靶向藥物：基於細胞周期阻滯的腫瘤靶向治療——CDK4/6抑制劑

靶向治療（圖片來源：cancersymptoms）

靶向治療，是大家耳熟能詳的一種治療方法，也是藥物治療癌症的主要方式之一。與合成致死（合成致死：從概念驗證到PARP抑制劑的上市）不同，靶向治療面向的是細胞分子水平：針對已經明確的致癌位點（該位點可以是腫瘤細胞內部的一個蛋白分子，也可以是一個基因片段）設計相應的靶向藥物，藥物進入體內會選擇致癌位點相結合并發生作用，使腫瘤細胞特異性死亡，而不會波及正常組織細胞，最終實現對不同患者和疾病的精準治療並取得最佳治療效果。

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細胞周期

細胞周期及其相關調控一直是腫瘤研究的熱點，2001年諾貝爾生理學或醫學獎頒發給發現細胞周期關鍵調節因子的三位科學家，更是對這一研究熱點的肯定。

細胞周期及CDK對細胞周期的影響階段

（圖片來源：g1therapeutics.com）

細胞周期是指細胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結束所經歷的全過程，分為間期與分裂期兩個階段。20多年前，學者們在研究過程中便發現了哺乳動物細胞中與細胞周期相關的蛋白CyclinD、CDK4、CDK6和P16INK4，它們通過Rb依賴的相關通路使細胞周期進入S期（DNA合成期）。細胞周期蛋白依賴性激酶CDK4/6是細胞周期的關鍵調節因子，可調節細胞由G1期（DNA合成前期）向S期（DNA合成期）轉換。很多腫瘤中都存在「CyclinD-CDK4/6-INK4-Rb」 通路異常，而這條通路的改變，加速了G1期進程，使得腫瘤細胞增殖加快而獲得生存優勢。

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CDK4/6

細胞周期蛋白依賴性激酶（Cyclin-dependent kinase, CDK）是一類絲氨酸（Ser）/蘇氨酸（Thr）激酶。作為細胞內重要的信號轉導分子，CDK和周期素（Cyclin）形成的CDK-Cyclin複合物，參與細胞的生長、增殖、休眠或者進入凋亡。細胞周期的過程中，Cyclins周期性連續的表達和降解，並結合到由它們瞬時活化的CDK上，通過CDK的催化活性，使不同底物磷酸化，實現對細胞周期不同時相的推進和轉化作用。

CDK家族目前已發現20個左右的成員，Cyclin則分為A-L，不同的CDK連接到不同的Cyclin上。其中，CyclinD家族（CyclinD1，D2，D3），在G1期開始表達，結合并激活CDK4和CDK6，形成CDK4/6-CyclinD複合物，使包括視網膜母細胞瘤蛋白（Retinoblastomaprotein, Rb）在內的一系列底物磷酸化。Rb磷酸化後釋放與其結合并被其抑制的蛋白，主要是轉錄因子E2F等，E2F激活並轉錄細胞進入S期所必須的蛋白。CDK-Cyclin還被CDK激酶抑制蛋白（Cyclin-kinase inhibitors，CKIs)負調控。CKIs主要抑制CDK4和CDK6的活性。

CDK4/6（圖片來源：Lilly Oncology）

CDK4/6的特異性激活與一些腫瘤的增殖密切相關，大約80%的人類腫瘤中有Rb，CyclinD–CDK4/6–INK4–Rb通路異常。表現為：

P16INK4a基因缺失，點突變，或者DNA甲基化導致的P16INK4a失活；

CDK4基因擴增或者點突變（R24C），失去和P16INK4a結合能力；

Cyclin D1因基因重排或者基因擴增而過度表達。

這條通路的改變，加速了G1期進程，使得腫瘤細胞增殖加快而獲得生存優勢。因此，對這條通路的干預成為一種治療策略，CDK4/6因此成為抗腫瘤的靶點之一。 CDK4/6作為抗腫瘤靶點的優勢在於：

