廖敏,強(qiáng)曉妍,盛澤娟,彭鵬
(藥捷安康(南京)科技股份有限公司,江蘇 南京 210032)
隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高,越來越多的癌癥在發(fā)生與發(fā)展的較早階段被診斷出來。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)于2021年發(fā)布的數(shù)據(jù)表明,2020年全球新發(fā)癌癥病例約為1 930萬例,癌癥相關(guān)死亡病例近1 000萬例。其中,中國新發(fā)癌癥人數(shù)與癌癥相關(guān)死亡人數(shù)分別為457萬和300萬,分別占全球的23.7%和30.2%[1]。中國新發(fā)癌癥人數(shù)與癌癥相關(guān)死亡人數(shù)均遠(yuǎn)超世界其他國家,成為名副其實(shí)的世界第一“癌癥大國”[2]。因此,抗癌藥物的研發(fā)在中國以及世界其他國家的藥物研發(fā)領(lǐng)域中一直占據(jù)重要地位。
在過去很長一段時(shí)間里,盡管化療藥物不良反應(yīng)十分明顯,但是化療是藥物治療癌癥的唯一有效手段。2001年,隨著首個(gè)小分子靶向抗癌藥物伊馬替尼(imatinib)的成功上市,抗癌藥物的研究正式進(jìn)入了“靶向藥物時(shí)代”。截至目前,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)和中國國家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)批準(zhǔn)的以激酶抑制劑為代表的小分子靶向抗癌藥物超過100個(gè)[3]。但隨著小分子靶向抗癌藥物的廣泛應(yīng)用,腫瘤耐藥現(xiàn)象隨之出現(xiàn)。本文主要對已有小分子靶向抗癌藥物的耐藥機(jī)制進(jìn)行總結(jié),并提出可能的應(yīng)對策略,為新的小分子靶向抗癌藥物的研發(fā)提供一定的參考。
癌癥是一種以異常細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展為特征的疾病,這些異常細(xì)胞不受控制地進(jìn)行分裂并具有滲透和破壞正常身體組織的能力。此外,癌癥通常還具有擴(kuò)散到全身的能力。雖然癌癥自古以來就為人所知,但直到20世紀(jì)中葉,癌癥領(lǐng)域才逐漸取得了一系列重要的研究進(jìn)展。這些進(jìn)展導(dǎo)致癌癥的發(fā)現(xiàn)與治療發(fā)生了重大變化,主要是通過開發(fā)及時(shí)準(zhǔn)確的診斷方法、選擇性手術(shù)治療、放射治療、化療藥物治療和靶向治療等。
在癌癥研究領(lǐng)域具有里程碑意義的事件為Hanahan和Weinberg[4]于2000年在文章中描述了在癌癥發(fā)生、發(fā)展過程中通常獲得的6種“生物學(xué)能力”或“特征”。這些特征分別是持續(xù)的增殖信號、誘導(dǎo)血管生成、逃避生長抑制因子、抵抗細(xì)胞死亡、無限復(fù)制能力以及激活侵襲和轉(zhuǎn)移[4]。隨著人們對癌癥研究的進(jìn)一步深入,Hanahan和Weinberg[5]于2011年在原來6個(gè)特征的基礎(chǔ)上新增了4個(gè)癌癥特征,即能量代謝重編程、免疫逃逸、促腫瘤性炎癥與基因組不穩(wěn)定和突變。其中,促腫瘤性炎癥與基因組不穩(wěn)定和突變屬于“賦能特征”,它們是驅(qū)動腫瘤發(fā)展和其他標(biāo)志獲得的驅(qū)動性因素,也是導(dǎo)致腫瘤異常狀態(tài)的后果[5]。再經(jīng)歷十幾年的發(fā)展,又有一些新的癌癥特征逐漸被發(fā)現(xiàn)與深入研究。因此,2022年,Hanahan[6]發(fā)表了新的綜述性文章,在原來10個(gè)癌癥特征的基礎(chǔ)上又新增了4個(gè)癌癥相關(guān)特征,分別為解鎖表型可塑性、非突變表觀遺傳重編程、衰老細(xì)胞和多態(tài)性的微生物組。其中,非突變表觀遺傳重編程和多態(tài)性的微生物組被定義為“賦能特征”,而解鎖表型可塑性和細(xì)胞衰老為“新興特征”,還需要進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證(見圖1)。
圖1 癌癥的生物學(xué)特征Figure 1 Hallmarks of cancer
以上描述的癌癥的大部分生物學(xué)特征都在臨床前和臨床研究中得到了驗(yàn)證,特別近二十年來針對這些特征的一些靶向抗癌藥物的成功開發(fā)與應(yīng)用,使得這些癌癥的特征成為靶向抗癌藥物研發(fā)的重要理論依據(jù)。隨著靶向抗癌藥物的廣泛應(yīng)用,越來越多的患者出現(xiàn)了耐藥現(xiàn)象,并且其中的耐藥機(jī)制往往與靶向抗癌藥的作用機(jī)制密切相關(guān)。
小分子靶向抗癌藥物的耐藥機(jī)制較為復(fù)雜,從藥物本身的角度來講可以分為原發(fā)性耐藥與繼發(fā)性耐藥,而從癌細(xì)胞對藥物的反應(yīng)角度又可以分為遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制和非遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制。顧名思義,原發(fā)性耐藥即使用藥物對癌癥進(jìn)行初始治療就出現(xiàn)耐藥現(xiàn)象而導(dǎo)致藥物失效,其原因可能為癌細(xì)胞預(yù)先存在藥物靶點(diǎn)突變或癌細(xì)胞對該藥具有快速適應(yīng)能力等。繼發(fā)性耐藥是指初始治療時(shí),癌細(xì)胞對于藥物具有一定的響應(yīng),但隨著治療時(shí)間延長,癌細(xì)胞逐漸對初始治療藥物產(chǎn)生耐受現(xiàn)象或者治愈后的患者復(fù)發(fā)后對初始治療無響應(yīng)等。目前認(rèn)為,繼發(fā)性耐藥的機(jī)制包括藥物外排增加與攝取減少、藥物靶點(diǎn)突變、癌細(xì)胞生存所依賴的信號通路發(fā)生改變和癌細(xì)胞在藥物的應(yīng)激壓力下發(fā)生表型重塑等[7-8]。
遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制指癌細(xì)胞在藥物的作用下,部分癌細(xì)胞為生存而在其基因組層面進(jìn)化出一系列的耐藥機(jī)制而獲得增殖優(yōu)勢,主要表現(xiàn)為靶點(diǎn)發(fā)生變異(包括基因突變、基因擴(kuò)增、基因刪除和染色體轉(zhuǎn)位等)。但也有可能癌細(xì)胞的這些耐藥突變只是隨機(jī)發(fā)生的,由于攜帶這些突變的癌細(xì)胞對藥物具有原發(fā)性耐藥特性而相對于其他癌細(xì)胞具有增殖優(yōu)勢,最終在藥物應(yīng)激壓力條件下逐漸被選擇出來。由此可見,遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制既包括了原發(fā)性耐藥機(jī)制,又包括繼發(fā)性耐藥機(jī)制[9-10]。雖然遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制在小分子靶向抗癌藥中被普遍接受,但越來越多的研究表明,在一些對靶向抗癌藥物耐藥的患者中并沒有檢測到特定基因的突變。于是,非遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制開始受到關(guān)注。目前,已知的非遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制主要表現(xiàn)為癌細(xì)胞在表觀遺傳因素或轉(zhuǎn)錄調(diào)控下發(fā)生細(xì)胞表型重塑,這包括上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化和癌癥干細(xì)胞的出現(xiàn)等。但遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制與非遺傳相關(guān)耐藥機(jī)制之間不是相互獨(dú)立的,而是相互影響的。如哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號可以調(diào)節(jié)靶向抗癌藥物作用后出現(xiàn)的耐藥突變癌細(xì)胞的適應(yīng)性,使得這些突變癌細(xì)胞在藥物應(yīng)激下出現(xiàn)選擇性生長優(yōu)勢,而在沒有藥物存在的條件下,突變細(xì)胞相對于未攜帶相關(guān)突變細(xì)胞反而處于生長劣勢[11]。由此說明,除耐藥相關(guān)突變外,非遺傳相關(guān)選擇因素在癌細(xì)胞最終耐藥的形成中起著至關(guān)重要的作用。
在癌細(xì)胞耐藥產(chǎn)生的過程中,往往是多種耐藥機(jī)制協(xié)同產(chǎn)生作用。因此,在研究與制定克服癌細(xì)胞耐藥的療法前,對癌細(xì)胞耐藥機(jī)制的相對全面了解尤為重要。下面我們將對一些較為常見的小分子靶向抗癌藥物耐藥機(jī)制進(jìn)行簡述,這包括藥物外排增加與攝取減少、藥物靶點(diǎn)突變、信號通路改變、細(xì)胞凋亡異常、細(xì)胞表型重塑和DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)重新激活等。
通過物理機(jī)制來阻斷或限制藥物進(jìn)入作用部位是腫瘤對藥物治療產(chǎn)生耐藥性的最直接機(jī)制之一,這主要包括藥物外排增加和藥物攝取減少。一個(gè)小分子藥物產(chǎn)生藥效一般需要通過細(xì)胞膜(包括胃腸道上皮細(xì)胞膜和靶組織的細(xì)胞膜等),而且還必須避免被細(xì)胞膜上的外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白排到胞外,外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白過度表達(dá)與許多藥物耐藥相關(guān)。ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette,ABC)蛋白,如細(xì)胞膜中存在的多藥耐藥蛋白1(multidrug resistance protein 1,MDR1)或乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistance protein,BCRP)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)多種以化療藥物為代表的小分子藥物的分布、吸收和排泄。這些蛋白質(zhì)充當(dāng)細(xì)胞膜泵,能夠有效地從癌細(xì)胞中去除藥物。因此,這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的過度表達(dá)與許多腫瘤的不良預(yù)后直接相關(guān)[10]。
小分子靶向抗癌藥物相對于傳統(tǒng)化療藥物往往受到外排蛋白影響相對較小,主要是因?yàn)橐恍┬》肿影邢蚩拱┧幬镌谠缙诜肿釉O(shè)計(jì)時(shí)就避免了作為外排蛋白的底物。但也有一些靶向小分子藥物的耐藥機(jī)制與外排蛋白過表達(dá)有關(guān),如對紫杉醇耐藥的卵巢癌細(xì)胞會對聚ADP核糖聚合酶(poly-ADP-ribose polymerase,PARP)抑制劑奧拉帕尼產(chǎn)生交叉耐藥,而這種耐藥的產(chǎn)生正是由于MDR1蛋白在卵巢癌細(xì)胞膜中的過表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)藥物濃度顯著降低[12]。此外,多激酶抑制劑伊馬替尼是MDR1和ATP結(jié)合盒G2(ATP binding cassette subfamily G member 2,ABCG2)的底物,研究表明這些外排蛋白在癌細(xì)胞膜表面的過表達(dá)是癌細(xì)胞對伊馬替尼產(chǎn)生耐藥的重要原因[13]。
腫瘤減少對抗癌藥物分子攝取的能力也被認(rèn)為是一種耐藥機(jī)制,這種機(jī)制也是通過降低細(xì)胞環(huán)境中藥物分子的濃度,進(jìn)而限制其對腫瘤細(xì)胞的抑制作用。最易受這種耐藥機(jī)制影響的藥物分子是以5-氟尿嘧啶和順鉑為代表的化療藥物,這些藥物已被證明是利用溶質(zhì)載體(solute carrier,SLC)等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)環(huán)境。但也有部分小分子靶向抗癌藥物是SLC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的底物,例如SLC蛋白OATP1B3是激酶抑制劑索拉菲尼和吉非替尼的底物,OATP1B3在肝癌細(xì)胞中的低表達(dá)是肝癌細(xì)胞對這類藥物產(chǎn)生耐藥的原因之一[14]。
