酪氨酸激酶的抑制劑在白血病的靶向研究中的應用
近年來白血病 (Leukemia) 的發病率逐漸走高，在我國每年每 10 萬人中約有 3-4 人患上白血病。急性淋巴細胞白血病 (ALL) 多見于兒童 (≤ 14 歲) 和青少年，2018 年的一項研究發現，白血病是 0-14 歲兒童最常見的癌癥和主要死因，而且在所有死于癌癥的兒童患者中，白血病患者占比大約三分之一。而急性髓系白血病 (AML)、慢性髓系白血病 (CML)、慢性淋巴細胞白血病 (CLL) 的發病率與年齡相關，常見于成人，尤其是老年人。此外，男性的白血病患病率普遍高于女性。
根據白血病細胞分化程度，白血病可分為急性及慢性兩大類。根據癌變的細胞類型，可以分為粒細胞、單核細胞、淋巴細胞白血病等。通常把白血病分為四個亞型：急性髓系白血病 (AML)、急性淋巴細胞白血病 (ALL)、慢性髓系白血病 (CML) 和慢性淋巴細胞白血病 (CLL)。
白血病的發生
目前，白血病的發生機制仍未被完全了解。研究者普遍認為白血病是由多種因素共同引起的，危險因素包括環境因素，病毒因素以及遺傳改變。
環境因素包括電離輻射暴露、染發劑、裝修產生的甲醛、殺蟲劑等都可以誘發白血病。此外，病毒也可能是白血病發生的誘因，哺乳動物 C 型 Oncorna 病毒 (致癌 RNA 病毒) 在鼠、貓、雞和牛等動物體內的致白血病作用已經得到肯定，近年也有報道，從成人 T 細胞白血病和淋巴瘤患者分離出了人類 T 細胞白血病病毒 (HTLV，一種 C 型逆轉錄病毒)。
不同類型的白血病的遺傳特征有所不同。目前遺傳機制較為清楚的是慢性髓系白血病。慢性髓系白血病的發生與 BCR-ABL1 融合基因的存在密切相關。BCR-ABL1 融合基因是 9 號染色體上的 ABL1 基因和 22 號染色體 (費城染色體) 上的 BCR 基因融合而成。
BCR-ABL1 融合基因可以編碼致癌蛋白 BCR-ABL1 (也稱為 p210)，具有酪氨酸激酶活性。BCR-ABL1 蛋白通過下游因子/信號途徑如 Ras、磷脂酰肌醇-3-激酶 (PI3K)、JAK/STAT通路等，調控細胞生長、增殖、凋亡，干擾細胞粘附和遷移過程，來誘導白血病的發生。目前，BCR-ABL1 融合基因已經成為慢性髓系白血病研究的重要靶點。
除慢性髓系白血病之外，其他白血病的遺傳改變類型多樣，具有異質性，包括基因異位重排、基因序列突變和表觀遺傳修飾等。
目前，在急性淋巴細胞白血病中 KMT2A、PAX5 基因重排，基因異位產生的融合基因 ETV6-RUNX1、CF3-PBX1，以及融合基因 BCR-ABL1、FBXW7 等已被報道。而在急性髓細胞白血病中發現 FLT3、KRAS、NRAS、KIT、PTPN11、IDH1/2、TET2、ASXL1 和 DNMT3A 等基因的突變。這些突變主要與細胞信號通路或激酶的異常激活以及表觀遺傳調控有關。慢性淋巴細胞白血病通常是由染色體物質的丟失或增加引起的，包括 11 號、13 號和 17 號染色體的缺失，12 號染色體三體等。
值得一提的是，這些突變并不一定是單獨存在的，同時存在多個突變會導致白血病的侵襲性增強。
但是這些非特異性的毒性藥物的毒副作用較為明顯，開發更安全的靶向治療藥物是未來腫瘤精準治療的趨勢。近年來，精準靶向免疫療法例如 CAR-T 細胞 (嵌合抗原受體 T 細胞) 的風頭很盛，靶向藥物的開發也是如火如荼，目前，針對白血病開發的靶向治療藥物有酪氨酸激酶抑制劑，BCL-2 抑制劑，IDH 抑制劑等。
■ 酪氨酸激酶的抑制劑
多種酪氨酸激酶抑制劑能廣泛用于含有酪氨酸激酶基因突變癌癥 (包括白血病) 的研究。例如伊馬替尼 (Imatinib)，具有抑制蛋白激酶 C (PKC) 的活性，也是 c-KIT 受體和血小板衍生生長因子受體 (PDGFR) 的抑制劑，可以競爭性地結合酪氨酸激酶的 ATP 結合區域，抑制酪氨酸激酶與 ATP 的結合，從而抑制其活性。伊馬替尼對于 BCR-ABL 融合基因誘導的酪氨酸激酶活性有很好的抑制活性。但是伊馬替尼耐藥性的出現也是不可忽視的問題。
■ BCL-2 抑制劑
B 細胞白血病/淋巴瘤 2 (BCL-2) 蛋白是內在的線粒體凋亡途徑的關鍵調節因子。BCL-2 蛋白由 BCL-2 原癌基因編碼，含有 BH1-BH4 四個同源結構域和一個跨膜結構域，其中 BH4 構域可以與促細胞凋亡蛋白 (如 BIM 蛋白、BIK 蛋白、PUMA 蛋白等) 的 BH3 結構域相結合，抑制促細胞凋亡蛋白發揮作用。因此，BCL-2 蛋白的過表達會抑制細胞凋亡，促進細胞存活。
