医学网
www.yixuew.cn

BTK抑制剂「图鉴」

文:白露

Bruton酪氨酸激酶(BTK)抑制剂是一种很有前途的治疗B细胞恶性肿瘤的药物。从靶点发现到新药批准,大约花了20年时间。First-in-class的药物伊布替尼为B细胞恶性肿瘤的无化疗时代创造了可能。此外,在过去的10年里,大量具有抗癌潜力的BTK抑制剂的临床试验已经开始,最近3年中有超过70项试验宣布启动或更新,并有了更多的随访数据。

10月29日,发表于Leukemia杂志的一篇综述,总结了BTK抑制剂临床前发现和临床开发的重要里程碑,以更好地了解其临床和商业潜力。

来源:Leukemia

BTK由659个氨基酸和5个结构域:Pleckstrin homology(PH)结构域、Tec homology(TH)结构域、SRC homology 3(SH3)结构域、SH2结构域,以及从N端到C端的催化结构域组成(图1)。

图1. BTK结构(来源:Leukemia)

PH结构域可与磷脂酰肌醇(如PIP3)结合,并向细胞膜募集蛋白质。TH结构域包含一个锌指基序,其对蛋白质的最佳活性和稳定性很重要。SH结构域参与蛋白质间相互作用,并与磷酸化酪氨酸酶和富含脯氨酸的区域结合。催化激酶结构域Y551位点可被LYN原癌基因(LYN)或脾脏酪氨酸激酶(SYK)磷酸化,导致SH3结构域Y233位置的自磷酸化。

BTK是一种连接BCR信号、Toll样受体(TLR)信号和趋化因子受体信号的关键分子(图2)。在抗原依赖性BCR信号中,BTK可被PI3K或SYK激活。PI3K产生一种激活下游通路的必需信使PIP3,其常与BTK的PH域结合,使SYK和LYN通过Y551位点的完全转磷酸化激活BTK;在趋化因子受体信号转导中,在骨髓和生发中心高度表达的CXCL12,通过BTK与CXCR4连接的异源三聚体G蛋白亚基直接相互作用,与CXCR4结合,诱导BTK活化;在抗原非依赖性TLR信号中,大多数TLR招募MYD88以对TLR配体细菌脂多糖产生应答。BTK可直接与5种不同的分子相互作用,促进细胞增殖、抗体分泌、类开关重组和促炎性细胞因子的产生。

图2. BTK在BCR信号、TCR信号和趋化因子受体信号通路中的示意图。BTK是调节B细胞增殖和存活的抗原依赖性BCR信号的重要组成部分。同时,BTK还参与抗原非依赖性Toll样受体信号转导和趋化因子受体信号转导,调节B细胞粘附、迁移和肿瘤微环境力。(来源:Leukemia)

鉴于BTK在调节B 细胞方面的关键作用,它自然成了自身免疫性疾病和B细胞恶性肿瘤中富有吸引力的一个治疗靶点。

B细胞恶性肿瘤包括非霍奇金淋巴瘤(NHL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL),最常见的亚型有慢性淋巴细胞白血病/小淋巴细胞淋巴瘤(CLL/SLL)、弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)、滤泡型淋巴瘤(FL)、多发性骨髓瘤(MM)、边缘区淋巴瘤(MZL)、套细胞淋巴瘤(MCL)和华氏巨球蛋白血症(WM)。

NHL是2009年至2018年中国大陆新药临床试验的第三大适应症。值得注意的是,B细胞恶性肿瘤是癌症中临床试验成功率最高的肿瘤之一。NHL、MM和CLL从I期试验到FDA批准的成功概率分别为~8.5%、9.7%和7.3%,而实体瘤总体成功率为5.7%。因此,在过去的20年里,B淋巴系统恶性肿瘤的治疗已经取得了巨大的进展,并且极大地改善了患者的预后,尤其是对于虚弱的老年患者。