雖然大多數增殖的細胞依賴CDK2或者CDK4/6增殖，但選擇性CDK4/6抑制劑不表現出「泛CDK抑制劑」的細胞毒性，如骨髓抑制和腸道反應。

臨床前實驗表明，如果細胞Cyclin D水平升高或者P16INK4a失活，能夠增加細胞對藥物的敏感性。

腫瘤通常被認為是由一群增殖異常活躍的細胞所構成。在腫瘤細胞中，Cyclin 過表達或過度活化、 CDKI 活性被抑制、上游分裂信號持續激活都會引起 CDK 的活性改變。CDK 活性失調會直接或間接引起細胞增殖失控、基因組不穩定（DNA 突變增加，染色體缺失等）和染色體不穩定（染色體數目變化）等，促進腫瘤的發生髮展。由於 CDK 活性為細胞分裂所必需，而在腫瘤細胞中又常有 CDK 活性增強，因此長期以來， CDK被認為是抗腫瘤及其他增殖失調疾病的較好靶點。目前已有2個CDK4/6抑制劑上市用於抗腫瘤治療，另有數十個 CDK 抑制劑正進行臨床或臨床前研究。

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關於CDK4/6抑制劑

CDK4/6 抑制劑是 CDK 類抑制劑中研發進展最快的一類，通過闡明CDK4/6的作用機制，特別是聯合有絲分裂原激活蛋白激酶信號轉導機制，科學家們證實了CDK4/6抑制劑在治療癌症上具有重要價值。

CDK4/6 抑制劑通過與CDK4/6的底物ATP競爭性結合從而抑制其活性。因此，CDK4/6抑制劑的結構多為平面雜芳烴，由雜環家族組成或衍生而來，也有的來源於天然產物。截至目前，已有兩個該類抑制劑被美國FDA批准進入臨床使用，分別是Pfizer公司開發的Palbociclib和Novartis公司開發的Ribociclib（具體介紹見後文），此外，還有近20個CDK4/6抑制劑處於臨床研究階段。

CDK4/6抑制劑可能的聯合療法機理（圖片來源：Nature）

Flavopiridol、Roscovitine等屬於第1代CDK抑制劑，這些抑制劑均模擬ATP結構以結合到CDK蛋白的底物結合口袋而發揮抑制作用。由於不同CDK之間底物結合口袋附近的氨基酸序列高度保守，因此這類CDK抑制劑缺乏選擇性，因而在臨床使用中發現其毒副作用較大。CDK抑制劑的後續研發傾向於提高CDK的選擇性以期減少其毒副作用。第2代CDK抑制劑的選擇性和抗腫瘤活性均更好，其中上市的Ribociclib和Palbociclib均是2代CDK抑制劑。

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CDK4/6抑制劑和乳腺癌

在許多癌症中，不受控制的細胞生長是由於CDK4和CDK6信號傳導的增加而導致細胞周期調控喪失。CDK4/6抑制劑，旨在通過特異性抑制細胞周期蛋白依賴性激酶CDK4和CDK6來阻斷癌細胞的生長，並且在無細胞酶檢測中對細胞周期蛋白D1（Cyclin D1）和CDK4最具活性。在乳腺癌中，Cyclin D1/CDK4已被顯示可促進視網膜母細胞瘤蛋白（Rb）的磷酸化、細胞增殖和腫瘤生長。在激素受體陽性乳腺癌細胞系中，由CDK4/6介導的持續性靶向抑制使得Rb的磷酸化降低，並且誘導細胞周期停滯。

乳腺癌（圖片來源：medscape.com）

2016年，Statista的一份統計報告預測了2020年全球最暢銷的十種抗癌藥，其中包括了輝瑞研發的用於乳腺癌治療的口服細胞周期蛋白依賴性激酶4/6抑制劑Palbociclib(Ibrance)，預計2020年銷售額將達47.22億美元。CDK4/6是細胞周期的關鍵調節因子，在G1期到S期的過渡中發揮了關鍵的作用。CDK4/6在許多癌症中均過度活躍，導致細胞增殖失控。據悉，Palbociclib是第一個獲得FDA批准的CDK4/6抑制劑，能夠選擇性抑制CDK4/6，恢復細胞周期控制，阻斷腫瘤細胞增殖。Nature Reviews Clinical Oncology曾發表了題為「Treating cancer with selective CDK4/6 inhibitors」的綜述文章。文章指出，由細胞周期調節異常及細胞周期蛋白依賴性激酶激活介導的細胞增殖失調是癌症中關鍵的病理過程。1代非選擇性CDK抑制劑由於其較高的毒性風險以及治療效果不佳在臨床應用中受到了阻礙。新一代選擇性CDK4/6抑制劑的出現改善了對一些腫瘤類型的治療效果，並且具體更少的副作用。其中，Palbociclib治療晚期雌激素受體陽性乳腺癌的關鍵三期試驗結果表明，患者無進展生存期取得了實質性的改善。在這一綜述中，作者們討論了靶向CDK4/6的生物學原理，回顧了已有的可用臨床證據，討論了優化此類藥物臨床應用所面臨的挑戰。「Targeting CDK4/6 in cancer」板塊主要介紹了典型及非典型CDK4/6 與 G1–S期轉換等內容。CDK4/6抑制療法合適目標群體的選擇依賴於對CDK4/6驅動G1-to-S轉換的腫瘤類型的鑒定。在這一類型的癌症中，CDK4/6被抑制後產生的影響不能被其它CDKs的活性「挽救」。

