乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，約占全球所有惡性腫瘤的24.5%。乳腺癌根據(jù)雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）和HER2狀態(tài)分為三個(gè)亞型：激素受體（HR）陽性、HER2陽性和三陰性亞型。其中，HR陽性乳腺癌約占60%–70%。目前，內(nèi)分泌治療被認(rèn)為是HR陽性乳腺癌的主要治療方法。盡管晚期疾病的治療有顯著改善，但很大一部分患者最終對內(nèi)分泌治療產(chǎn)生耐藥。研究表明，導(dǎo)致內(nèi)分泌耐藥機(jī)制主要包括ER丟失或突變、ER通路的改變、細(xì)胞周期信號(hào)分子的失調(diào)和各種逃逸通路的激活等。由于內(nèi)分泌治療耐藥的出現(xiàn)，使得研究人員急需尋找新的乳腺癌治療靶點(diǎn)，例如細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶 (CDK) 4/6抑制劑。

圖1.2020年全球癌癥發(fā)病率匯總

一、CDK4/6的生物學(xué)功能及致病機(jī)制

人類細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）家族包含20多種CDK和多達(dá)30種不同的細(xì)胞周期蛋白。周期蛋白依賴性蛋白激酶CDK是細(xì)胞周期調(diào)控中的重要因子，是一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可以催化絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸化，同時(shí)與周期蛋白cyclin協(xié)同作用進(jìn)而驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期。CDK可以和cyclin結(jié)合形成異二聚體，其中CDK為催化亞基，cyclin為調(diào)節(jié)亞基，不同的cyclin—CDK復(fù)合物，通過CDK活性，催化不同底物磷酸化，而實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞周期不同時(shí)相的推進(jìn)和轉(zhuǎn)化作用。此外，CDK4/6可以磷酸化視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因（RB），釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進(jìn)細(xì)胞周期相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)細(xì)胞周期從G1有絲分裂期進(jìn)入S期，導(dǎo)致DNA復(fù)制過程（圖2）。

 

圖2.CDK4/6的作用機(jī)制

研究表明，CDK4/6在癌癥中的過度活躍，在許多腫瘤中的表達(dá)水平顯著升高。過表達(dá)的 CDK4/6通過直接和間接（通過刺激 CDK2）磷酸化Rb促進(jìn)G1/S轉(zhuǎn)化，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。此外，研究人員通過對乳腺癌的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)CDK4可以調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)過程。CDK6也可以誘導(dǎo)血管生成、干細(xì)胞活化、免疫反應(yīng)等。研究表明，許多癌基因可以通過激活CDK4/6-Rb-E2F通路并誘導(dǎo)細(xì)胞惡性增殖導(dǎo)致癌癥發(fā)生，主要包括JAK/STAT、PI3K/Akt/mTOR、RAS/RAF/MEK/ERK、BTK/NF-κB和Wnt/β-連環(huán)蛋白等途徑。此外，p53等腫瘤抑制基因的突變也可以通過釋放p21 CIP1抑制作用來激活CDK4/6-Rb-E2F通路。因此，CDK4/6可以充當(dāng)腫瘤發(fā)生途徑的中樞。此外，研究發(fā)現(xiàn)敲除CDK4/6基因可以抑制腫瘤細(xì)胞生長，而不會(huì)對正常細(xì)胞生長造成影響。因此，基于CDK4/6這些特性，使得CDK4/6成為極具臨床潛力且安全的靶點(diǎn)。

圖3.CDK4/6介導(dǎo)的致病機(jī)制

二、CDK4/6抑制劑的耐藥機(jī)制

盡管CDK4/6抑制劑極大改善了對HR陽性乳腺癌患者的疾病控制，但并非所有患者都對這些藥物有效，而且大多數(shù)癌癥患者在使用CDK4/6抑制劑后都會(huì)出現(xiàn)獲得性耐藥的現(xiàn)象。CDK4/6抑制劑的耐藥機(jī)制可分為細(xì)胞周期特異性耐藥和細(xì)胞周期非特異性耐藥。研究表明CDK4/6抑制劑的耐藥機(jī)制主要包括持續(xù)的G1-S期細(xì)胞周期蛋白表達(dá)和其他旁路信號(hào)介導(dǎo)的早期和晚期適應(yīng)等。此外，還存在各種其他機(jī)制，這些機(jī)制也會(huì)導(dǎo)致對CDK4/6抑制劑的內(nèi)在或獲得性耐藥。