BTK抑制剂是治疗NHL的新药。由于BTK的结构和功能在1993年得到了很好的定义,产业界和学术界进行了大量的研究,以开发BTK抑制剂作为抗肿瘤药或其他药物(图3)。

图3. BTK抑制剂靶点发现和临床开发的关键里程碑。(来源:Leukemia)

伊布替尼是2013年被FDA批准为突破性疗法的首个有效的选择性BTK抑制剂。它的批准具有划时代的意义。伊布替尼获批前,毒性化疗是CLL/SLL的主要选择,它带来了B细胞恶性肿瘤无化疗治疗的概念。随后,第二代BTK抑制剂阿卡替尼和泽布替尼分别于2017年和2019年获得批准,以减少脱靶效应。在过去的10年里,许多临床前和临床研究都在评估BTK抑制剂作为单一药物或与其他标准化疗、免疫治疗或靶向药物联合治疗各种癌症的疗效,以拓宽适应症和市场。

BTK抑制剂的发现历史及特点

伊布替尼是BTK的first-in-class抑制剂。伊布替尼治疗B细胞淋巴瘤的疗效是由Honigberg L.A. 等人首次报道的。结果显示,口服伊布替尼可在8只自发性B细胞非霍奇金淋巴瘤模型犬中诱发3只应答。随后,为了克服伊布替尼的脱靶副作用和耐药性,一些选择性第二代BTK抑制剂被开发出来。

阿卡替尼(ACP-196)是Acerta Pharma设计的第二代BTK抑制剂。与伊布替尼相似,Harrington B.K.等人选择了犬B细胞NHL模型,以评估阿卡替尼的体内外药效学效应。研究表明,阿卡替尼能显著抑制BTK的激活,从而抑制犬B细胞淋巴瘤细胞系CLBL1的增殖。总体ORR为25%,20只犬的中位PFS为22.5天。

泽布替尼(BGB-3111)是BeiGene于2012年开发的下一代BTK抑制剂。它以构效关系驱动的药物设计策略为设计思路,合成的化合物31a具有较高的效力、选择性、体外药动学特性,以及在OCI-LY10 DLBCL异种移植模型中的良好药效学研究,被选为潜在的候选药物。

这三种已获批准的BTK抑制剂相同点和不同点如表1所示:所有抑制剂都以不可逆共价方式与BTK的ATP结合口袋的半胱氨酸481位结合;根据生物化学结合动力学,伊布替尼是最有效的BTK抑制剂,其次是泽布替尼和阿卡替尼;阿卡替尼的脱靶率最低,选择性最高,其次是泽布替尼和伊布替尼。

表1. 伊布替尼、阿卡替尼和泽布替尼的特性与性质比较。

在临床应用中,药效学和药代动力学的差异可能会影响抑制剂的剂量、效率和不良事件。阿卡替尼的半衰期比每天给药一次的伊布替尼短,每天两次给药的BTK占有率高于每天一次给药(95.3% vs 87.6%),这意味着该药需要每天两次给药。对于泽布替尼,持续的完全抑制作用(在淋巴结中超95%的BTK占有率)在160 mg 每天2次组比320 mg 每天一次组更为频繁。因此,选择160 mg每日两次作为进一步研究的推荐剂量。快速吸收和快速消除之间的平衡可以带来快速靶向抑制,并降低脱靶问题或药物相互作用的潜在风险。阿卡替尼较短的半衰期和选择性特性使其能够完全和持续地抑制BTK,而不会增加选择性激酶抑制的毒性效应。全靶向覆盖可降低BTK酶突变引起的耐药性,也可降低Richter转化率。

综上,尽管这三种抑制剂在体外有一些不同的表型,但这些差异是否能转化为临床益处,以及哪种BTK抑制剂是best-in-class药物,仍有待于后续的头对头随机临床试验的观察。