以維奈克拉 (Venetoclax) 為代表的 BCL-2 抑制劑可以競爭性結合 BCL-2 蛋白的 BH4 結構域，阻礙 BCL-2 蛋白與促細胞凋亡蛋白結合，促細胞凋亡蛋白發揮作用，誘導腫瘤細胞凋亡。
■ IDH 抑制劑
異檸檬酸脫氫酶 (IDH) 包括了細胞質中的 NADP-IDH1，線粒體中的 NADP-IDH2 和 NAD-IDH3。IDH 在三羧酸循環中扮演重要角色，被認為是三羧酸循環的限速酶，與組蛋白修飾、DNA 甲基化等關鍵表觀遺傳密切相關。正常情況下，IDH 可催化異檸檬酸脫氫為 α-酮戊二酸 (α-KG)，但突變的 IDH 蛋白會將 α-KG 還原成 2-羥基戊二酸 (D-2-HG)。異常積累的 D-2-HG 抑制了參與表觀遺傳學和分化調控的 α-KG 依賴性雙加氧酶，并被認為通過誘導表觀遺傳學功能障礙來抑制正常細胞分化，最終誘發細胞癌變。IDH 抑制劑藥物如艾伏尼布 (Ivosidenib) 可以特異性地抑制突變型 IDH1，降低細胞內 D-2-HG 水平。
■ 靶向白血病的抗體
近些年針對白血病的抗體藥物也越來越多，如靶向 CD19 和 CD3 的博納吐單抗 (Blinatumomab)，靶向 CD20 的奧濱尤妥珠單抗 (Obinutuzumab)，靶向 CD20 的利妥昔單抗 (Rituximab) 等。
白血病相關的治療仍有很多問題亟待解決，預后復發，耐藥性的產生等問題促使人們繼續探索毒副作用更小的靶向藥物和更為精準化的治療方案。人類克服白血病之路困難重重，科研人員任重而道遠。
MCE 的所有產品僅用作科學研究或藥證申報，我們不為任何個人用途提供產品和服務
縮寫
AML: Acute myeloid leukemia,
ALL: Acute lymphoblastic leukemia,
CML: Chronic myeloid leukemia
CLL: Chronic lymphoblastic leukemia
HTLV: Human T-cell leukemia virus type 1
PI3K: Phosphatidyl inotisol-3-kinase
BCL-2: B-cell leukemia/lymphoma-2
PKC: Protein kinase C
PDGFR:Platelet derived growth factor receptor
BIM: Bcl-2 interacting mediator of cell death
BIK: BCL-2 interacting killer
PUMA: p53 upregulated modulator of apoptosis
IDH: Isocitrate dehydrogenase
α-KG: α-ketoglutarate
D-2-HG: D-2-hydroxyglutarate
什么是白血��？
白血病，俗稱血癌，是最常見的致死性癌癥之一。白血病是一種異質性骨髓造血干細胞惡性腫瘤，其特點是未分化的骨髓造血干細胞異常增殖，白細胞 (主要是粒細胞和淋巴細胞) 增多，無法產生正常血細胞，最終結果就是血小板和紅細胞生成減少。根據白血病細胞分化程度，白血病可分為急性及慢性兩大類。根據癌變的細胞類型，可以分為粒細胞、單核細胞、淋巴細胞白血病等。通常把白血病分為四個亞型：急性髓系白血病 (AML)、急性淋巴細胞白血病 (ALL)、慢性髓系白血病 (CML) 和慢性淋巴細胞白血病 (CLL)。
圖 1. 來源于慢性淋巴細胞白血病患者的賴特-吉姆薩染色血涂片和骨髓活檢標本的組織切片[1]
白血病的發生
目前，白血病的發生機制仍未被完全了解。研究者普遍認為白血病是由多種因素共同引起的，危險因素包括環境因素，病毒因素以及遺傳改變。
環境因素包括電離輻射暴露、染發劑、裝修產生的甲醛、殺蟲劑等都可以誘發白血病。此外，病毒也可能是白血病發生的誘因，哺乳動物 C 型 Oncorna 病毒 (致癌 RNA 病毒) 在鼠、貓、雞和牛等動物體內的致白血病作用已經得到肯定，近年也有報道，從成人 T 細胞白血病和淋巴瘤患者分離出了人類 T 細胞白血病病毒 (HTLV，一種 C 型逆轉錄病毒)。
不同類型的白血病的遺傳特征有所不同。目前遺傳機制較為清楚的是慢性髓系白血病。慢性髓系白血病的發生與 BCR-ABL1 融合基因的存在密切相關。BCR-ABL1 融合基因是 9 號染色體上的 ABL1 基因和 22 號染色體 (費城染色體) 上的 BCR 基因融合而成。