圖4.CDK4/6抑制劑的耐藥機(jī)制

1、RB缺失 

腫瘤抑制因子RB是上述細(xì)胞周期中的關(guān)鍵檢查點(diǎn)。作為CDK4/6抑制劑的主要靶點(diǎn)，RB被認(rèn)為是治療敏感性最重要的生物標(biāo)志物之一。各項(xiàng)臨床前研究 均表明RB的缺失是CDK4/6抑制劑產(chǎn)生耐藥性的主要因素。此外，一些臨床前和臨床研究也報(bào)道了RB的突變是導(dǎo)致耐藥性的原因。一項(xiàng)使用膠質(zhì)母細(xì)胞瘤異種移植細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，RB (A193T) 外顯子2中的錯(cuò)義突變導(dǎo)致對CDK4/6抑制劑耐藥。

2、p16過表達(dá) 

p16是INK4家族成員，是CDK4的天然抑制劑，是參與細(xì)胞周期調(diào)控的重要腫瘤抑制因子。p16在功能性RB存在下可作為腫瘤抑制因子起作用，因?yàn)?CDK4/6（p16的靶標(biāo)）需要RB來發(fā)揮其自身的激酶活性。研究發(fā)現(xiàn)，p16的過表達(dá)發(fā)生在致癌應(yīng)激期間。當(dāng)在功能性RB存在下，p16過表達(dá)，通過抑制CDK4的表達(dá)而使得CDK4/6抑制劑產(chǎn)生耐藥。

3、E2F過表達(dá) 

E2F是RB的下游轉(zhuǎn)錄因子。RB-E2F復(fù)合物在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期從G1期到S期的進(jìn)程中起重要作用。細(xì)胞周期蛋白D-CDK4/6可以磷酸化RB，釋放出E2F，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期進(jìn)程所需的蛋白的表達(dá)，包括細(xì)胞周期蛋白E。此外，細(xì)胞周期蛋白E-CDK2復(fù)合物也能使RB磷酸化，釋放E2F并促進(jìn)進(jìn)入S期。RB的缺失與E2F的表達(dá)增加相關(guān)，導(dǎo)致其下游靶蛋白的組成型激活，進(jìn)而導(dǎo)致耐藥發(fā)生。

4、激活FGFR通路 

成纖維細(xì)胞生長因子受體 (FGFR) 信號(hào)通路參與關(guān)鍵的生物學(xué)過程，如增殖、分化和細(xì)胞存活。FGFR通路經(jīng)常在包括乳腺癌在內(nèi)的多種癌癥中被激活。據(jù)報(bào)道，在五種FGFR中，F(xiàn)GFR1-4在癌癥進(jìn)展中起重要作用。此外，F(xiàn)GFR1和 FGFR2似乎也與對CDK4/6 抑制劑的耐藥性以及內(nèi)分泌耐藥性有關(guān)。機(jī)制研究表明，F(xiàn)GFR1擴(kuò)增激活了內(nèi)分泌耐藥乳腺癌細(xì)胞中的PI3K/AKT和RAS/MEK/ERK信號(hào)通路。此外，F(xiàn)GFR通路主要通過FGF2擴(kuò)增激活導(dǎo)致耐藥，而非FGF3、FGF4和FGFR1。

5、激活PI3K/AKT/mTOR通路 

PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路在大約30%–40%的乳腺癌中被激活，特別是在 HR陽性亞型中。已知該途徑的異常是對內(nèi)分泌治療耐藥的關(guān)鍵因素。此外，最近還報(bào)道了PIK3/AKT/mTOR通路與對CDK4/6抑制劑耐藥的相關(guān)性。例如，在CDK4/6抑制劑耐藥的乳腺癌細(xì)胞中，相比于ER信號(hào)，其生長更依賴 PI3K/AKT/mTOR信號(hào)。此外，在CDK4/6抑制劑耐藥細(xì)胞系中也注意到磷酸化 RB和E2F的再激活可能通過CDK途徑以外的途徑發(fā)生，例如mTOR途徑。因此，抑制mTORC1/2可以抑制CDK4/6抑制劑耐藥細(xì)胞中的磷酸化RB和E2F的表達(dá)，從而恢復(fù)了對CDK4/6抑制劑的敏感性。

