抗凋亡抑制劑維奈克拉在治療髓系白血病的研究進(jìn)展

向彩霞，黃彬濤*，郝 建

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 1.血液科；2.腎內(nèi)科；內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059

維奈克拉(venetoclax,Ven)治療不適合強(qiáng)化化療或復(fù)發(fā)/難治的急性髓系白血病(acute myeloid leukemia,AML)患者,具有可接受的安全性和高緩解率[1].但是其獨(dú)特抗凋亡Bcl-2蛋白家族局限性,在其治療AML患者中避免不了耐藥的發(fā)生。機(jī)制上,耐藥的AML中,Ven失去靶標(biāo)Bcl-2的表達(dá),并依靠Mcl-1等介導(dǎo)各種能量代謝和促存活,從而產(chǎn)生耐藥[2]。本文就Ven靶向治療AML患者產(chǎn)生耐藥的機(jī)制和可能的逆轉(zhuǎn)治療的選擇方向,作一概述。

1 Ven誘導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的機(jī)制及作為AML治療的選擇

1.1 Ven治療AML的靶向機(jī)制

B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-celllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)蛋白家族在線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑中起重要作用。在正常細(xì)胞中,Bcl-2蛋白家族主要結(jié)合含有BH3-only結(jié)構(gòu)域的蛋白BIM、BID、PUMA、NOXA、BAD、BIK、BMF 和 HRK,和促凋亡蛋白 BAX和BAK來促細(xì)胞存活。而Ven通過直接與Bcl-2蛋白結(jié)合,取代并釋放促凋亡蛋白,后促凋亡蛋白啟動凋亡級聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致線粒體外膜的通透性改變,并釋放細(xì)胞色素C,進(jìn)一步激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3/7(caspase-3/7),導(dǎo)致惡性細(xì)胞凋亡[3]。低甲基化劑(hypomethylating agents,HMAs)藥物主要是促進(jìn)白血病細(xì)胞DNA 低甲基化,并激活被抑制的腫瘤抑制基因,誘導(dǎo)細(xì)胞衰老和細(xì)胞凋亡,損傷RNA結(jié)構(gòu),從而破壞相關(guān)蛋白質(zhì)的合成,并協(xié)同Ven啟動細(xì)胞程序性死亡[4-5]。

1.2 Ven治療AML的療效顯著

血液系統(tǒng)腫瘤普遍存在抗凋亡蛋白Bcl-2的過表達(dá),其靶向藥物Bcl-2抑制劑Ven治療方案已成為≥60歲,尤其是不適合強(qiáng)化療以及初治/難治AML患者的新標(biāo)準(zhǔn)治療方案。根據(jù)1b 期臨床初步療效研究,該實(shí)驗(yàn)中57例患者中有35例(61%;95%CI:47.6-74.0)達(dá)到完全緩解[6]。而在近期60例初治、復(fù)發(fā)/難治AML患者的Ven治療方案臨床療效研究中,證實(shí)了Ven方案在各型AML患者中均有較高的治療反應(yīng)率, 且部分獲得緩解的患者可快速達(dá)到最小殘留疾病(minimal residual disease,MRD)轉(zhuǎn)陰,在該研究中24例(40.0%)初治不適合強(qiáng)化療患者,其中17例(70.8%)達(dá)完全緩解(complete remis-sion, CR)3例(12.5%)達(dá)部分緩解,其總緩解率(total remission rate,ORR)為83.3%,17例CR患者2個(gè)療程治療后MRD轉(zhuǎn)陰達(dá)47.1%;36例(60.0%)復(fù)發(fā)/難治(relapsed/refractory,R/R)患者,其總CR率為58.3%,ORR為66.7%,R/R累計(jì)MRD轉(zhuǎn)陰66.7%[7]。此外,在Ven-HMAs治療方案對比強(qiáng)化療方案的臨床研究中,18例AML患者經(jīng)Ven-HMAs聯(lián)合治療后ORR達(dá)77.8%,強(qiáng)化化療組45例患者ORR 為 37.0%,兩組1年總生存期對比分別為42.9%和31.6%。二組之間不良反應(yīng)發(fā)生率分別為,Ⅲ～Ⅳ級外周血白細(xì)胞減少(66.7%比100%,)、貧血(50.0%比92.6%,)、血小板(72.2%比96.3%,)及粒細(xì)胞缺乏(61.1%比92.6%,)[8]?？傊?Ven比常規(guī)化療方案具有更優(yōu)的臨床療效和安全性與極低復(fù)發(fā)率和致死率,是復(fù)發(fā)、難治及老年AML的理想選擇。