BTK抑制剂在血液恶性肿瘤中的最新临床试验和随访结果

BTK抑制剂在MCL中的研究进展

在原代MCL细胞系和组织中,一些激酶如SYK、PI3K、LYN和BTK高度过表达并与NF-κB活性相关,从而促进MCL细胞的增殖。伊布替尼可降低活性,以及受损的CXCR4或CXCR5介导体外粘附和迁移。阻断BCR信号是MCL的一种很有前景的方法。

表2-1. BTK抑制剂在MCL中的临床研究进展

临床进展方面,Advani等人报道了一项I期研究,伊布替尼诱导了9例难治或复发(R/R)MCL患者中的7例应答,并确定560 mg为推荐的II期研究剂量。PCYC-1104研究表明,伊布替尼比现有的强化化疗方案(如ESHAP、MINE、hyperCVAD和R-ICE)毒性更小,更有效。基于这项研究,2013年,伊布替尼被FDA加速批准用于治疗R/R MCL。一项随机RAY研究证实,在280 例R/R MCL患者中,伊布替尼优于替西罗莫司。

在R/R MCL中,伊布替尼(66%)的ORR高于其他单药无化疗疗法,如硼替佐米(33%)、来那度胺(28%)、替西罗莫司 (47%)、奥法妥木单抗 (8%)、奥妥珠单抗 (27%) 和艾德拉尼 (40%),这为MCL的无化疗治疗时代创造了可能。

此外,一线治疗后未达到完全缓解(CR)的MCL患者的死亡率和耐药性显著增加。在长期随访中,单剂伊布替尼在MCL中的CR率为20%,而使用伊布替尼获得CR的患者的2年PFS和OS率分别为79%和92%。这一证据将鼓励伊布替尼与其他治疗方案相结合,以最大限度地提高CR率。

BTK抑制剂在CLL/SLL中的研究进展

在CLL细胞中,LYN、SYK、PKCβ、BTK和PI3K的磷酸化和NFκB的激活可与微环境刺激相互作用,从而启动或维持CLL细胞的存活、增殖或迁移。关于CLL细胞与其微环境之间的动态相互作用,淋巴器官中的巨噬细胞表现出M2样表型,以维持CLL细胞的存活和增殖,而伊布替尼可能会破坏这种相互作用。泽布替尼还通过改善T细胞衰竭和下调抑制细胞上的检查点分子和B细胞上的粘附/归巢受体,诱导免疫微环境发生有利变化。这些结果提示了BTK抑制剂对B细胞恶性微环境有重要影响。

表2-2. BTK抑制剂在CLL/SLL中的临床研究进展

临床方面,PCYC-1102和PCYC-1112的联合分析表明,接受伊布替尼作为一线治疗的患者和那些没有大肿瘤的患者在治疗后出现CR的可能性更大,并且接受较少先前治疗的R/R患者的PFS和OS中位数更长。Del 17p 或 TP53突变已被证实对经典免疫化疗敏感性差,导致早期复发和生存期短。RESONATE-17试验和Ahn等人特别关注这一亚群,并证明伊布替尼在CLL/SLL中表现良好,不受治疗历史或基因组特征影响。

一线伊布替尼联合用药也被临床医生尝试过。伊布替尼加磷酸氟达拉滨-环磷酰胺-利妥昔单抗(fludarabine-cyclophosphamide-rituximab,FCR)显示96%的ORR和36%的CR或CRi。iLLUMINATE试验表明,无化疗的伊布替尼–奥妥珠单抗方案的中位PFS明显长于苯丁酸氮芥–奥妥珠单抗。2020年4月21日,FDA根据III期E1912试验批准伊布替尼/ 利妥昔单抗(ibrutinib/rituximab , IR)用于治疗naive CLL/SLL,该试验比较了IR与标准化学免疫疗法FCR的疗效。