雖然藥物靶點(diǎn)突變一直被認(rèn)為是癌細(xì)胞對靶向抗癌藥物產(chǎn)生耐藥的重要機(jī)制之一,但關(guān)于這些耐藥突變的來源一直存在爭議。在傳統(tǒng)觀點(diǎn)看來,只有DNA損傷藥物(如化療藥)會造成腫瘤細(xì)胞內(nèi)DNA損傷的累積,而以激酶抑制劑為代表的靶向抗癌藥由于其作用于特定靶點(diǎn),一般很少將靶向抗癌藥與DNA損傷累積聯(lián)系起來。但最新研究表明,前列腺癌、乳腺癌和黑色素瘤等多種癌癥類型的患者在接受如絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(B-Raf protooncogene,serine/threonine kinase,BRAF)、細(xì)胞周期依賴性激酶4/6(cyclin-dependent kinase 4/6,CDK4/6)和表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)抑制劑等非DNA損傷藥物的治療后,這些小分子靶向抗癌藥物無一例外地會造成腫瘤細(xì)胞內(nèi)DNA損傷累積。全基因組測序結(jié)果顯示,與親代細(xì)胞相比,接受靶向抗癌藥物處理的癌細(xì)胞具有更高的單核苷酸位點(diǎn)變異,說明經(jīng)過藥物篩選出來的癌細(xì)胞基因突變頻率更高[11]。
由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸具有不同的形狀、大小和電荷性質(zhì),靶點(diǎn)因耐藥產(chǎn)生氨基酸的突變會直接改變藥物與靶點(diǎn)相互作用的親和力、藥物與靶點(diǎn)結(jié)合口袋的大小等,甚至?xí)淖冋麄€(gè)蛋白質(zhì)的構(gòu)象[8]。如成纖維細(xì)胞生長因子受體2(fibroblast growth factor receptor 2,F(xiàn)GFR2)小分子抑制劑培米替尼(pemigatinib)與ATP競爭性搶奪FGFR2激酶區(qū)域的ATP結(jié)合口袋,從而抑制其激酶活性,主要用于既往接受過治療,攜帶FGFR2融合或重排基因的不可切除的局部晚期或轉(zhuǎn)移性膽管癌患者?;颊咴谧畛鯇ε嗝滋婺峋哂休^好響應(yīng),但隨后會產(chǎn)生抗藥性。為尋找患者對培米替尼耐藥的機(jī)制,研究者們分別對接受培米替尼響應(yīng)后發(fā)生進(jìn)展的8名患者的組織或血液樣本進(jìn)行基因測序分析,鑒定出FGFR2基因中幾個(gè)重復(fù)出現(xiàn)的點(diǎn)突變類型分別是N549K/H、E565A、K659M、L617V以及K641R[15]。除此之外,其他FGFR2抑制劑,如Debio1347和infigratinib等,也被報(bào)道產(chǎn)生類似的多克隆耐藥機(jī)制。不同研究中發(fā)現(xiàn),其中N549、V564、E565、L617、K641和K659位點(diǎn)是出現(xiàn)頻率較高的耐藥點(diǎn)突變[16]。X-ray晶體結(jié)構(gòu)分析顯示,V564作為守門員突變位點(diǎn),由結(jié)構(gòu)較小的纈氨酸變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)較大的苯丙氨酸、異亮氨酸或亮氨酸,致使FGFR抑制劑與靶點(diǎn)結(jié)合的空間位阻增加,藥物和靶點(diǎn)的親和力減弱。除此之外,F(xiàn)GFR2守門員突變以及其他典型耐藥突變位點(diǎn),如N549、K659、E565等,發(fā)生耐藥突變后導(dǎo)致靶蛋白與藥物競爭性底物的親和力增加而使得藥物失效[17]。不同于EGFR等藥物靶點(diǎn)的突變在一個(gè)克隆中往往是單位點(diǎn)突變,相關(guān)藥物設(shè)計(jì)可以直接靶向突變位點(diǎn);而FGFR在單個(gè)克隆中主要表現(xiàn)為多位點(diǎn)突變,直接靶向突變位點(diǎn)的藥物開發(fā)充滿挑戰(zhàn)。
此外,伊馬替尼治療費(fèi)城染色體(breakpoint cluster region-Abelson leukemia virus,BCR-ABL1)陽性慢性粒細(xì)胞白血病時(shí),易出現(xiàn)ABL1 T315I耐藥性突變?!耙吧汀盇BL1的第315位氨基酸由小而親水的蘇氨酸變?yōu)榇蠖H脂的異亮氨酸,致使伊馬替尼與靶點(diǎn)結(jié)合的空間位阻增加,并且藥物與靶點(diǎn)的親和力降低[18]。除了一些突變導(dǎo)致藥物與靶點(diǎn)親和力降低外,還有一些突變會導(dǎo)致靶蛋白與藥物競爭性底物的親和力增加而使得藥物失效。較為典型代表為EGFR T790M“守門人”突變除了對第1代EGFR抑制劑親和力降低外,EGFR T790M與ATP的親和力還會顯著增強(qiáng)[19-20]。
在某些情況下,癌細(xì)胞為了逃避抗癌藥物的殺傷,除了以上描述的藥物靶點(diǎn)發(fā)生突變外,癌細(xì)胞還可以適應(yīng)性地改變其生長所依賴的基因、重新激活靶向的信號通路或激活替代信號通路來獲得生存。這主要包括上游信號的過度激活、下游信號的異常激活和旁路信號的激活[21]。信號通路改變最為典型的案例為EGFR抑制劑及其下游小G蛋白(GTPase Ras,RAS)、RAF原癌基因絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(RAF proto-oncogene serine/threonine-protein kinase,RAF)和絲裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated extracellular signal-regulated kinase,MEK)等靶點(diǎn)抑制劑的耐藥機(jī)制,如癌細(xì)胞對EGFR抑制劑耐藥的主要機(jī)制包括以下幾點(diǎn): 1)EGFR自激活突變或EGFR基因擴(kuò)增導(dǎo)致下游信號重新激活;2)不依賴于EGFR的下游信號自激活,主要包括RAS、RAF、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)等下游信號相關(guān)基因的突變或擴(kuò)增導(dǎo)致細(xì)胞生存信號的持續(xù)激活; 3)以細(xì)胞間質(zhì)表皮轉(zhuǎn)化因子(cellular-mesenchymal to epithelial transition factor,c-MET)、人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)、FGFR、間變性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase,ALK)等為代表的旁路信號相關(guān)基因的突變或擴(kuò)增導(dǎo)致旁路信號的持續(xù)激活[22]。此外,在RAF抑制劑用于治療BRAF突變黑色素瘤后,癌細(xì)胞對RAF抑制劑的耐藥較為常見。其耐藥機(jī)制主要包括神經(jīng)母細(xì)胞瘤RAS病毒致癌基因同系物(NRAS)、MEK和ERK發(fā)生突變導(dǎo)致上游或下游信號異常激活、BRAF的可變剪切與擴(kuò)增致使RAF抑制劑失效、以及絲裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)旁路信號的激活使得癌細(xì)胞重新獲得增殖優(yōu)勢等,以上這些變化均可獨(dú)立驅(qū)動癌細(xì)胞對RAF抑制劑產(chǎn)生耐藥[23]。
