段之一，比如EGFR 激酶抑制劑tucatinib（ARRY380）在Ⅱ期臨床試驗中被用于HER-2陽性的轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療，它與曲妥珠單抗、卡培他濱聯(lián)合明顯提高了患者無進展生存期和總生存期［31］。lazertinib、olmutinib 均在Ⅰ期臨床試驗中被用于NSCLC 的治療，它們表現(xiàn)出良好的臨床活性以及較高的安全性，進一步的臨床試驗結(jié)果令人期待［32-33］。同樣的，新的VEGFR 激酶抑制劑也在不斷地被研發(fā)并投入臨床試驗，比如tivozanib 已在Ⅰ期臨床試驗中被用于晚期無法手術(shù)的HCC 患者的治療并表現(xiàn)出良好的臨床活性與較低可控的藥物毒性，下一步臨床試驗正在進行中［34］。而brivanib 用于治療軟組織肉瘤和卵巢癌的Ⅱ期臨床試驗結(jié)果表明相對于安慰劑組，患者1.4 個月的中位無進展生存時間，接受brivanib 治療的患者中位無進展生存時間提高至2.8個月［35］。其他已投入臨床試驗的VEGFR 激酶抑制劑還有anlotinib、cediranib等，相關(guān)研究成果令人期待。

表2 處于各期臨床試驗的小分子蛋白激酶抑制劑

此外，越來越多的蛋白激酶受到研究者的廣泛關(guān)注，酪蛋白激酶Ⅱ（CK2）、FAK、PKB/Akt、PLK、wee1蛋白激酶、c-Met等已成廣泛研究的熱點。已投入Ⅱ期臨床試驗的Akt 激酶抑制劑有治療慢性淋巴細胞白血病的afuresertib 和治療三陰性乳腺癌的ipatasertib［36］。其中ipatasertib的臨床試驗結(jié)果表明其能明顯延長患者的無進展生存期，由安慰劑組4.9個月的中位無進展生存期延長到ipatasertib組9個月的中位無進展生存期［37］。c-Met 激酶抑制劑是另一個廣泛研究的熱點，savolitinib（AZD6094）聯(lián)合奧西替尼治療EGFR 突變型NSCLC 的臨床實驗中表現(xiàn)出較高的安全性，推動了相關(guān)Ⅱ期臨床試驗的進行［38］。tivantinib（ARQ197）在Ⅱ期臨床試驗中被用于聯(lián)合西妥昔單抗治療頭頸部鱗癌，但臨床獲益并不明顯［39］。tepotinib、foretinib 完成了針對膽管癌、胃癌等晚期實體瘤治療的Ⅰ期臨床試驗并表現(xiàn)出良好的臨床活性，值得進一步研究［40-41］。

另一方面，多靶點的小分子抑制劑具有同時抑制多個細胞信號轉(zhuǎn)導通路的優(yōu)點，臨床上易于取得更好的療效和耐受性。近期，許多PI3K/mTOR 抑制劑都已投入臨床試驗當中，如用于治療晚期子宮內(nèi)膜癌的samotolisib（LY3023414）、治療乳腺癌的gedatolisib（PKI-587）以及用于治療頭頸部鱗癌bimiralisib（PQR309）均已開展Ⅱ期臨床試驗，用于治療卵巢癌的gedatolisib、膠質(zhì)母細胞瘤的vistusertib（AZD2014）尚處于Ⅰ期臨床試驗階段［42-44］。sitravatinib（MGCD516）是一種靶向PDGFR、c-Met和干細胞生長因子受體（stem cell growth factor receptor，CD117/c-kit）多種蛋白激酶的小分子抑制劑，已在Ⅱ期臨床試驗中用于治療NSCLC、RCC 和HCC［45］。此外，最新的研究發(fā)現(xiàn)，sitravatinib 能通過阻斷癌細胞中ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白ABCB1 和ABCG2 的藥物外排功能來改善化療藥物對多藥耐藥性癌細胞的治療效果［46］，這使其成為了多藥耐藥性癌癥的潛在治療策略。上述眾多臨床試驗結(jié)果表明，聯(lián)合用藥成為了克服腫瘤耐藥性的有力手段。

6 結(jié)語

小分子激酶抑制劑在腫瘤治療過程中占據(jù)了不可忽視的地位。然而，小分子蛋白激酶抑制劑面臨著各方面的挑戰(zhàn)。1）相對于龐大的蛋白激酶家族，現(xiàn)在研發(fā)的蛋白激酶抑制劑的種類仍較為局限，尋找新的靶向激酶成為了激酶抑制劑研發(fā)中的瓶頸。利用新型的基因編輯技術(shù)構(gòu)建更全面高效的蛋白激酶敲除文庫，篩選參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵激酶新靶點，可為研發(fā)小分子激酶抑制劑提供新的策略。2）激酶抑制劑的耐藥性以及腫瘤異質(zhì)性大幅增加了腫瘤的治療難度。精準醫(yī)療計劃的提出，基因測序技術(shù)的廣泛應用，有利于篩選小分子抑制劑敏感人群。3）以免疫檢查點抑制劑為代表的免疫療法的研發(fā)引起了廣泛關(guān)注。但無錯配修復基因缺陷患者的存在，使部分人群對免疫治療始終無應答。而小分子抑制劑可以補充現(xiàn)有的治療性抗體，并且還可以與抗體聯(lián)合使用以達到協(xié)同作用［47］。

綜上所述，腫瘤小分子激酶抑制劑在臨床上的作用不可忽視。小分子蛋白激酶抑制劑與單克隆抗體藥物聯(lián)合治療、不同小分子蛋白激酶抑制劑的聯(lián)合治療均已取得了不錯的臨床效益，相信在后續(xù)的研究中，小分子蛋白激酶抑制劑新靶點的研發(fā)及其與多種治療方式的聯(lián)合運用將為腫瘤治療帶來新的曙光。