抗凋亡抑制剂维奈克拉在治疗髓系白血病的研究进展

向彩霞，黄彬涛*，郝 建

内蒙古医科大学附属医院 1.血液科；2.肾内科；内蒙古 呼和浩特 010059

维奈克拉(venetoclax,Ven)治疗不适合强化化疗或复发/难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缓解率[1].但是其独特抗凋亡Bcl-2蛋白家族局限性,在其治疗AML患者中避免不了耐药的发生。机制上,耐药的AML中,Ven失去靶标Bcl-2的表达,并依靠Mcl-1等介导各种能量代谢和促存活,从而产生耐药[2]。本文就Ven靶向治疗AML患者产生耐药的机制和可能的逆转治疗的选择方向,作一概述。

1 Ven诱导致细胞凋亡的机制及作为AML治疗的选择

1.1 Ven治疗AML的靶向机制

B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-celllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)蛋白家族在线粒体介导的细胞凋亡途径中起重要作用。在正常细胞中,Bcl-2蛋白家族主要结合含有BH3-only结构域的蛋白BIM、BID、PUMA、NOXA、BAD、BIK、BMF 和 HRK,和促凋亡蛋白 BAX和BAK来促细胞存活。而Ven通过直接与Bcl-2蛋白结合,取代并释放促凋亡蛋白,后促凋亡蛋白启动凋亡级联反应,导致线粒体外膜的通透性改变,并释放细胞色素C,进一步激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3/7(caspase-3/7),导致恶性细胞凋亡[3]。低甲基化剂(hypomethylating agents,HMAs)药物主要是促进白血病细胞DNA 低甲基化,并激活被抑制的肿瘤抑制基因,诱导细胞衰老和细胞凋亡,损伤RNA结构,从而破坏相关蛋白质的合成,并协同Ven启动细胞程序性死亡[4-5]。

1.2 Ven治疗AML的疗效显著

血液系统肿瘤普遍存在抗凋亡蛋白Bcl-2的过表达,其靶向药物Bcl-2抑制剂Ven治疗方案已成为≥60岁,尤其是不适合强化疗以及初治/难治AML患者的新标准治疗方案。根据1b 期临床初步疗效研究,该实验中57例患者中有35例(61%;95%CI:47.6-74.0)达到完全缓解[6]。而在近期60例初治、复发/难治AML患者的Ven治疗方案临床疗效研究中,证实了Ven方案在各型AML患者中均有较高的治疗反应率, 且部分获得缓解的患者可快速达到最小残留疾病(minimal residual disease,MRD)转阴,在该研究中24例(40.0%)初治不适合强化疗患者,其中17例(70.8%)达完全缓解(complete remis-sion, CR)3例(12.5%)达部分缓解,其总缓解率(total remission rate,ORR)为83.3%,17例CR患者2个疗程治疗后MRD转阴达47.1%;36例(60.0%)复发/难治(relapsed/refractory,R/R)患者,其总CR率为58.3%,ORR为66.7%,R/R累计MRD转阴66.7%[7]。此外,在Ven-HMAs治疗方案对比强化疗方案的临床研究中,18例AML患者经Ven-HMAs联合治疗后ORR达77.8%,强化化疗组45例患者ORR 为 37.0%,两组1年总生存期对比分别为42.9%和31.6%。二组之间不良反应发生率分别为,Ⅲ～Ⅳ级外周血白细胞减少(66.7%比100%,)、贫血(50.0%比92.6%,)、血小板(72.2%比96.3%,)及粒细胞缺乏(61.1%比92.6%,)[8]。总之,Ven比常规化疗方案具有更优的临床疗效和安全性与极低复发率和致死率,是复发、难治及老年AML的理想选择。

2 抗凋亡抑制剂治疗AML失败的潜在原因

2.1 基因突变与能量代谢在Ven耐药中的作用

尽管Ven治疗AML的临床疗效显著,但长期单药或者联合HMAs治疗也存在耐药性或对靶蛋白的依赖性丧失的问题。在Met-tRNAiMet载体蛋白eIF2A、eIF2D和MCTS1研究发现,AML细胞内高表达的eIF2A、eIF2D促进细胞周期的正常进行,调控白血病细胞的增殖,促进AML细胞增殖和病情进展[9]。在Ven耐药与复发AML基因研究中,FLT3内部串联重复或TP53突变赋予了对Ven治疗的交叉耐药性[10]。对Ven耐药的等基因AML细胞系进行基因/蛋白质和甲基化分析,发现Ven耐药AML细胞存在RAS突变和MAPK的激活,使得Mcl-1蛋白高表达,从而维持Ven耐药细胞的持续生存与异常线粒体呼吸[11]。

在能量代谢方面,在复发或耐药白血病干细胞(leukemic stem cells,LSC)研究中,发现复发 LSC 中烟酰胺代谢升高,可激活氨基酸代谢和脂肪酸氧化以驱动的氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,OxPhos)为 LSC 提供规避 Ven 治疗的细胞毒性作用[12]。AML中常见的RAS突变,使得异常脂肪酸代谢所增强的OxPhos反应未能被Ven阻断作用,从而逃逸Ven所抑制氨基酸代谢途径[13]。此外,Ven对于Bcl-2家族蛋白的整体抑制作用有限,也促成了AML耐药的产生[14]。如在耐药的单核细胞白血病中,因具有独特的转录组谱,易于缺失Ven靶向的Bcl-2表达,但依靠于Mcl-1介导OxPhos和细胞生存[2]。此外,研究表明Mcl-1的高表达是肿瘤坏死因子相关的细胞凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)治疗耐药的最大干扰因素[15]。