圖 2. 來源于慢性髓系白血病患者 t (9; 22) (q34; q11) 染色體易位的檢測[4]
BCR-ABL1 融合基因可以編碼致癌蛋白 BCR-ABL1 (也稱為 p210)，具有酪氨酸激酶活性。BCR-ABL1 蛋白通過下游因子/信號途徑如 Ras、磷脂酰肌醇-3-激酶 (PI3K)、JAK/STAT通路等，調控細胞生長、增殖、凋亡，干擾細胞粘附和遷移過程，來誘導白血病的發生。目前，BCR-ABL1 融合基因已經成為慢性髓系白血病研究的重要靶點。
圖 3. BCR-ABL1 蛋白激活胞內復雜的信號通路[4]
除慢性髓系白血病之外，其他白血病的遺傳改變類型多樣，具有異質性，包括基因異位重排、基因序列突變和表觀遺傳修飾等。
目前，在急性淋巴細胞白血病中 KMT2A、PAX5 基因重排，基因異位產生的融合基因 ETV6-RUNX1、CF3-PBX1，以及融合基因 BCR-ABL1、FBXW7 等已被報道。而在急性髓細胞白血病中發現 FLT3、KRAS、NRAS、KIT、PTPN11、IDH1/2、TET2、ASXL1 和 DNMT3A 等基因的突變。這些突變主要與細胞信號通路或激酶的異常激活以及表觀遺傳調控有關。慢性淋巴細胞白血病通常是由染色體物質的丟失或增加引起的，包括 11 號、13 號和 17 號染色體的缺失，12 號染色體三體等。
值得一提的是，這些突變并不一定是單獨存在的，同時存在多個突變會導致白血病的侵襲性增強。
抗白血病的靶向藥物研究
目前臨床治療白血病的主要方法包括化療、放療和骨髓干細胞移植，多種化學藥物的聯合使用一直是抗白血病的重要治療方案�？拱籽⊙芯康幕瘜W藥物種類多樣，包括一些常見的細胞毒性化合物，例如環磷酰胺 (Cyclophosphamide) 、替尼泊甙 (Teniposide)、核苷類似物阿糖胞苷 (Cytarabine)、長春新堿 (Vincristine)、6-硫鳥嘌呤 (6-Thioguanine)、羥基脲 (Hydroxyurea) 等。但是這些非特異性的毒性藥物的毒副作用較為明顯，開發更安全的靶向治療藥物是未來腫瘤精準治療的趨勢。近年來，精準靶向免疫療法例如 CAR-T 細胞 (嵌合抗原受體 T 細胞) 的風頭很盛，靶向藥物的開發也是如火如荼，目前，針對白血病開發的靶向治療藥物有酪氨酸激酶抑制劑，BCL-2 抑制劑，IDH 抑制劑等。
■ 酪氨酸激酶的抑制劑
多種酪氨酸激酶抑制劑能廣泛用于含有酪氨酸激酶基因突變癌癥 (包括白血病) 的研究。例如伊馬替尼 (Imatinib)，具有抑制蛋白激酶 C (PKC) 的活性，也是 c-KIT 受體和血小板衍生生長因子受體 (PDGFR) 的抑制劑，可以競爭性地結合酪氨酸激酶的 ATP 結合區域，抑制酪氨酸激酶與 ATP 的結合，從而抑制其活性。伊馬替尼對于 BCR-ABL 融合基因誘導的酪氨酸激酶活性有很好的抑制活性。但是伊馬替尼耐藥性的出現也是不可忽視的問題。
圖 4. 伊馬替尼的作用機制
■ BCL-2 抑制劑
B 細胞白血病/淋巴瘤 2 (BCL-2) 蛋白是內在的線粒體凋亡途徑的關鍵調節因子。BCL-2 蛋白由 BCL-2 原癌基因編碼，含有 BH1-BH4 四個同源結構域和一個跨膜結構域，其中 BH4 構域可以與促細胞凋亡蛋白 (如 BIM 蛋白、BIK 蛋白、PUMA 蛋白等) 的 BH3 結構域相結合，抑制促細胞凋亡蛋白發揮作用。因此，BCL-2 蛋白的過表達會抑制細胞凋亡，促進細胞存活。
以維奈克拉 (Venetoclax) 為代表的 BCL-2 抑制劑可以競爭性結合 BCL-2 蛋白的 BH4 結構域，阻礙 BCL-2 蛋白與促細胞凋亡蛋白結合，促細胞凋亡蛋白發揮作用，誘導腫瘤細胞凋亡。
圖 5. 維奈克拉的作用機理
■ IDH 抑制劑
異檸檬酸脫氫酶 (IDH) 包括了細胞質中的 NADP-IDH1，線粒體中的 NADP-IDH2 和 NAD-IDH3。IDH 在三羧酸循環中扮演重要角色，被認為是三羧酸循環的限速酶，與組蛋白修飾、DNA 甲基化等關鍵表觀遺傳密切相關。正常情況下，IDH 可催化異檸檬酸脫氫為 α-酮戊二酸 (α-KG)，但突變的 IDH 蛋白會將 α-KG 還原成 2-羥基戊二酸 (D-2-HG)。異常積累的 D-2-HG 抑制了參與表觀遺傳學和分化調控的 α-KG 依賴性雙加氧酶，并被認為通過誘導表觀遺傳學功能障礙來抑制正常細胞分化，最終誘發細胞癌變。IDH 抑制劑藥物如艾伏尼布 (Ivosidenib) 可以特異性地抑制突變型 IDH1，降低細胞內 D-2-HG 水平。
