前言

基因組和蛋白組學(xué)的技術(shù)突破不斷驅(qū)動(dòng)腫瘤生物學(xué)向前發(fā)展,癌癥的前瞻性分子特征使醫(yī)生能夠?qū)崟r(shí)確定每個(gè)患者腫瘤的基因組變化,并能夠根據(jù)這些詳細(xì)的數(shù)據(jù)選擇個(gè)性化的治療方案。雖然目前只有少數(shù)患者受益于精準(zhǔn)靶向治療,但隨著該領(lǐng)域的進(jìn)展,這一群體將繼續(xù)增長(zhǎng)。

精準(zhǔn)腫瘤學(xué)的范圍正在迅速擴(kuò)大,以解決以前無(wú)法克服的靶標(biāo)和罕見(jiàn)的基因組驅(qū)動(dòng)因素,同時(shí),以前未被認(rèn)識(shí)到的生物和治療的復(fù)雜性也正在出現(xiàn)。如何進(jìn)一步擴(kuò)大基因組驅(qū)動(dòng)腫瘤學(xué)的益處,包括提出改進(jìn)藥物設(shè)計(jì)的策略,更細(xì)致的患者選擇,以及設(shè)計(jì)下一代基因組驅(qū)動(dòng)的臨床試驗(yàn),將有助于加速我們對(duì)腫瘤生物學(xué)的理解,并持續(xù)改善患者預(yù)后。

優(yōu)化藥物開(kāi)發(fā)

目前,基于精準(zhǔn)腫瘤學(xué)的新一代療法有助于闡明最佳分子靶向藥物的許多關(guān)鍵特性。其中最重要的因素包括治療指數(shù)、靶向選擇性和耐藥性。

治療指數(shù)

一個(gè)良好的治療窗口以允許最佳劑量,是治療成功的關(guān)鍵。治療指數(shù)是藥物選擇性、靶點(diǎn)特征和脫靶毒性綜合考量的結(jié)果。

例如,EGFR抑制劑的治療窗口因靶向激活突變與野生型EGFR的選擇性不同而有所不同。許多對(duì)一代和第二代EGFR抑制劑(如erlotinib、gefitinib和afatinib)反應(yīng)良好的患者,都有L858R突變和外顯子19缺失,這些缺失增加了受體二聚并降低ATP結(jié)合,與野生型EGFR相比,抑制劑的親和力增強(qiáng)。

相比之下,這些藥物在EGFR外顯子20插入中具有較差的治療指數(shù),因?yàn)閷?duì)外顯子20突變體的抑制作用不如對(duì)野生型EGFR的抑制,限制了這類藥物的耐受性。

靶標(biāo)選擇性

針對(duì)靶標(biāo)的選擇性可以降低脫靶毒性,并允許更有效的藥物活性,從而提高療效。

例如,在約2%的肺腺癌和高達(dá)20%的甲狀腺乳頭狀癌中發(fā)現(xiàn)活化RET改變,而多重激酶抑制劑(MKI)會(huì)有一定程度的RET抑制,如lenvatinib、vandetanib、cabozatinib和ponatinib,在RET突變的腫瘤中表現(xiàn)出有限的臨床活性。然而,所有這些藥物都表現(xiàn)出更強(qiáng)的非靶向抑制作用,典型的是VEGFR(KDR),這決定了它們的劑量限制毒性,從而無(wú)法達(dá)到最大的RET阻斷。

相反,選擇性RET抑制劑,包括selpercatinib(LOXO-292)和pralsetinib(BLU-667),已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái),允許有效和持續(xù)的靶向抑制,與MKIs相比,已證明具有顯著的療效和良好的安全性。

所以,對(duì)單個(gè)癌癥的基因組驅(qū)動(dòng)因素的進(jìn)一步了解,加上結(jié)構(gòu)生物學(xué)的進(jìn)展,使得能夠開(kāi)發(fā)出合理的、適合于特定目的的藥物,這種選擇性抑制劑的產(chǎn)生對(duì)于優(yōu)化耐受性和最大化治療效果至關(guān)重要。

耐藥性

在設(shè)計(jì)藥物時(shí),應(yīng)考慮原發(fā)性和獲得性耐藥的潛在機(jī)制。考慮因素包括由藥物滲透性引起的耐藥性以及繼發(fā)于分子改變的耐藥性。