综上,Ven治疗AML耐药涉及基因突变、蛋白质分子调控、Ven靶向治疗的局限以及多条替代供能途径和其他诱导细胞死亡通路等机制的参与,使得AML躲避Ven原靶向治疗路径。

2.2 EphB4/Mcl-1在线粒体通路活化细胞凋亡中的抗凋亡耐药作用

在耐药髓系白血病研究中发现,EphrinB2-Fc 触发蛋白酪氨酸蛋白激酶受体B4(Ephrin type-B receptor,EphB4)过表达,其通过激活Mcl-1蛋白引发其下游信号传导,调控细胞的存活[16]。在其他肿瘤细胞研究中,发现EphB4通过调节下游通路 PI3K/AKT 和 MAPK/EKR1/2通路,磷酸化AKT通路蛋白,从而调节细胞周期和线粒体凋亡通路中的Bcl-2、Mcl-1、BAX、BAD、caspase-3、caspase-7 和 caspase-9等分子。综上得EphB4在肿瘤细中通过对ERK和PI3K通路的调控,调节Bcl-2家族蛋白表达,使得Ven耐药发生[17]。

3 逆转AML抗凋亡抑制剂耐药性的新策略

3.1 铁死亡拮抗Ven耐药的作用机制

铁死亡是一种受调节的细胞死亡形式,其特征由谷胱甘肽过氧化物酶 4(glutathione peroxidase,GPX4)(一种脂质修复酶)的丢失,允许氧合酶 (lipoxygenase,LOX) 驱动尾端含有磷脂长多不饱和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acid-containing phospholipids,PUFA-PLs) 氧化进行并允许铁直接作用脂PUFA-PLs,导致膜损伤和细胞溶解死亡形式[18]。正常细胞中,铁死亡被三条抑制通路调节维持正常细胞代谢:其一,通过Xc-系统入胞胱氨酸出胞谷氨酸,合成谷胱甘肽(glutathione,GSH)合成GPX4,在细胞膜、线粒体等环境中催化脂质过氧化物并解毒成脂质醇,阻止脂质过氧化反应[19]。其二,铁抑制蛋白1(ferroptosis suppressor protein 1,FSP1)和辅酶Q10(coenzyme Q10,CoQ,也称为泛醌-10),能够还原泛醌为泛醇,捕捉脂质过氧自由基,从而抑制脂质过氧化和铁死亡[20]。其三,GTP环水解酶-1(GTP cyclohydrolase-1,GCH1)及其代谢衍生物四氢生物蝶呤/二氢生物喋呤,四氢蝶呤作为捕获自由基的抗氧化剂,与CoQ10和PUFA-PLs协同抑制铁死亡[21]。在肿瘤细胞中高水平的铁死亡不仅会杀死癌细胞,还会导致组织损伤。但同时铁死亡产生的氧化磷脂过载最终抑制细胞的自噬[22]。

在Ven耐药的LSC中,呼吸链被干扰、脂肪酸氧化及氨基酸代谢受Mcl-1调节升高,氨基酸因此被消耗[11],即铁死亡各抑制通路被阻断,铁死亡激活,促进肿瘤细胞死亡。综上Mcl-1可能干扰铁死亡激活,且铁死亡的脂质过氧化可能参与耐药细胞的能量支持与细胞存活,即铁死亡可能为Ven耐药的下位靶向点。

3.2 TRAIL诱导的逆转机制

在细胞有丝分裂周期与细胞凋亡的研究发现,在细胞有丝分裂中期,TRAIL诱导的外在凋亡途径传导信号,而Mcl-1调控的线粒体细胞凋亡途径决策细胞的增殖与存活,并干扰TRAL诱导的细胞凋亡途径[22-23]。在TRAIL治疗其他肿瘤细胞研究中发现,通过下调Mcl-1蛋白能够使对TRAIL耐药的癌细胞重新对TRAIL敏感[24]。在其他肿瘤研究中,表明通过Mcl-1泛素化和降解,能增强TRAIL介导的细胞凋亡[25]。因此通过调节Mcl-1来平衡TRAIL诱导的LSC死亡可能成为治疗靶点。

4 问题与展望

Ven这一新型靶向药物用于髓系肿瘤治疗,效果显著,改变了单纯化疗为主的临床治疗体系。Ven治疗产生的耐药机制涉及细胞抗凋亡蛋白的表达失调,治疗中的基因突变,能量代谢的变化等诸多问题。这一新型靶向药物耐药产生涉及的机制复杂,需从铁死亡能量代谢,TAIL凋亡通路,以及微环境蛋白EpHB4调控耐药高表达的Mcl-1蛋白等多角度多机制的联合作用方能有效抑制耐药现象的产生,提高靶向药物治疗的持续疗效,保障AML患者的长期生存。