■ 靶向白血病的抗體
近些年針對白血病的抗體藥物也越來越多，如靶向 CD19 和 CD3 的博納吐單抗 (Blinatumomab)，靶向 CD20 的奧濱尤妥珠單抗 (Obinutuzumab)，靶向 CD20 的利妥昔單抗 (Rituximab) 等。
白血病相關的治療仍有很多問題亟待解決，預后復發，耐藥性的產生等問題促使人們繼續探索毒副作用更小的靶向藥物和更為精準化的治療方案。人類克服白血病之路困難重重，科研人員任重而道遠。
| 非特異性的細胞毒性化合物 |
| Cyclophosphamide Nitrogen mustard 類化合物，屬于烷化劑，可與 DNA 結合并破壞 DNA，具有抗腫瘤及免疫抑制活性。 |
| Teniposide 足葉草毒素衍生物，是拓撲異構酶 II 的抑制劑。 |
| Idarubicin hydrochloride 屬于蒽環類化合物，是拓撲異構酶 II 抑制劑，干擾 DNA 復制和 RNA 轉錄。 |
| Cytarabine 屬于核苷類似物，可引起 S 期細胞周期停滯并抑制 DNA 聚合酶。 |
| Vincristine sulfate 長春花生物堿，能抑制有絲分裂紡錘體的形成，導致中期階段的分裂細胞停滯。 |
| Hydroxyurea 核苷二磷酸還原酶抑制劑，可阻止核苷酸還原為脫氧核苷酸，干擾嘌呤及嘧啶堿基生物合成，選擇性地阻礙 DNA 合成，對 RNA 及蛋白質合成無阻斷作用。 |
| 6-Thioguanine 抑制嘌吟合成途徑的嘌吟代謝拮抗物，抑制核酸的生物合成。 |
| 小分子抑制劑 |
| Imatinib 酪氨酸激酶的抑制劑，可選擇性地抑制 BCR/ABL、v-Abl、PDGFR、c-KIT 等激酶活性。 |
| Venetoclax Bcl-2 抑制劑，可以誘導自噬，具有抗白血病活性。 |
| 化合物庫 |
| 抗血液癌癥化合物庫 收錄了 1500+ 種具有明確或潛在抗血液腫瘤活性的化合物，這些化合物靶向血液腫瘤治療中的關鍵靶點及信號通路，是篩選抗血液腫瘤活性化合物及其他相關研究的重要工具。 |
縮寫
AML: Acute myeloid leukemia,
ALL: Acute lymphoblastic leukemia,
CML: Chronic myeloid leukemia
CLL: Chronic lymphoblastic leukemia
HTLV: Human T-cell leukemia virus type 1
PI3K: Phosphatidyl inotisol-3-kinase
BCL-2: B-cell leukemia/lymphoma-2
PKC: Protein kinase C
PDGFR:Platelet derived growth factor receptor
BIM: Bcl-2 interacting mediator of cell death
BIK: BCL-2 interacting killer
PUMA: p53 upregulated modulator of apoptosis
IDH: Isocitrate dehydrogenase
α-KG: α-ketoglutarate
D-2-HG: D-2-hydroxyglutarate
參考文獻
1. Kipps TJ, Stevenson FK, Wu CJ, Croce CM, Packham G, Wierda WG, et al. Chronic lymphocytic leukaemia. Nat Rev Dis Primers. 2017 Jan 19;3:16096.
2. Rosewick N, Durkin K, Artesi M, Marçais A, Hahaut V, Griebel P, Arsic N, et al. Cis-perturbation of cancer drivers by the HTLV-1/BLV proviruses is an early determinant of leukemogenesis. Nat Commun. 2017 May 23;8:15264.
3. Poiesz BJ, Ruscetti FW, Gazdar AF, Bunn PA, Minna JD, Gallo RC. Detection and isolation of type C retrovirus particles from fresh and cultured lymphocytes of a patient with cutaneous T-cell lymphoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 1980 Dec;77(12):7415-9.