對(duì)于腦轉(zhuǎn)移常見(jiàn)的癌癥,包括NSCLC、乳腺癌和黑色素瘤,確保針對(duì)這些癌癥關(guān)鍵基因組改變的藥物具有足夠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)滲透性已成為一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。雖然第一代ALK抑制劑crizotinib可實(shí)現(xiàn)高初始全身疾病控制率,但腦部滲透性差導(dǎo)致多達(dá)60%的患者在接受治療時(shí)出現(xiàn)CNS進(jìn)展。對(duì)新一代ALK抑制劑的前瞻性評(píng)估表明,大腦內(nèi)的疾病控制顯著改善,最終有助于提高無(wú)進(jìn)展生存率和總生存率。

除了由藥物滲透性決定的耐藥性外,藥物開(kāi)發(fā)越來(lái)越多地考慮到靶向獲得性耐藥性的預(yù)測(cè)機(jī)制。例如,連續(xù)幾代的ALK抑制劑被專門(mén)設(shè)計(jì)針對(duì)突變來(lái)維持結(jié)合效力。

藥物開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域

異構(gòu)體和突變選擇性抑制劑

認(rèn)識(shí)到更多的選擇性治療往往具有更好的療效和耐受性,一些策略被用來(lái)更具體和直接地抑制致癌驅(qū)動(dòng)因素,包括開(kāi)發(fā)異構(gòu)體和突變選擇性抑制劑。

例如,PI3K途徑是癌癥中最常見(jiàn)的突變途徑之一,但早期用pan-PI3K抑制劑僅顯示出有限的療效。相比之下,亞型選擇性PI3K抑制劑相對(duì)于pan-PI3K和雙PI3K/mTOR抑制劑顯示出更好的療效。此外,異構(gòu)體特異性抑制劑可將歸因于“脫靶”異構(gòu)體的毒性降至最低。

近年來(lái),藥物的選擇性已經(jīng)超越了異構(gòu)體的選擇性,向單個(gè)突變等位基因發(fā)展。這種選擇性允許抑制突變的致癌蛋白,同時(shí)保留野生型蛋白。

KRAS是癌癥中最常見(jiàn)的突變癌基因之一,但盡管它被認(rèn)為是一個(gè)關(guān)鍵的致癌驅(qū)動(dòng)因素,但一直以來(lái)它被認(rèn)為是不可成藥的,部分原因是缺乏可靶向的結(jié)合位點(diǎn)。然而,最新的設(shè)計(jì)允許與KRAS G12C的突變半胱氨酸發(fā)生反應(yīng),形成不可逆的結(jié)合并將蛋白質(zhì)鎖定在其非活性結(jié)合狀態(tài)。在缺乏這種突變半胱氨酸的情況下,這些共價(jià)抑制劑不會(huì)與野生型KRAS發(fā)生反應(yīng),從而保護(hù)正常組織。KRAS G12C抑制劑I期試驗(yàn)的早期結(jié)果證明了這種靶向突變的有效性和安全性。

抗體偶聯(lián)藥物(ADC)

另一種提高治療指數(shù)的方法是使用抗體偶聯(lián)藥物。通過(guò)將細(xì)胞毒性有效載荷直接連接到靶向抗體,ADC被設(shè)計(jì)為可擴(kuò)展傳統(tǒng)細(xì)胞毒性藥物的治療窗口。

目前,已有多個(gè)此類藥物開(kāi)始在臨床上得到應(yīng)用。例如,ADC藥物trastuzumab deruxtecan(DS8201)是由與細(xì)胞毒性拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑deruxtecan偶聯(lián)到抗HER2抗體曲妥珠單抗組成。這種藥物在HER2驅(qū)動(dòng)的癌癥中表現(xiàn)出前所未有的活性,包括HER2+的乳腺癌和胃癌,以及在HER2低表達(dá)的乳腺癌中也具有很好的活性,而在這類病人, HER2靶向治療在很大程度上往往是無(wú)效的。確定適合ADC開(kāi)發(fā)的腫瘤特異性靶點(diǎn)并優(yōu)化這些工程藥物的安全性將是其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用的關(guān)鍵。