Statista 預測2020年抗癌藥物top10

其中Palbociclib(Ibrance)在第七位（圖片來源：igeahub.com）

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已上市或在臨床中的CDK4/6抑制劑

Palbociclib(Ibrance)

Palbociclib是Pfizer公司研發的一種口服靶向性製劑，能夠選擇性抑制CDK4/6的活性來靶向腫瘤細胞並恢復細胞周期控制，阻斷腫瘤細胞增殖。它於2013年4月獲得了FDA關於其治療晚期或轉移性雌激素受體陽性/人表皮生長因子受體2陰性（ER+/HER2-）乳腺癌的突破性療法認定，2015年2月更獲批成為乳腺癌一線治療的靶向用藥，成為全球首個上市的CDK4/6抑制劑。研究數據表明，在既往未接受過系統治療以控制晚期病情ER+/HER2-的絕經後晚期乳腺癌患者的治療中，Palbociclib/Letrozole（芳香化酶抑制劑來曲唑）的聯合用藥與標準療法Letrozole單一用藥相比，疾病無進展生存期（PFS）取得了統計學意義的顯著延長（20.2個月 vs 10.2個月），而且耐受性和安全性良好，達到了研究的主要終點。細胞周期阻滯相關靶向療法的上市為乳腺癌的臨床治療帶來了重大進步。另外，為了證明Palbociclib介導的CDK4/6抑制劑的藥效學影響，目前也已在套細胞淋巴瘤（MCL）患者以及RB陽性/CDK4擴增的高分化肉瘤或低分化脂肪肉瘤患者中進行了該類療法的試點研究和評估，希望能獲得更廣泛的臨床治療應用和潛能。

今年二月，FDA進一步批准Ibrance擴展到這類患者的二線用藥，即和氟維司群的聯合療法治療對內分泌治療後疾病進展的婦女。HER2陰性、HR陽性的患者是絕經乳腺癌患者的主要類型（約佔60%），Ibrance作為原研首創藥物，在商業上非常成功，上市第一年（2015年）的銷售額就達到7.23億美元，2016年，Ibrance的銷售額已經達到21.35億美元。包括Leerink Partners、JP Morgan在內的多個機構預測Ibrance的銷售峰值將高達40至50億美元。

Palbociclib(Ibrance)（圖片來源： voiceobserver.com）

Ribociclib（Kisqali）

2017年3月13日，美國FDA批准了Novartis公司新葯Ribociclib（Kisqali）與芳香酶抑制劑Letrozole聯合作為初始內分泌類治療方案，用於絕經後HR+/HER2-的晚期或轉移性乳腺癌女性患者。諾華申報Ribociclib上市的數據主要來自MONALEESA-2的隨機、雙盲、安慰劑對照的III期臨床試驗。這個臨床試驗有668位激素受體陽性（HR+）和人表皮生長因子受體2陰性（HER2-）的絕經後婦女患者參加，一級實驗終點是無進展生存期（PFS），次要終點有總生存期（OS）、客觀應答率（ORR）、生活質量、安全性和耐受性。2016年5月，一個獨立數據監測委員會按照預定計劃對MONALEESA-2進行了中期數據分析發現，Ribociclib/Letrozole聯合用藥組和安慰劑對照組相比顯著改善無進展生存期（PFS）因而試驗被提前終止。同年8月，Ribociclib獲得FDA的突破性藥物認定。

Ribociclib和Palbociclib在結構上很相像，抑制CDK4和CDK6的活性以及對其它CDK的選擇性也高度接近，而且到目前為止臨床上也未觀察到任何區別。這兩個藥物都獲得FDA的突破性藥物認定，也都因明顯延長患者的無進展生存期而臨床試驗被提前終止，中期分析顯示總生存率也都未改善。因為Ribociclib在美國申報和Palbociclib相同的適應症，但至少晚2年上市，故一些機構預計其銷售遠遠低於Palbociclib。Ribociclib即使順利上市在2017年的銷售額大約只有1億美元，雖然2018年的銷售有望達到5.1億美元，但之後隨著禮來Abemaciclib的上市銷售可能還會下滑，至2022年銷售額大約在3.5億美元左右。