6、ER或PR表達(dá)缺失 

乳腺癌細(xì)胞中cyclin D-CDK4/6活性的主要驅(qū)動(dòng)因素是激素介導(dǎo)的ER激活。在耐阿貝西利的臨床前模型中觀察到ER/PR表達(dá)缺失。此外，在少數(shù)患者系列中，在CDK4/6抑制劑治療前和疾病進(jìn)展后，約有三分之七的患者出現(xiàn)了ER或 PR表達(dá)缺失的現(xiàn)象。這些數(shù)據(jù)表明，對CDK4/6抑制劑產(chǎn)生耐藥性的一部分患者可能與ER/PR水平變化有關(guān)。

7、免疫機(jī)制 

免疫相關(guān)途徑與出現(xiàn)對各種抗癌藥物的耐藥性相關(guān)。據(jù)報(bào)道，在CDK4/6 抑制劑耐藥的乳腺癌細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)IFN-α和IFN-β等干擾素因子的過量表達(dá)。此外在一項(xiàng)臨床前研究中發(fā)現(xiàn)，CDK4/6抑制劑可促進(jìn)抗腫瘤免疫效應(yīng)。因此，CDK4/6抑制劑與免疫療法相結(jié)合可能在克服對CDK4/6抑制劑的耐藥性方面發(fā)揮一定作用

三、基于CDK4/6抑制劑耐藥的改進(jìn)策略

1、與其他內(nèi)分泌藥物聯(lián)用 

有研究報(bào)道CDK4/6抑制劑聯(lián)合內(nèi)分泌治療可以克服CDK4/6抑制劑耐藥。哈佛醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)研究表明，對于先前接受過CDK4/6抑制劑palbociclib或 ribociclib的患者，在疾病進(jìn)展后改用abemaciclib單藥治療或與內(nèi)分泌治療聯(lián)合治療可實(shí)現(xiàn)5.4個(gè)月的mPFS時(shí)間。此外，一項(xiàng)II期臨床研究比較了在CDK4/6抑制劑進(jìn)展后接受轉(zhuǎn)換內(nèi)分泌治療ribociclib的效果。研究人員發(fā)現(xiàn)，與單藥治療組相比，聯(lián)合治療組的PFS時(shí)間延長了2.5個(gè)月。因此，改用其他內(nèi)分泌藥物聯(lián)合CDK4/6抑制劑是耐藥后的選擇之一。

2、與PI3K抑制劑、mTOR抑制劑等靶向抗癌藥物聯(lián)用 

PIK3CA是乳腺癌中最常見的突變基因之一。大約40%的HR+和HER2− ABC 患者有PIK3CA突變。PIK3CA突變可通過激活PI3K通路促進(jìn)內(nèi)分泌抗性，這與預(yù)后不良有關(guān)。作為一種α選擇性PI3K抑制劑，alpelisib在SOLAR-1研究中首次證明了其療效。在AI（芳香化酶抑制劑）治療期間或之后進(jìn)展的HR+/HER2- ABC PIK3CA突變患者的SOLAR-1研究中，alpelisib + fulvestrant組與安慰劑+ fulvestrant組比較，PFS時(shí)間延長了5.3個(gè)月，中位總生存期（mOS）延長了7.9個(gè)月（39.3 vs 31.4個(gè)月）。因此，對于內(nèi)分泌治療聯(lián)合CDK4/6抑制劑治療后出現(xiàn)疾病進(jìn)展的PIK3CA突變患者，內(nèi)分泌治療聯(lián)合PI3K抑制劑治療可以成為患者的一種選擇。

mTOR通路是PI3K下游的重要信號(hào)通路，因此mTOR抑制劑與PI3K抑制劑一樣受到關(guān)注。依維莫司是mTOR抑制劑的代表，其作用已在BOLERO-2研究中得到證實(shí)。在BOLERO-2研究中，對于NSAI治療后疾病進(jìn)展的患者，依維莫司+依西美坦(SAI) 組的mPFS和mOS 時(shí)間明顯長于安慰劑+依西美坦組。因此，對于對CDK4/6抑制劑耐藥的患者，mTOR 抑制劑似乎是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