細(xì)胞死亡方式主要包括細(xì)胞凋亡、細(xì)胞程序性壞死、細(xì)胞焦亡以及鐵依賴性細(xì)胞死亡等,但在抗癌藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡方式中以細(xì)胞凋亡最為常見[24]。眾所周知,大多數(shù)的抗癌藥物的最終目標(biāo)都是觸發(fā)癌細(xì)胞的選擇性死亡,癌細(xì)胞死亡相關(guān)信號通路的異常會導(dǎo)致癌細(xì)胞對抗癌藥物產(chǎn)生耐藥。
細(xì)胞凋亡作為癌細(xì)胞最主要的死亡方式,主要包括外源性細(xì)胞凋亡和內(nèi)源性細(xì)胞凋亡。外源性細(xì)胞凋亡一般由死亡受體[如腫瘤壞死因子受體1/2(tumor necrosis factor receptor 1/2,TNFR1/2)]接受細(xì)胞死亡信號刺激后產(chǎn)生的一系列由半胱天冬酶8(caspase 8)與caspase 3介導(dǎo)的級聯(lián)反應(yīng),最終細(xì)胞形成凋亡小體被巨噬細(xì)胞清除。而內(nèi)源性細(xì)胞凋亡一般由DNA損傷誘發(fā)的,由B細(xì)胞淋巴瘤(B-cell lymphoma,BCL)家族分子以及下游caspase 9和caspase 3介導(dǎo)的級聯(lián)反應(yīng),最終清除方式與外源性凋亡類似。由于小分子抗癌藥物大多數(shù)都會導(dǎo)致DNA損傷累積,因此,小分子抗癌藥物最終一般通過激活內(nèi)源性凋亡通路清除癌細(xì)胞[25]。由此可見,內(nèi)源性凋亡通路相關(guān)基因的異??赡軙?dǎo)致癌細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生。BCL2作為內(nèi)源性凋亡通路中重要的抗凋亡蛋白,在以血液癌為代表的多種癌癥中高表達(dá),BCL2的表達(dá)上調(diào)也是癌細(xì)胞對多種化療藥物耐藥的原因之一。BCL2抑制劑作為作用于凋亡通路的首個(gè)小分子藥物,在治療慢性淋巴細(xì)胞白血病等多種血液癌中獲得了極大的成功。但隨著BCL2抑制劑的廣泛應(yīng)用,臨床患者也逐漸出現(xiàn)耐藥現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),患者對BCL2抑制劑的耐藥機(jī)制主要包括同家族抗凋亡蛋白BCL-XL和粒細(xì)胞白血病1基因蛋白(myeloid cell leukemia-1,MCL1)的表達(dá)上調(diào)。目前,針對BCL-XL和MCL1的小分子抑制劑尚處在臨床前與臨床研發(fā)中[26]。
細(xì)胞表型重塑,也稱“表型轉(zhuǎn)換”或“細(xì)胞可塑性”,最初是在發(fā)育過程中觀察到的一個(gè)重要生物學(xué)過程,它允許細(xì)胞采用不同的表型以適應(yīng)環(huán)境的變化。在癌癥中,細(xì)胞表型重塑使腫瘤細(xì)胞能夠可逆地轉(zhuǎn)化為獨(dú)立于藥物靶向途徑的其他細(xì)胞類型,導(dǎo)致癌細(xì)胞對抗癌藥物產(chǎn)生耐藥[27]。因此,細(xì)胞表型重塑作為一種非遺傳性耐藥機(jī)制在近些年越來越受到關(guān)注。目前,癌細(xì)胞發(fā)生表型重塑的分子機(jī)制一般認(rèn)為包括內(nèi)源性機(jī)制和外源性機(jī)制。內(nèi)源性機(jī)制表現(xiàn)為表觀修飾的改變和相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)發(fā)生改變,外源性機(jī)制主要為腫瘤微環(huán)境的改變,包括低氧環(huán)境、促腫瘤免疫細(xì)胞的浸潤和促炎因子的釋放等[27]。
研究發(fā)現(xiàn),一名攜帶EGFR突變的非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者用EGFR抑制劑厄洛替尼(erlotinib)治愈后,在18個(gè)月后疾病復(fù)發(fā)。癌組織病理發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)后的癌組織呈現(xiàn)小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC)的特征,包括小細(xì)胞形態(tài)和內(nèi)分泌標(biāo)記物神經(jīng)細(xì)胞粘附分子1(neural cell adhesion molecule 1,NCAM1)和嗜鉻粒蛋白A的陽性免疫染色。這表明NSCLC向SCLC轉(zhuǎn)化與EGFR抑制劑的耐藥密切相關(guān),這也是首個(gè)臨床證據(jù)表明細(xì)胞可塑性可作為癌細(xì)胞逃避靶向抗癌治療的機(jī)制之一[28]。此外,在前列腺癌的治療過程中也出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。前列腺癌患者在經(jīng)歷雄激素剝奪療法(androgen deprivation therapy,ADT)和雄激素受體(androgen receptor,AR)拮抗劑治療后,可誘導(dǎo)前列腺癌由AR依賴的上皮細(xì)胞癌轉(zhuǎn)化為AR非依賴的神經(jīng)內(nèi)分泌型前列腺癌,這有可能是糖皮質(zhì)激素受體的表達(dá)上調(diào)所致[29]。