2 抗凋亡抑制劑治療AML失敗的潛在原因

2.1 基因突變與能量代謝在Ven耐藥中的作用

盡管Ven治療AML的臨床療效顯著,但長期單藥或者聯(lián)合HMAs治療也存在耐藥性或?qū)Π械鞍椎囊蕾囆詥适У膯栴}。在Met-tRNAiMet載體蛋白eIF2A、eIF2D和MCTS1研究發(fā)現(xiàn),AML細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)的eIF2A、eIF2D促進(jìn)細(xì)胞周期的正常進(jìn)行,調(diào)控白血病細(xì)胞的增殖,促進(jìn)AML細(xì)胞增殖和病情進(jìn)展[9]。在Ven耐藥與復(fù)發(fā)AML基因研究中,FLT3內(nèi)部串聯(lián)重復(fù)或TP53突變賦予了對Ven治療的交叉耐藥性[10]。對Ven耐藥的等基因AML細(xì)胞系進(jìn)行基因/蛋白質(zhì)和甲基化分析,發(fā)現(xiàn)Ven耐藥AML細(xì)胞存在RAS突變和MAPK的激活,使得Mcl-1蛋白高表達(dá),從而維持Ven耐藥細(xì)胞的持續(xù)生存與異常線粒體呼吸[11]。

在能量代謝方面,在復(fù)發(fā)或耐藥白血病干細(xì)胞(leukemic stem cells,LSC)研究中,發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā) LSC 中煙酰胺代謝升高,可激活氨基酸代謝和脂肪酸氧化以驅(qū)動的氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,OxPhos)為 LSC 提供規(guī)避 Ven 治療的細(xì)胞毒性作用[12]。AML中常見的RAS突變,使得異常脂肪酸代謝所增強(qiáng)的OxPhos反應(yīng)未能被Ven阻斷作用,從而逃逸Ven所抑制氨基酸代謝途徑[13]。此外,Ven對于Bcl-2家族蛋白的整體抑制作用有限,也促成了AML耐藥的產(chǎn)生[14]。如在耐藥的單核細(xì)胞白血病中,因具有獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄組譜,易于缺失Ven靶向的Bcl-2表達(dá),但依靠于Mcl-1介導(dǎo)OxPhos和細(xì)胞生存[2]。此外,研究表明Mcl-1的高表達(dá)是腫瘤壞死因子相關(guān)的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)治療耐藥的最大干擾因素[15]。

綜上,Ven治療AML耐藥涉及基因突變、蛋白質(zhì)分子調(diào)控、Ven靶向治療的局限以及多條替代供能途徑和其他誘導(dǎo)細(xì)胞死亡通路等機(jī)制的參與,使得AML躲避Ven原靶向治療路徑。

2.2 EphB4/Mcl-1在線粒體通路活化細(xì)胞凋亡中的抗凋亡耐藥作用

在耐藥髓系白血病研究中發(fā)現(xiàn),EphrinB2-Fc 觸發(fā)蛋白酪氨酸蛋白激酶受體B4(Ephrin type-B receptor,EphB4)過表達(dá),其通過激活Mcl-1蛋白引發(fā)其下游信號傳導(dǎo),調(diào)控細(xì)胞的存活[16]。在其他腫瘤細(xì)胞研究中,發(fā)現(xiàn)EphB4通過調(diào)節(jié)下游通路 PI3K/AKT 和 MAPK/EKR1/2通路,磷酸化AKT通路蛋白,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和線粒體凋亡通路中的Bcl-2、Mcl-1、BAX、BAD、caspase-3、caspase-7 和 caspase-9等分子。綜上得EphB4在腫瘤細(xì)中通過對ERK和PI3K通路的調(diào)控,調(diào)節(jié)Bcl-2家族蛋白表達(dá),使得Ven耐藥發(fā)生[17]。