3、與化療藥物聯(lián)用 

對于對內(nèi)分泌治療+ CDK4/6抑制劑耐藥的HR+/HER2− ABC的患者，化療也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在臨床中，通常選擇化療作為后續(xù)治療方案。一項(xiàng)研究表明，在接受CDK4/6抑制劑治療后出現(xiàn)疾病進(jìn)展的525名患者中，超過三分之一的患者接受了后續(xù)化療，所用的化療藥物為卡培他濱和紫杉烷類。目前正在進(jìn)行三項(xiàng)臨床試驗(yàn)（NCT04251169、NCT03901339和NCT04134884）評(píng)估了ER+/HER2- 乳腺癌患者在CDK4/6 抑制劑耐藥后化療的療效。因此，在 HR+/HER2- ABC 患者對內(nèi)分泌治療+CDK4/6抑制劑耐藥后，化療仍然是一種不錯(cuò)的治療選擇。

4、PROTAC策略 

PROTAC技術(shù)在克服耐藥性以及針對不可成藥靶點(diǎn)方面具有巨大優(yōu)勢。PROTAC是一種雙功能分子，它不是抑制靶點(diǎn)的功能，而是通過劫持泛素蛋白酶體系(UPS)來誘導(dǎo)整個(gè)致病靶蛋白的降解發(fā)揮治療作用。

由于CDK4/6在細(xì)胞周期中的冗余作用，需要同時(shí)沉默CDK4/6以實(shí)現(xiàn)G1/S停滯。由于CDK4/6具有相似的結(jié)構(gòu)特征和共同的配體，因此靶向CDK4/6的PROTAC可以同時(shí)降解這兩種激酶蛋白。Kevin Burgess等人在2019年報(bào)道了第一個(gè)強(qiáng)效的CDK4/6降解劑Pal-pom。Pal-pom是基于泊馬度胺和帕博西尼的CDK4/6 PROTAC降解劑（圖5）。研究發(fā)現(xiàn)，Pal-pom可以以低劑量有效降解MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞系CDK4和CDK6，其DC50值分別為13 nmol/L和34 nmol/L，并且Pal-pom可以以劑量依賴性方式降低Rb磷酸化水平 。

 

圖5. 基于CDK4/6 PROTAC Pal-pom的化學(xué)結(jié)構(gòu)

四、CDK4/6抑制劑的研究進(jìn)展

迄今為止，全球共有4款CDK4/6抑制劑獲批上市（圖6）。分別是輝瑞研發(fā)的palbociclib，諾華的ribociclib以及禮來abemaciclib。值得注意的是，這三種藥物都是口服給藥，目前已被批準(zhǔn)用于晚期HR陽性乳腺癌患者的治療。此外，還有一款是通過靜脈注射給藥，由G1 Therapeutics研發(fā)的CDK4/6抑制劑trilaciclib，被批準(zhǔn)用于減少小細(xì)胞肺癌 (SCLC) 患者因化療引起的骨髓抑制。

圖6.已上市的CDK4/6抑制劑匯總

目前，也有多款CDK4/6抑制劑處于臨床試驗(yàn)階段，其中，江蘇恒瑞醫(yī)藥的SHR6390處于臨床三期，領(lǐng)跑國內(nèi)的CDK4/6賽道。此外，倍而達(dá)藥業(yè)、安進(jìn)公司等藥企都在CDK4/6領(lǐng)域進(jìn)行布局（圖7）。

圖7. 處于臨床試驗(yàn)階段的CDK4/6抑制劑

五、小結(jié)  

在過去的幾十年里，基于乳腺癌領(lǐng)域的藥物研發(fā)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。靶向細(xì)胞周期機(jī)制已成為治療癌癥的一種有吸引力的策略，在臨床前和臨床階段都顯示出積極的結(jié)果。目前全球已有三款CDK4/6抑制劑批準(zhǔn)上市，用于治療HR+/HER2-乳腺癌患者。但這些藥物在臨床使用過程不可避免出現(xiàn)了耐藥性，限制了這些藥物的治療效果。目前，藥物聯(lián)用策略及PROTAC策略在很大程度上克服了CDK/6抑制劑的耐藥性問題。相信隨著CDK4/6抑制劑耐藥性、不良反應(yīng)等問題的不斷解決，未來會(huì)有更多CDK4/6抑制劑被成功研發(fā)上市，有望改寫乳腺癌的治療格局，使乳腺癌患者受益。

參考文獻(xiàn)：

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