4. Mughal TI, Radich JP, Deininger MW, Apperley JF, et al. Chronic myeloid leukemia: reminiscences and dreams. Haematologica. 2016 May;101(5):541-58.
5. DiNardo CD, Cortes JE. Mutations in AML: prognostic and therapeutic implications. Hematology Am Soc Hematol Educ Program.2016 Dec 2;2016(1):348-355.
6. Iacobucci I, Mullighan CG. Genetic Basis of Acute Lymphoblastic Leukemia. J Clin Oncol. 2017 Mar 20;35(9):975-983.
7. Rai KR, Jain P. Chronic lymphocytic leukemia (CLL)-Then and now. Am J Hematol. 2016 Mar;91(3):330-40. 8. Carroll M, Ohno-Jones S, Tamura S, Buchdunger E, Zimmermann J, et al. CGP 57148, a tyrosine kinase inhibitor, inhibits the growth of cells expressing BCR-ABL, TEL-ABL, and TEL-PDGFR fusion proteins. Blood. 1997 Dec 15;90(12):4947-52.9. Hallek M. Chronic lymphocytic leukemia: 2020 update on diagnosis, risk stratification and treatment. Am J Hematol. 2019 Nov;94(11):1266-1287.
10. Komorowski L, Fidyt K, et al. Philadelphia Chromosome-Positive Leukemia in the Lymphoid Lineage-Similarities and Differences with the Myeloid Lineage and Specific Vulnerabilities. Int J Mol Sci. 2020 Aug 12;21(16):5776.
11. Warren CFA, Wong-Brown MW, Bowden NA. BCL-2 family isoforms in apoptosis and cancer. Cell Death Dis. 2019 Feb 21;10(3):177. 12. Kapoor I, Bodo J, Hill BT, et al. Targeting BCL-2 in B-cell malignancies and overcoming therapeutic resistance. Cell Death Dis. 2020 Nov 2;11(11):941. 13. Dang L, Yen K, Attar EC. IDH mutations in cancer and progress toward development of targeted therapeutics. Ann Oncol. 2016 Apr;27(4):599-608.
14. Waitkus MS, Diplas BH, Yan H. Biological Role and Therapeutic Potential of IDH Mutations in Cancer. Cancer Cell. 2018 Aug 13;34(2):186-195
Copyright(C) 1998-2025 生物器材網 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com