最新的一項(xiàng)研究中,Chan等[30]在小鼠前列腺上皮細(xì)胞中特異性敲除多個(gè)抑癌基因,包括抑癌蛋白p53基因(tumor protein p53,Trp53)、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤相關(guān)蛋白基因(retinoblastoma-associated protein,Rb1)和磷酸酯酶與張力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homolog,Pten),發(fā)現(xiàn)小鼠逐漸發(fā)展為前列腺癌。并隨著時(shí)間的延長,小鼠前列腺癌細(xì)胞發(fā)生重塑,逐漸由腺癌發(fā)展為神經(jīng)內(nèi)分泌癌,并隨著雄激素的阻斷而加劇。由此表明,前列腺癌細(xì)胞的可塑性是由抑癌基因的喪失驅(qū)動的,并通過雄激素阻斷而加速。在腺癌細(xì)胞譜系演變的過程中,通過單細(xì)胞測序發(fā)現(xiàn),信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)、STAT2、干擾素調(diào)節(jié)因子 7(interferon regulatory factor 7,IRF7)和IRF1等炎性響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子以及Janus激酶(Janus kinase,JAK)/STAT信號通路高度富集。在與細(xì)胞可塑性相關(guān)的基因集中,JAK-STAT和FGFR通路的激活不僅先于形態(tài)變化,而且可通過抗雄激素治療進(jìn)一步富集,這表明JAK-STAT和FGFR信號通路為驅(qū)動前列腺癌細(xì)胞發(fā)生重塑的重要因素之一。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),使用JAK1和JAK2抑制劑可恢復(fù)已發(fā)生細(xì)胞重塑類器官的正常囊性形態(tài),并且JAK和FGFR抑制劑的聯(lián)合治療效果更佳[30]。這些結(jié)果表明,JAK和FGFR的雙重抑制劑可能為去勢抵抗前列腺癌(castration resistant prostate cancer,CRPC)患者提供新的治療策略,以在治療神經(jīng)內(nèi)分泌型前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer,NEPC)狀態(tài)出現(xiàn)之前恢復(fù)其對抗雄激素治療的敏感性或?qū)EPC逆轉(zhuǎn)為抗雄激素敏感的腺癌,用于克服CRPC患者對抗雄激素治療的耐藥。
與以上類似,黑色素瘤對BRAF抑制劑產(chǎn)生耐藥的機(jī)制之一為癌細(xì)胞出現(xiàn)間充質(zhì)樣侵襲性表型或神經(jīng)嵴干細(xì)胞(neural crest stem cells,NCSCs)表型[31]。另外,與癌細(xì)胞的耐藥與轉(zhuǎn)移密切相關(guān)的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)也屬于細(xì)胞表型重塑的范例之一[32]。
自從發(fā)現(xiàn)PARP抑制與乳腺癌易感基因1/2(breast cancer type 1/2 susceptibility protein,BRCA1/2)缺陷癌細(xì)胞之間可以形成合成致死相互作用以來,PARP抑制劑的開發(fā)受到了廣泛關(guān)注,臨床研究證明BRCA1/2突變的乳腺癌和卵巢癌患者可從PARP抑制劑的治療中受益[33]。截至目前,已經(jīng)有多種不同的PARP抑制劑被批準(zhǔn)用于臨床,并且奧拉帕尼已被FDA批準(zhǔn)用于治療攜帶BRCA1/2突變的晚期或轉(zhuǎn)移性HER2陰性乳腺癌患者。然而,正如許多其他抗癌療法一樣,盡管患者最初對PARP抑制劑有很好的響應(yīng),但隨后會有部分患者產(chǎn)生耐藥性。
現(xiàn)有研究表明,PARP抑制劑的耐藥機(jī)制主要有以下3類:1)藥物靶標(biāo)相關(guān)效應(yīng),如藥物外排泵蛋白的上調(diào)或PARP功能相關(guān)蛋白的突變;2)由于突變的BRCA1/2基因發(fā)生回復(fù)突變,使得BRCA1/2功能恢復(fù),從而癌細(xì)胞恢復(fù)同源重組修復(fù)功能;3)DNA末端保護(hù)缺失或復(fù)制叉穩(wěn)定性恢復(fù),如TP53結(jié)合蛋白1(TP53-binding protein 1,53BP1)、端粒相關(guān)蛋白RIF1(telomere-associated protein RIF1,RIF1)等BRCA1抑制復(fù)合物蛋白功能的缺失,導(dǎo)致DNA修復(fù)蛋白RAD51(DNA repair protein RAD51 homolog 1,RAD51)介導(dǎo)的同源重組修復(fù)功能在BRCA1缺失的細(xì)胞中得以恢復(fù)。此外,還有一些非主流的機(jī)制,包括啟動子區(qū)域高甲基化的BRCA1基因去甲基化,使得BRCA1基因恢復(fù)正常表達(dá);非同源末端連接(non homologous end joining,NHEJ)等同源重組非依賴性的修復(fù)機(jī)制在BRCA1/2突變的癌細(xì)胞中占主導(dǎo)等[33-34]。
雖然腫瘤耐藥現(xiàn)象在小分子靶向抗癌藥物中較為常見,但針對其耐藥機(jī)制就有可能設(shè)計(jì)出新的小分子藥物。本文針對目前較為常見的克服小分子靶向抗癌藥物耐藥的策略進(jìn)行歸納,主要包括藥物結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)計(jì)共價(jià)抑制劑、設(shè)計(jì)別構(gòu)抑制劑、藥物聯(lián)用和靶向蛋白水解嵌合體(proteolysis-targeting chimera,PROTAC)等(見表1)。
表1 腫瘤耐藥案例與可能的克服耐藥策略Table 1 Cases of anti-cancer drug resistance and possible strategies to overcome drug resistance
藥物結(jié)構(gòu)優(yōu)化是針對腫瘤耐藥常用的策略之一,也是很多同類最優(yōu)(best in class,BIC)藥物發(fā)現(xiàn)的重要手段之一。該策略尤其適用于靶基因突變導(dǎo)致的腫瘤耐藥,因?yàn)檫@些突變一般通過降低藥物與靶點(diǎn)的親和力而阻止或減少了藥物結(jié)合,可通過分析突變蛋白與小分子共晶結(jié)構(gòu),在原有小分子基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu),從而得到克服突變耐藥的全新小分子化合物[35]。