變構(gòu)抑制劑

傳統(tǒng)上,大多數(shù)小分子抑制劑都以ATP結(jié)合位點(diǎn)為靶點(diǎn)。最近,基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)、具有動(dòng)態(tài)模擬的計(jì)算化學(xué)以及高通量藥物篩選方法的進(jìn)展共同促成了非ATP競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的開(kāi)發(fā),這些抑制劑結(jié)合了新的變構(gòu)位點(diǎn)。

這些變構(gòu)抑制劑可克服由已驗(yàn)證靶點(diǎn)活性位點(diǎn)突變介導(dǎo)的靶點(diǎn)耐藥,并可抑制先前不可成藥的蛋白。例如,靶向BCR-ABL融合陽(yáng)性的變構(gòu)抑制劑asciminib(ABL001)已經(jīng)進(jìn)入臨床,并在已使用多種ATP競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑治療的頑固性耐藥AML患者中證明了藥效。另一個(gè)正在積極探索的方法是將選擇性ATP競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑和變構(gòu)抑制劑聯(lián)合應(yīng)用,這可能共同延緩甚至完全阻止獲得性耐藥性的發(fā)展。

變構(gòu)抑制劑也可以使治療針對(duì)以前無(wú)法靶向的目標(biāo)。例如,磷酸酶SHP2與SOS1一起在促成核苷酸交換方面發(fā)揮重要作用,使RAS在其非活性GDP結(jié)合態(tài)和激活GTP結(jié)合態(tài)之間循環(huán)。磷酸酶以前被認(rèn)為是不具吸引力的藥物靶點(diǎn),但變構(gòu)抑制劑可以改變SHP2的構(gòu)象并消除其活性,這在臨床前動(dòng)物模型中已證明了藥效,目前,一些臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

蛋白水解靶向嵌合體(PROTACS)

另一種新出現(xiàn)的靶向關(guān)鍵癌癥驅(qū)動(dòng)因子的方法是PROTACS,這種方法通常使用雙功能分子,使目標(biāo)蛋白接近泛素連接酶,最終導(dǎo)致目標(biāo)蛋白降解。

這項(xiàng)技術(shù)在癌癥治療中的應(yīng)用還處于起步階段,與關(guān)鍵癌基因的變構(gòu)抑制劑一樣,這種技術(shù)可能會(huì)克服由已驗(yàn)證靶點(diǎn)活性位點(diǎn)突變介導(dǎo)的靶點(diǎn)耐藥,并可抑制先前不可成藥的蛋白。許多癌癥的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素,包括轉(zhuǎn)錄因子,都不能被目前可用的治療方法靶向,要么是因?yàn)樗鼈儾辉诩?xì)胞表面表達(dá),因此抗體無(wú)法接近,要么是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈π》肿右种苿┛梢愿街�的結(jié)合囊。PROTACs可以克服這些挑戰(zhàn),通過(guò)同時(shí)結(jié)合靶點(diǎn)和E3泛素連接酶來(lái)利用細(xì)胞的內(nèi)源性蛋白質(zhì)降解機(jī)制,促進(jìn)蛋白質(zhì)降解。

ARV-110是第一個(gè)進(jìn)入I期臨床試驗(yàn)的藥物,它將前列腺癌患者的E3泛素連接酶與雄激素受體聯(lián)系起來(lái)(NCT03888612)。這種降低細(xì)胞蛋白水平的新方法可以有效地靶向許多以前不可治療的靶點(diǎn)。

蛋白質(zhì)復(fù)性

通過(guò)塑造蛋白質(zhì)構(gòu)象來(lái)恢復(fù)突變蛋白質(zhì)的自然功能,從而重新啟用失去的活性,目前,這類小分子藥物正在得到開(kāi)發(fā)。

這一策略已經(jīng)在囊性纖維化的治療中被證明是成功的,囊性纖維化是一種非腫瘤遺傳性疾病,其特征是編碼囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)蛋白(CFTR)的基因突變導(dǎo)致粘液分泌過(guò)多。通過(guò)重新使CFTR到達(dá)細(xì)胞表面并發(fā)揮與野生型蛋白類似的功能,蛋白質(zhì)復(fù)性藥物減少了囊性纖維化的臨床后遺癥。

蛋白質(zhì)復(fù)性在癌癥中的應(yīng)用目前正在探索中,它代表了靶向突變腫瘤抑制因子的一種新方法。腫瘤抑制因子TP53的功能缺失突變是癌癥中最常見(jiàn)的突變。然而,目前還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)TP53突變癌癥的治療方法,通過(guò)蛋白質(zhì)復(fù)性恢復(fù)突變體TP53活性的小分子正在研發(fā)中。除了擴(kuò)大可能的藥物靶點(diǎn)的數(shù)量外,這種方法還提供了額外的益處,比如降低了毒性。