BTK抑制剂在WM中的研究进展

WM的特点是骨髓浸润的淋巴浆细胞分泌高水平的单克隆免疫球蛋白M。在过去,抗CD20单抗利妥昔单抗单药或联合治疗(如利妥昔单抗- 环磷酰胺 -地塞米松 、利妥昔单抗-苯达莫司汀或利妥昔单抗- 硼替佐米-地塞米松)常用于虚弱患者或有免疫并发症的患者。然而,具有高基线IgM水平的患者容易遭受利妥昔单抗相关的IgM影响,并且患者不可避免地会对利妥昔单抗产生耐药性,因此迫切需要新的治疗选择。MYD88和CXCR4体细胞突变在WM发病机制中起重要作用。伊布替尼可消除MYD88 L265P–BTK的结合,降低NF-κB的活化,并诱导WM细胞凋亡。

表2-3. BTK抑制剂在WM中的临床研究进展

临床方面,伊布替尼在WM治疗中的临床活性最初是在I期研究中观察到的。通过与其他WM疗法的间接比较(ORR为40%–80%,PFS中位数为8–20个月),伊布替尼在2015年被FDA加速批准用于治疗R/R WM患者治疗。后来,INNOVATE研究表明,在未治疗和R/R-WM患者中,伊布替尼/利妥昔单抗(IR)优于安慰剂加利妥昔单抗。因此,FDA于2018年批准伊布替尼作为WM治疗的一线药物。ASPEN III期试验直接比较了泽布替尼和伊布替尼,不幸的是,在主要终点没有发现统计学意义。

BTK抑制剂在DLBCL中的研究进展

DLBCL是最常见的NHL,根据基因表达谱可分为3种类型:生发中心B细胞(GCB)型、活化B细胞(ABC)型和不可分亚型。ABC-DLBCL主要依赖于BCR信号来维持生存和增殖:约10%的病例显示CARD11基因突变,导致NF-kB的下游激活;20%的病例在CD79A和CD79B的ITAM中有突变,导致SYK、BTK、PI3K和PKCβ的下游激酶激活;30%的病例有MYD88 L265P突变,直接激活NF-κB途径。而GCB-DLBCL主要依赖于PI3K/AKT的激活而不是NF-κB的激活。这可能是伊布替尼在ABC-DLBCL中更敏感的原因。此外,临床前研究还表明,伊布替尼可能通过作为ITK的抑制剂来调节免疫系统,ITK在T细胞增殖和分化中起着重要作用。

表2-4. BTK抑制剂在DLBCL中的临床研究进展

临床方面,Wilson等人报道ABC-DLBCL患者的中位PFS较长;CD79B突变患者的ORR高于野生型;MYD88突变与野生型肿瘤之间无显著性差异;在ABC-DLBCL中,CD79B和MYD88突变的肿瘤比CD79野生型和MYD88突变的肿瘤应答更灵敏。PHOENIX试验表明,伊布替尼加利妥昔单抗- 环磷酰胺- 多柔比星- 长春新碱-泼尼松(rituximab–cyclophosphamide–doxorubicin–vincristine–prednisone, R-CHOP)与R-CHOP相比,在未经治疗的ABC-DLBCL中未达到其主要终点,且毒性增加需要注意。总之,单药伊布替尼或联合方案治疗DLBCL的数据有限。鉴于附加毒性效应和风险,联合方案的效益比应谨慎平衡。

BTK抑制剂在MZL、原发性中枢神经系统淋巴瘤(PCNSL)、FL、MM中的研究进展

MZL是一种起源于后生发中心边缘区B细胞的异质性B细胞恶性肿瘤,常与慢性感染如丙型肝炎病毒和幽门螺杆菌有关。慢性感染可导致抗体介导的BCR激活,导致B细胞异常存活和增殖;PCNSL是一种表现在中枢神经系统的侵袭性淋巴瘤,其病理分型多为DLBCL。由于血脑屏障的存在,R/R PCNSL患者对大多数可用的治疗反应不佳。考虑到PCNSL中MYD88和CD79B突变的激活,II期临床试验显示了良好的PFS益处;FL既有抗原依赖性又有独立的BCR激活,肿瘤微环境可能参与FL的发生和发展,FL细胞与肿瘤免疫细胞的相互作用可能影响临床病程和治疗效果;MM是一种血浆细胞的恶性肿瘤,积聚在骨髓中,表现出低增殖率。MM细胞起源于不再在细胞表面表达BCR的浆细胞。这些血液系统恶性肿瘤的研究进展如下表所示。