ALK小分子抑制劑是目前臨床治療ALK融合突變陽性肺癌的首選靶向藥,臨床廣泛應(yīng)用的各種ALK抑制劑正是通過不斷的藥物結(jié)構(gòu)優(yōu)化來克服腫瘤耐藥的。ALK融合突變陽性的NSCLC患者使用第1代ALK抑制劑克唑替尼(crizotinib)進(jìn)行治療的客觀緩解率達(dá)60%,無進(jìn)展生存期為8 ~ 10個(gè)月,并顯著延長患者總生存期。但許多患者在使用克唑替尼治療約1年后出現(xiàn)ALK L1196M“守門人”突變,共晶結(jié)構(gòu)顯示,L1196屬于克唑替尼與ALK蛋白結(jié)合的活性位點(diǎn),該突變直接導(dǎo)致患者對克唑替尼治療產(chǎn)生耐藥[36]。為克服克唑替尼耐藥現(xiàn)象,研究者們設(shè)計(jì)了與克唑替尼有著不同結(jié)合模式的新一代ALK抑制劑色瑞替尼(ceritinib)。雖然色瑞替尼能克服ALK L1196M突變引發(fā)的耐藥,但由于色瑞替尼和克唑替尼的結(jié)合模式部分存在重疊,導(dǎo)致色瑞替尼對新出現(xiàn)的ALK C1156Y突變不敏感[36]。因而,基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的第3代ALK抑制劑勞拉替尼(lorlatinib)應(yīng)運(yùn)而生。相比于前兩代ALK抑制劑,勞拉替尼屬于大環(huán)藥物,分子內(nèi)具有一定的剛性結(jié)構(gòu),與ALK蛋白的活性口袋結(jié)合更為緊密,因而能克服ALK L1196M與C1156Y突變引發(fā)的耐藥。由此可見,盡管以上3代ALK抑制劑都結(jié)合在ALK蛋白的活性位點(diǎn),但它們可以通過利用不同的抑制劑-氨基酸殘基接觸方式來克服耐藥性,從而實(shí)現(xiàn)選擇性和有效性[37]。然而,勞拉替尼對于新出現(xiàn)的ALK-C1156Y-L1198F雙突變不敏感。令人意外的是,第1代ALK抑制劑克唑替尼對ALK-C1156YL1198F雙突變體引發(fā)的耐藥重新敏感[38]。總之,不同ALK抑制劑的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明,設(shè)計(jì)具有不同結(jié)合模式的藥物可以幫助克服靶向治療耐藥。
另一種克服癌細(xì)胞對小分子靶向抗癌藥物耐藥的化學(xué)策略為設(shè)計(jì)共價(jià)抑制劑,共價(jià)鍵相比于氫鍵和疏水相互作用等結(jié)合力更強(qiáng),共價(jià)小分子與靶蛋白的親和力也更高。這種方法主要通過利用靶蛋白活性口袋中的親核氨基酸殘基(如半胱氨酸和賴氨酸)可與小分子抑制劑中的親電基團(tuán)(如丙烯酰胺、α-鹵代羰基和環(huán)氧化物等)形成共價(jià)鍵[35]。
共價(jià)抑制劑最為典型的案例為EGFR抑制劑的設(shè)計(jì)。以吉非替尼(gefitinib)和厄洛替尼為代表的第1代EGFR抑制劑為非共價(jià)抑制劑,對EGFR L858R突變的NSCLC患者有良好的療效。然而,在接受第1代EGFR抑制劑治療8 ~ 14個(gè)月后,約60%的患者會出現(xiàn)T790M突變而產(chǎn)生耐藥性[39]。EGFR T790M突變與ATP的親和力顯著增強(qiáng),而作為ATP競爭性非共價(jià)抑制劑的吉非替尼等與EGFR T790M的親和力明顯不足以與ATP競爭而導(dǎo)致治療失效。而共晶結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),在EGFR與ATP結(jié)合位點(diǎn)的入口處含有C797半胱氨酸殘基,與C797共價(jià)結(jié)合的小分子化合物可有效地阻斷EGFR T790M的激酶活性。基于此策略,第2代共價(jià)抑制劑如阿法替尼(afatinib)和達(dá)克替尼(dacomitinib)等應(yīng)運(yùn)而生,用于治療EGFR L858R和T790M雙突變耐藥的NSCLC患者[40]。但由于第2代共價(jià)抑制劑對于EGFR野生型(wild type,WT)沒有選擇性,因此會產(chǎn)生較強(qiáng)的不良反應(yīng)。為減輕這種不良反應(yīng),第3代以奧西替尼(osimertinib)為代表的EGFR共價(jià)抑制劑誕生,奧西替尼通過與EGFR T790M的甲硫氨酸側(cè)鏈之間形成相互作用而減少由于抑制非癌細(xì)胞中的WT EGFR而導(dǎo)致的不良反應(yīng)[41]。這些研究表明,利用靶蛋白活性位點(diǎn)中的半胱氨酸殘基來設(shè)計(jì)共價(jià)抑制劑是可行的,并可以克服小分子靶向抗癌藥物耐藥。
大多數(shù)已批準(zhǔn)的與尚處于臨床前開發(fā)階段的小分子激酶抑制劑為靶向激酶ATP結(jié)合口袋的ATP競爭性抑制劑,根據(jù)激酶激活環(huán)起始處高度保守的天冬氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸(aspartic acidphenylalanine-glycine,DFG)結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象,分為Ⅰ型和Ⅱ型抑制劑。Ⅰ型抑制劑(如吉非替尼)以“DFG-in”構(gòu)象形式結(jié)合在活性激酶的ATP結(jié)合口袋中;Ⅱ型抑制劑(如伊馬替尼)結(jié)合在ATP口袋的鉸鏈區(qū)和一個(gè)不太保守的變構(gòu)區(qū),以穩(wěn)定無活性形式的激酶[8]。然而,由于ATP結(jié)合口袋在不同激酶之間具有一定的保守性,使得高選擇性激酶抑制劑的開發(fā)具有挑戰(zhàn)性。此外,小分子激酶抑制劑耐藥相關(guān)突變主要發(fā)生在ATP結(jié)合口袋內(nèi),導(dǎo)致患者在使用這類激酶抑制劑后一部分人因產(chǎn)生耐藥而治療失敗。因此,靶向ATP結(jié)合口袋外的激酶變構(gòu)口袋既可以提高激酶抑制劑的選擇性,又可以克服當(dāng)前ATP競爭性激酶抑制劑耐藥問題。隨著美國FDA于2013年批準(zhǔn)了首個(gè)小分子別構(gòu)抑制劑曲美替尼(trametinib),一系列高選擇性和強(qiáng)有效性的小分子別構(gòu)抑制劑處于臨床前和臨床研究狀態(tài)[42]。
靶向ABL1激酶的ATP競爭性抑制劑伊馬替尼在患者中容易出現(xiàn)ABL1 T315I“守門人”突變而導(dǎo)致腫瘤耐藥。靶向ABL1激酶別構(gòu)位點(diǎn)肉豆蔻酸口袋的抑制劑阿西米尼(asciminib)可以有效地阻斷ABL1 T315I突變激酶活性,克服腫瘤對ATP競爭性抑制劑伊馬替尼等產(chǎn)生的耐藥性[43]。因此,針對目標(biāo)蛋白上的“別構(gòu)口袋”來替代“正構(gòu)口袋”是克服腫瘤耐藥性的有效策略之一。