3 逆轉(zhuǎn)AML抗凋亡抑制劑耐藥性的新策略

3.1 鐵死亡拮抗Ven耐藥的作用機(jī)制

鐵死亡是一種受調(diào)節(jié)的細(xì)胞死亡形式,其特征由谷胱甘肽過氧化物酶 4(glutathione peroxidase,GPX4)(一種脂質(zhì)修復(fù)酶)的丟失,允許氧合酶 (lipoxygenase,LOX) 驅(qū)動尾端含有磷脂長多不飽和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acid-containing phospholipids,PUFA-PLs) 氧化進(jìn)行并允許鐵直接作用脂PUFA-PLs,導(dǎo)致膜損傷和細(xì)胞溶解死亡形式[18]。正常細(xì)胞中,鐵死亡被三條抑制通路調(diào)節(jié)維持正常細(xì)胞代謝:其一,通過Xc-系統(tǒng)入胞胱氨酸出胞谷氨酸,合成谷胱甘肽(glutathione,GSH)合成GPX4,在細(xì)胞膜、線粒體等環(huán)境中催化脂質(zhì)過氧化物并解毒成脂質(zhì)醇,阻止脂質(zhì)過氧化反應(yīng)[19]。其二,鐵抑制蛋白1(ferroptosis suppressor protein 1,FSP1)和輔酶Q10(coenzyme Q10,CoQ,也稱為泛醌-10),能夠還原泛醌為泛醇,捕捉脂質(zhì)過氧自由基,從而抑制脂質(zhì)過氧化和鐵死亡[20]。其三,GTP環(huán)水解酶-1(GTP cyclohydrolase-1,GCH1)及其代謝衍生物四氫生物蝶呤/二氫生物喋呤,四氫蝶呤作為捕獲自由基的抗氧化劑,與CoQ10和PUFA-PLs協(xié)同抑制鐵死亡[21]。在腫瘤細(xì)胞中高水平的鐵死亡不僅會殺死癌細(xì)胞,還會導(dǎo)致組織損傷。但同時(shí)鐵死亡產(chǎn)生的氧化磷脂過載最終抑制細(xì)胞的自噬[22]。

在Ven耐藥的LSC中,呼吸鏈被干擾、脂肪酸氧化及氨基酸代謝受Mcl-1調(diào)節(jié)升高,氨基酸因此被消耗[11],即鐵死亡各抑制通路被阻斷,鐵死亡激活,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞死亡。綜上Mcl-1可能干擾鐵死亡激活,且鐵死亡的脂質(zhì)過氧化可能參與耐藥細(xì)胞的能量支持與細(xì)胞存活,即鐵死亡可能為Ven耐藥的下位靶向點(diǎn)。

3.2 TRAIL誘導(dǎo)的逆轉(zhuǎn)機(jī)制

在細(xì)胞有絲分裂周期與細(xì)胞凋亡的研究發(fā)現(xiàn),在細(xì)胞有絲分裂中期,TRAIL誘導(dǎo)的外在凋亡途徑傳導(dǎo)信號,而Mcl-1調(diào)控的線粒體細(xì)胞凋亡途徑?jīng)Q策細(xì)胞的增殖與存活,并干擾TRAL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑[22-23]。在TRAIL治療其他腫瘤細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn),通過下調(diào)Mcl-1蛋白能夠使對TRAIL耐藥的癌細(xì)胞重新對TRAIL敏感[24]。在其他腫瘤研究中,表明通過Mcl-1泛素化和降解,能增強(qiáng)TRAIL介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[25]。因此通過調(diào)節(jié)Mcl-1來平衡TRAIL誘導(dǎo)的LSC死亡可能成為治療靶點(diǎn)。

4 問題與展望

Ven這一新型靶向藥物用于髓系腫瘤治療,效果顯著,改變了單純化療為主的臨床治療體系。Ven治療產(chǎn)生的耐藥機(jī)制涉及細(xì)胞抗凋亡蛋白的表達(dá)失調(diào),治療中的基因突變,能量代謝的變化等諸多問題。這一新型靶向藥物耐藥產(chǎn)生涉及的機(jī)制復(fù)雜,需從鐵死亡能量代謝,TAIL凋亡通路,以及微環(huán)境蛋白EpHB4調(diào)控耐藥高表達(dá)的Mcl-1蛋白等多角度多機(jī)制的聯(lián)合作用方能有效抑制耐藥現(xiàn)象的產(chǎn)生,提高靶向藥物治療的持續(xù)療效,保障AML患者的長期生存。