Ribociclib (Kisqali)（圖片來源： multivu.com）

Abemaciclib

近日，Eli Lilly 公司宣布3期MONARCH 2研究結果顯示，與Fulvestrant單葯相比較，CDK4/6抑制劑Abemaciclib聯合Fulvestrant治療顯著改善激素受體陽性／人類表皮生長因子受體2陰性（HR+/HER2-）晚期乳腺癌婦女患者的無進展生存期（PFS:開始對腫瘤進行治療到腫瘤出現繼發性生長的時間跨度）（16.4個月v9.3個月安慰組），這些病人在經內分泌治療後複發或疾病進展。這些積極數據於2017年美國臨床腫瘤學會（ASCO）年會上得以公布，並且同時在《Journal of Clinical Oncology》雜誌上發表。

2015年，美國FDA根據禮來公司1期階段試驗JPBA的乳腺癌隊列擴展數據，為Abemaciclib頒發了突破性療法認定。JPBA研究了Abemaciclib在晚期或轉移性乳腺癌婦女患者中的療效和安全性。除了在目前的MONARCH臨床試驗評估Abemaciclib治療乳腺癌外，還有一項涉及Abemaciclib治療肺癌的3期試驗也在進行之中。

全球3期雙盲MONARCH 2研究在晚期（局限性複發或轉移）乳腺癌患者中評估Abemaciclib與Fulvestrant聯合的療效和安全性。669例意向治療患者人群被隨機分組，以連續給藥方案每天兩次口服Abemaciclib或安慰劑，以其獲批的劑量和時間表組合給予Fulvestrant，直至疾病進展。參加研究的患者一般在接受內分泌治療後疾病進展。接受轉移性化療的患者無資格參加該研究。MONARCH 2的主要終點是PFS。

用Abemaciclib加Fulvestrant治療的患者實現了48.1％的客觀緩解率（ORR）（3.5％完全緩解[CR]），而僅用Fulvestrant治療的患者為21.3％（0％CR）。此外，與單獨使用Fulvestrant相比較，Abemaciclib聯合Fulvestrant治療引起更大程度的腫瘤縮小。

「我們MONARCH臨床開發計劃的目標不是簡單重複先前研究，而是在CDK4和6抑制療法領域進一步創新，並推動處於任何疾病階段患者的潛在治療方案。」Lilly Oncology的全球發展與醫療事業高級副總裁Levi Garraway博士說道：「從MONARCH1中觀察到的單葯活性到今天共享MONARCH2的重要結果，以及我們正在進行的3期階段研究。這一切表明我們致力於與醫生合作，為乳腺癌患者提供革命性創新治療手段。"

Eli Lilly（圖片來源： dddmag.com）

Ibrance、Kisqali、Abemaciclib均為口服靶向性CDK4/6抑制劑，能夠選擇性抑制細胞周期蛋白依賴性激酶4/6（CDK4/6），恢復細胞周期控制，阻斷腫瘤細胞增殖。細胞周期失控是癌症的一個標誌性特徵，CDK4/6在許多癌症中均過度活躍，導致細胞增殖失控。CDK4/6是細胞周期的關鍵調節因子，能夠觸發細胞周期從生長期（G1期）向DNA複製期（S1期）轉變。在雌激素受體陽性（ER+）乳腺癌中，CDK4/6的過度活躍非常頻繁，而CDK4/6是ER信號的關鍵下游靶標。臨床前數據表明，CDK4/6和ER信號雙重抑制具有協同作用，並能夠抑制G1期ER+乳腺癌細胞的生長。

三種CDK4/6抑制劑的數據對比（圖片來源： Nature Reviews）

參考文獻：

[1] Definition of targeted therapy - "NCI Dictionary of CancerTerms".

[2] Progress in Development of Cyclin-dependent KinaseInhibitors as Cancer Therapy,Prog Pharm Sci,2015, 39, 10, 734-736

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[5]Pharma R&D Annual Review2017

[6] Trial watch: Opportunities and challenges of the 2016 target landscape,Nature Reviews Drug Discovery,2017, 16, 10–11

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[8]Treating cancer with selective CDK4/6 inhibitors,Nature Reviews Clinical Oncology,2016, 13(7), 417-30

圖片及新聞來源:

[9] https://investor.lilly.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=1017952

[10] https://www.cancer.org/

[11] http://www.breastcancer.org/treatment/targeted_therapies

[12] https://en.wikipedia.org/

[13] https://www.fda.gov/Drugs

[14] https://www.google.com/

[15] https://www.lilly.com

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