藥物聯(lián)用是臨床解決因信號通路改變等引發(fā)的耐藥常用的策略之一,特別是癌癥的治療,單一藥物往往很難達(dá)到預(yù)期的療效,一般由標(biāo)準(zhǔn)治療(standard of care,SOC)與新的療法相結(jié)合。藥物聯(lián)用不但能克服單藥耐藥,還能增強(qiáng)藥物的總體療效。臨床常見抗腫瘤藥物的聯(lián)用包括不同作用機(jī)制的靶向抗癌藥物的聯(lián)用、靶向抗癌藥物與化療藥物的聯(lián)用、靶向抗癌藥與抗腫瘤免疫藥物的聯(lián)用和抗腫瘤免疫藥物與化療藥物的聯(lián)用等[44]。
鉑類化療藥與PARP抑制劑聯(lián)用治療BRCA1/2突變的卵巢癌或乳腺癌已經(jīng)獲批臨床試驗(yàn),并初步取得了較好的療效。一方面,PARP抑制劑能抑制DNA損傷修復(fù);另一方面,鉑類化療藥不斷造成癌細(xì)胞DNA損傷。只有BRCA1/2突變的腫瘤細(xì)胞存在同源重組修復(fù)缺陷而不能修復(fù)損傷的DNA,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡,而正常細(xì)胞受到的影響相對較小。因此,PARP抑制劑與鉑類化療藥的聯(lián)用可以起到協(xié)同作用效果[45]。此外,同一靶點(diǎn)不同結(jié)合模式的藥物聯(lián)用也可以有效解決藥物耐藥問題,比如BCR-ABL1激酶與ATP結(jié)合的活性位點(diǎn)抑制劑達(dá)沙替尼(dasatinib)與變構(gòu)抑制劑阿西米尼聯(lián)合應(yīng)用可顯著克服達(dá)沙替尼的耐藥問題,甚至能達(dá)到腫瘤的消退[46]。
第1代AR信號通路抑制劑主要為ADTs,前列腺癌細(xì)胞在失去雄激素的刺激后,腫瘤生長速度顯著減慢,甚至腫瘤縮小。但很大一部分在初期對ADTs有響應(yīng)的患者卻出現(xiàn)耐藥,發(fā)展為CRPC,疾病快速發(fā)生進(jìn)展。通過對CRPC患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),對ADTs耐藥的機(jī)制主要包括AR的擴(kuò)增、AR突變后自激活和雄激素生物合成發(fā)生改變等。因此,針對AR和雄激素生物合成途徑的第2代AR信號抑制劑誕生,典型代表為蒽扎魯胺和阿比特龍。研究顯示,AR抑制劑聯(lián)合ADTs治療雄激素敏感前列腺癌(hormone-sensitive prostate cancer,HSPC)和CRPC均能夠有效降低患者的疾病進(jìn)展或死亡風(fēng)險(xiǎn),延長患者總生存期。
此外,針對新出現(xiàn)的耐藥靶點(diǎn)設(shè)計(jì)多靶點(diǎn)抑制劑也屬于廣義的藥物聯(lián)用。近些年來,CDK4/6抑制劑在治療晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌等方面取得了突破性進(jìn)展,但隨著藥物在臨床的廣泛應(yīng)用,腫瘤耐藥現(xiàn)象隨之而來。為研究患者對CDK4/6抑制劑的耐藥機(jī)制,研究者們通過臨床前模型和對臨床樣本的轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),臨床患者對CDK4/6抑制劑的耐藥主要由MYC原癌基因蛋白(MYCproto-oncogene protein,MYC)、細(xì)胞周期素E1(G1/S-specific cyclin-E1,CCNE1)和CDK2的激活引發(fā)。由此可見,CDK4/6抑制劑與CDK2抑制劑的聯(lián)用可能克服患者對CDK4/6抑制劑的耐藥。基于此,輝瑞公司研發(fā)了一種可口服的CDK2/4/6小分子抑制劑PF3600,PF3600是目前已知的首個(gè)處在臨床階段的CDK2/4/6小分子抑制劑,為克服CDK4/6抑制劑耐藥提供了新思路[47]。
藥物聯(lián)用策略除了能克服腫瘤耐藥與增強(qiáng)藥物療效外,還可以減少臨床試驗(yàn)入組患者的數(shù)量,顯著降低藥物研發(fā)的費(fèi)用。
PROTAC是一種特異的雙功能分子,分子的一端(binder)連接靶蛋白,另一端(binder)連接E3連接酶,中間由合適的Linker相連。PROTAC分子同時(shí)結(jié)合靶蛋白和E3連接酶,形成三元復(fù)合物結(jié)構(gòu),E3連接酶對靶蛋白進(jìn)行泛素化修飾,泛素化的蛋白被細(xì)胞內(nèi)的泛素蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system,UPS)中的26S識別并降解,從而實(shí)現(xiàn)靶向降解目標(biāo)蛋白。傳統(tǒng)的小分子藥物可能需要較高的藥物濃度才能有效阻斷目標(biāo)蛋白的活性,而PROTAC分子隨著泛素化蛋白質(zhì)的降解得到釋放后可以被重復(fù)利用,因此,PROTAC分子發(fā)揮作用的藥物濃度較低。此外,與傳統(tǒng)可逆抑制相比,靶向降解對靶蛋白的持續(xù)阻斷時(shí)間更長,因?yàn)楸唤到獾牡鞍仔枰ㄟ^重新合成來恢復(fù)[48]。也正是因?yàn)镻ROTAC分子具有以上特點(diǎn),PROTAC技術(shù)尤其適合用于解決由于靶基因突變或擴(kuò)增引發(fā)的耐藥。
雖然目前還沒有PROTAC藥物上市,但已經(jīng)有近百個(gè)PROTAC分子處在臨床開發(fā)階段,主要針對的靶點(diǎn)包括AR、雌激素受體(estrogen receptor,ER)、布魯頓激酶(Bruton tyrosine kinase,BTK)和溴結(jié)構(gòu)域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)等。其中,最引人注目的是由Arvinas公司基于PROTAC技術(shù)開發(fā)的處于臨床階段的AR蛋白降解劑ARV-110,主要適應(yīng)證為轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer,mCRPC)。根據(jù)Arvinas公司已報(bào)道的數(shù)據(jù)來看,ARV-110對AR野生型和攜帶AR T878或H875突變亞群患者均有較強(qiáng)的響應(yīng),患者前列腺特異性抗原(prostate-specific antigen,PSA)水平均有不同程度的降低。尤其是ARV-110對攜帶AR T878或H875突變患者的療效得到了廣泛關(guān)注,ARV-110克服了前列腺癌患者對AR抑制劑耐藥的問題[49]。