表2-5. BTK抑制剂在MZL、PCNSL、FL、MM中的研究进展

PD-1抗体联合BTK抑制剂治疗B细胞恶性肿瘤

由于免疫检查点抑制剂的出现改变了一些恶性肿瘤的治疗方法,临床前研究报告了伊布替尼和免疫检查点阻断剂之间的协同抗肿瘤作用。伊布替尼和纳武利尤单抗联合治疗B细胞恶性肿瘤具有可管理的安全性,但其临床活性与先前研究中的单药伊布替尼或纳武利尤单抗相似。泽布替尼–替雷利珠单抗在GCB-DLBCL、ABC-DLBCL、Richter转化、FL和PCNSL中的ORR分别为33.3%、40%、50%、35.7%和33%。

BTK抑制剂在实体癌中的应用

在小鼠胰腺导管腺癌(PDAC)模型中,除了对B细胞淋巴瘤的作用外,伊布替尼还导致血管系统崩溃、抗纤维化作用、T细胞恢复和肿瘤消退,并显示出与标准疗法吉西他滨的协同作用可以延长生存期。然而,RESOLVE试验显示,在PDAC中,与安慰剂加紫杉醇(白蛋白结合型) /吉西他滨相比,伊布替尼加紫杉醇(白蛋白结合型) /吉西他滨不能改善PFS和OS(表3)。阿卡替尼–帕博利珠单抗治疗铂难治性转移性尿路上皮癌或晚期胰腺癌的疗效仍低于标准化疗。

表3. BTK抑制剂在实体瘤中的临床试验

神经内分泌肿瘤微环境中肥大细胞的募集被证明可以调节新生血管生成和宏观肿瘤的扩张,伊布替尼可以通过抑制肥大细胞脱颗粒,来抑制神经内分泌肿瘤细胞的增殖,诱导肿瘤消退。然而,在II期研究中没有患者应答。

临床前数据还表明,PD-L1抗体和伊布替尼联合应用可抑制淋巴瘤、三阴性乳腺癌和结肠癌小鼠模型中的肿瘤生长,这很可能是由于IL2诱导T细胞激酶(ITK)对T细胞的抑制作用。在Ib/II期临床研究中,伊布替尼与度伐利尤单抗联用对晚期胰腺癌、乳腺癌或肺癌患者的抗肿瘤活性有限。

已获批BTK抑制剂中的不良反应

三种BTK抑制剂的不良事件发生频率不同(图4)。出血、感染、房颤、头痛是临床治疗中最为关注的不良事件。在RESONATE和RESONATE-2的综合分析中,伊布替尼相关的突发性不良事件是感染、出血和心房颤动。随着时间的推移,大多数不良事件的患病率呈下降趋势;高血压患病率增加,但发病率在一年后下降。阿卡替尼的感染和出血发生率相似,房颤发生率较低,但容易引起头痛。泽布替尼显示血液学不良事件的发生率较高,但皮疹、心房颤动或出血的报告很少。在临床实践中,我们可以根据不同的毒性表现选择不同的BTK抑制剂。阿卡替尼不推荐用于头痛患者。伊布替尼不推荐用于心脑血管疾病高风险的患者,泽布替尼可能是一个更好的选择。BTK抑制剂与抗凝剂的联合应用应极其谨慎。

图4. 伊布替尼、阿卡替尼和泽布替尼的不良事件发生频率。A)伊布替尼、阿卡替尼和泽布替尼任一级别不良事件的比较。B)伊布替尼、阿卡替尼和泽布替尼 3–5级不良事件的比较。(来源:Leukemia)