目前,BTK抑制劑以共價(jià)抑制劑為主,但隨著BTK C481S突變的出現(xiàn),BTK共價(jià)抑制劑如依魯替尼與之結(jié)合能力顯著降低,從而導(dǎo)致BTK C481S突變攜帶患者對BTK共價(jià)抑制劑耐藥。而PROTAC技術(shù)本身不需要binder與靶蛋白之間有特別強(qiáng)的親和力,事實(shí)也證明,以依魯替尼為binder的PROTAC分子雖然與BTK C481S的結(jié)合力較弱,但可誘導(dǎo)BTK蛋白的強(qiáng)烈降解[50]。
本文概述了目前小分子靶向抗癌藥常見的6種耐藥機(jī)制和6種克服腫瘤耐藥的策略,除此以外,還有一些其他的耐藥機(jī)制與解決耐藥的策略沒有一一列出。比如,文獻(xiàn)還報(bào)道了其他耐藥機(jī)制,包括表觀遺傳改變、藥物代謝失活和染色體外環(huán)狀DNA(extrachromosomal DNA,ecDNA)等[10]。其中表觀遺傳改變在細(xì)胞表型重塑中涉及到,在此不單獨(dú)將其列出。而如今很多小分子靶向抗癌藥物在前期藥物分子設(shè)計(jì)時(shí),為了增加小分子在體內(nèi)的暴露量以及避免藥物藥物相互作用,一般會避免選擇主要的藥物代謝酶[如細(xì)胞色素P450 3A4酶(cytochrome P450 3A4,CYP3A4)]的底物作為候選小分子進(jìn)入臨床開發(fā)。因此,因藥物代謝失活導(dǎo)致的耐藥在小分子靶向抗癌藥中相對于化療藥物更為少見。而ecDNA作為腫瘤的耐藥機(jī)制之一是近些年的研究熱點(diǎn),但由于其具體機(jī)制尚不清楚,需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行驗(yàn)證。還有一些其他克服腫瘤耐藥的策略,包括設(shè)計(jì)抗體藥物和抗體偶聯(lián)藥物(antibodydrug conjugates,ADCs)等。也有一些研究者利用合成致死策略對一些耐藥突變基因進(jìn)行合成致死基因篩選,然后針對致死基因開發(fā)新的靶向抑制劑達(dá)到克服耐藥的目的。但由于利用合成致死策略克服腫瘤耐藥目前大部分處在早期研究階段,需要更多的臨床數(shù)據(jù)來驗(yàn)證,因此,暫時(shí)不將其作為一個(gè)克服腫瘤耐藥策略單獨(dú)列出。最后,隨著近些年人工智能(artificial intelligence,AI)的快速發(fā)展,越來越多研究機(jī)構(gòu)和公司利用AI進(jìn)行藥物研發(fā)。未來AI也許可以提前預(yù)測小分子靶向抗癌藥可能的耐藥機(jī)制,并給出對應(yīng)克服耐藥的策略,AI在制藥與克服腫瘤耐藥領(lǐng)域的前景將十分值得期待。
“一個(gè)藥物,一個(gè)靶點(diǎn),一種疾病”(one-drug one-target one-disease)這個(gè)概念在過去20年取得了巨大的成果,是腫瘤靶向治療或精準(zhǔn)治療的基礎(chǔ)。隨著我們對腫瘤耐藥機(jī)制研究的深入,發(fā)現(xiàn)除了一部分腫瘤是因?yàn)榘悬c(diǎn)本身的獲得性耐藥以外,很大一部分的腫瘤耐藥相關(guān)機(jī)制與最初藥物針對的靶點(diǎn)無關(guān),比如旁路信號激活和腫瘤微環(huán)境改變等。因此,為實(shí)現(xiàn)治愈腫瘤的目標(biāo),我們需要在綜合考慮腫瘤的生理、病理、藥理以及腫瘤微環(huán)境等相關(guān)腫瘤生物學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,選擇最優(yōu)的靶點(diǎn)與療法。
針對藥物靶點(diǎn)本身發(fā)生突變的腫瘤耐藥,已有較多的經(jīng)驗(yàn)針對耐藥開發(fā)出新一代克服耐藥分子的策略,如基于耐藥相關(guān)突變蛋白與小分子的共晶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)克服耐藥的分子、設(shè)計(jì)變構(gòu)抑制劑和PROTAC等。但并非所有類型的耐藥靶點(diǎn)都值得作為一個(gè)新的靶點(diǎn)進(jìn)行藥物開發(fā),有些耐藥人群可能對于針對同一靶點(diǎn)的前一代或前幾代藥物重新變得敏感。而與藥物靶點(diǎn)自身無關(guān)的腫瘤耐藥,往往可以通過藥物聯(lián)用的策略克服腫瘤耐藥。因此,針對腫瘤耐藥的藥物研發(fā)需要在充分考慮未被滿足的臨床需求的前提下,將臨床前研究與臨床研究密切結(jié)合,通過臨床前研究探索臨床潛在的細(xì)分人群,這將會顯著提高藥物研發(fā)的成功率以及降低藥物的研發(fā)成本。
無論哪種藥物治療方式,換一個(gè)角度來看,都可以認(rèn)為是對腫瘤施加的一種選擇性壓力,在這個(gè)壓力下產(chǎn)生的耐藥,也可以認(rèn)為是在選擇壓力下的一種進(jìn)化。腫瘤治療可以分為“硬治療”和“軟治療”?!坝仓委煛本褪悄苤苯託⑺滥[瘤細(xì)胞的治療方式,具有見效快的特點(diǎn),但腫瘤太狡猾,很快就穿上了“防彈衣”,使得“硬治療”變得無效而產(chǎn)生腫瘤耐藥。而“軟治療”不直接殺傷腫瘤細(xì)胞,但是可以束縛住腫瘤的“雙手”,讓他穿不上“防彈衣”。所以要軟硬兼施,才能取得更好的療效。比如應(yīng)用二代抗雄激素藥物治療的CRPC患者雖然在初期具有較好的療效,但有一部分患者會通過表型重塑的耐藥機(jī)制由AR抑制劑敏感的CRPC轉(zhuǎn)化為AR抑制劑不敏感的神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌,使得AR抑制劑失效。針對AR抑制劑不敏感的神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌的治療策略除了針對神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌本身的一些生物學(xué)特征外,還可以通過“軟治療”的方式將神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌逆轉(zhuǎn)為AR抑制劑敏感的CRPC。在此基礎(chǔ)上,聯(lián)合應(yīng)用AR抑制劑將可能克服由于前列腺癌細(xì)胞發(fā)生表型重塑引發(fā)的耐藥。
綜上所述,針對腫瘤耐藥靶點(diǎn)的藥物研發(fā)任重道遠(yuǎn),在發(fā)掘出具有未滿足臨床需求的耐藥靶點(diǎn)的基礎(chǔ)上,充分研究與理解耐藥靶點(diǎn)相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制,采取切實(shí)有效的應(yīng)對策略,將有利于提高藥物研發(fā)的成功率。