BTK抑制剂的耐药性研究

虽然BTK抑制剂已被证明是几种B细胞恶性肿瘤中最有效的药物之一,但是已经出现了原发和继发耐药的病例,并且通常导致预后不良。新出现的耐药病例强调了临床生物标志物预测BTK抑制剂敏感性或耐药性的必要性。在使用伊布替尼进展的CLL/SLL患者中,发现了BTK的伊布替尼结合域(BTK Cys481)、gatekeeper(BTK Thr474)和SH2(BTK Thr316)结构域的突变。C481位点的半胱氨酸到丝氨酸突变允许下游信号(包括PLCγ2和CARD11)激活,从而绕过促进远端BCR信号激活的不活跃BTK,导致肿瘤细胞增殖和迁移。

现有的三种BTK抑制剂都是针对C481位点的BTK,因此,当耐药性产生时,切换到另一种BTK抑制剂可能是无效的。克服获得性耐药的策略可能如下:开发不与Cys481相互作用的新一代非共价BTK抑制剂;将BTK抑制剂与PI3K、SYK或BCL-2抑制剂结合以抑制旁路信号的激活;用嵌合抗原受体T细胞免疫疗法等新疗法治疗;再活检和测序以选择其他合适的靶点治疗。

BTK抑制剂的全球趋势

从2005年到2019年,共有超80个新的BTK项目集中在癌症、关节炎或其他领域,2013年之后项目急剧增加(图5)。截至2020年6月,仍有20多种BTK抑制剂在癌症领域开发,其中一半处于临床开发阶段。CLL/SLL、B细胞恶性肿瘤和MCL是BTK抑制剂临床试验的前三大适应症。美国、中国和波兰是临床试验的前三个国家。尽管BTK抑制剂在DLBCL或实体瘤中的疗效仍然很差,一些抑制剂仍在努力扩大适应症。

图5. BTK抑制剂的全球趋势。A)BTK抑制剂在癌症临床试验中的适应症分布;B)BTK抑制剂在2005–2019年间的情况;C) BTK抑制剂在癌症临床试验中的全球状况。(来源:Leukemia)

总之,BTK是药物开发领域的一个重要靶点, 20多个同类产品竞争激烈。BTK抑制剂的未来发展应考虑分化产物,要么是发展适应症,要么是探索非寻常作用机制。提高血脑屏障的渗透能力或解决BTK耐药可能会带来突破。

小结

BTK抑制剂是一种很有前途的治疗B细胞恶性肿瘤和自身免疫性疾病的新型药物。伊布替尼是first-in-class的BTK抑制剂,已在80多个国家获得批准。FDA已经批准其治疗CLL/SLL、WM、R/R MCL、R/R MZL和R/R慢性移植物抗宿主病。第二代BTK抑制剂阿卡替尼已被FDA批准用于CLL/SLL和R/R-MCL。泽布替尼则是首个被FDA授予快速通道、加速审批、突破性疗法和优先审评4项快速审评荣誉权的中国自主研发新药,已经被FDA批准用于R/R-MCL。

虽然多个BTK抑制剂已经获得FDA的批准,但需要做的工作还有很多:1)拓宽BTK抑制剂的潜在应用范围,特别是对于临床治疗效果不理想的疾病;2)基于BTK抑制的持续治疗可能已经过时了,世界范围内越来越多的研究小组正在把时间限制的治疗策略作为联合策略,例如联合Bcl-2抑制剂维奈克拉,但应慎重、合理地确定联合用药策略;3)进行头对头随机临床试验,直接比较不同BTK抑制剂在特定人群中的疗效和安全性,特别是对老年人,但应注意可能的累积和长期毒性;4)必须解决耐药性问题,开发更多具有不同机制的新型药物,或将BTK抑制剂与其他化疗、抗体、靶向药物或免疫治疗协同结合,这将可能为B细胞淋巴瘤的治疗开辟道路。

参考资料:

Tingyu Wen et al. Inhibitors targeting Bruton’s tyrosine kinase in cancers: drug development advances. Leukemia (2020)

来源:医药魔方Pro

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。