優(yōu)化藥物的使用

為了最大限度地發(fā)揮基因組驅(qū)動(dòng)腫瘤學(xué)的優(yōu)勢(shì),必須優(yōu)化現(xiàn)有療法的使用。合理的治療順序和開(kāi)發(fā)協(xié)同和可耐受的組合,在患者治療過(guò)程中最適當(dāng)?shù)臅r(shí)間給予新的治療可能會(huì)提高療效。

盡早應(yīng)用以減少耐藥性

新的治療方法通常是在那些從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)治療中獲得最大利益的疾病患者身上進(jìn)行測(cè)試。然而,使用EGFR和ALK抑制劑的經(jīng)驗(yàn)表明,在出現(xiàn)耐藥性之前,盡早應(yīng)用我們最好的藥物可能會(huì)改善療效。

使用第一代和第二代EGFR酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)治療的EGFR突變NSCLC患者中,超過(guò)50%獲得EGFR T790M突變。Osimertinib是為了克服T790M突變而開(kāi)發(fā)的,最初是在先前TKIs進(jìn)展的患者中進(jìn)行的。

然而,最近的證據(jù)表明,與第一代EGFR TKIs治療的患者相比,當(dāng)患者接受osimertinib作為一線治療時(shí),有效地防止T790M介導(dǎo)的耐藥,總生存率顯著增加。因此,藥物開(kāi)發(fā)模式應(yīng)該鼓勵(lì)對(duì)下一代抑制劑進(jìn)行早期患者測(cè)試。

輔助和新輔助治療

大多數(shù)精準(zhǔn)治療是針對(duì)復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性癌癥患者的,這類患者的目標(biāo)往往是延長(zhǎng)生命,并不指望治愈。而恰恰相反,精準(zhǔn)治療的最大機(jī)會(huì)可能是早期疾病患者,有效的治療有可能提高治愈率。

在HER2陽(yáng)性乳腺癌患者中,在化療中加入HER2單克隆抗體曲妥珠單抗可顯著提高10年生存率。輔助靶向治療也是3期BRAF V600E突變黑色素瘤和KIT表達(dá)胃腸道間質(zhì)瘤患者的標(biāo)準(zhǔn)治療,基于3期試驗(yàn)已證明了無(wú)病生存期的益處。

對(duì)于具有高應(yīng)答率的靶向治療,新輔助治療可用于將不能切除的腫瘤轉(zhuǎn)化為可手術(shù)切除的疾病,從而提供治愈的機(jī)會(huì)。例如,盡管larotrectinib被開(kāi)發(fā)用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)治療無(wú)反應(yīng)的晚期TRK融合陽(yáng)性癌癥,但新輔助larotrectinib已成功用于兒童肉瘤患者以縮小腫瘤并允許完全切除。雖然需要進(jìn)一步的研究來(lái)確定這種新輔助方法的應(yīng)用場(chǎng)合,但很明顯,早期使用有效藥物可能會(huì)顯著改善一部分患者的預(yù)后。

聯(lián)合治療

聯(lián)合治療可用于提高療效、降低毒性和/或防止耐藥性的出現(xiàn)。在BRAF V600突變型黑色素瘤中,與BRAF單獨(dú)抑制相比,BRAF和MEK聯(lián)合抑制可延長(zhǎng)生存期并降低皮膚毒性。

除了預(yù)防原發(fā)性耐藥外,合理的組合可以有效治療繼發(fā)性耐藥。隨著進(jìn)展后活檢變得越來(lái)越普遍,越來(lái)越多的報(bào)道出現(xiàn)了脫靶耐藥性。當(dāng)獲得性改變本身具有靶向性時(shí),測(cè)序數(shù)據(jù)為同時(shí)針對(duì)主要和獲得性驅(qū)動(dòng)因素的合理治療組合提供了機(jī)會(huì)。例如,在TATTON臨床試驗(yàn)中,對(duì)獲得性MET擴(kuò)增的EGFR突變NSCLC患者聯(lián)合應(yīng)用osimertinib和MET抑制劑savolitinib治療。Savolitinib能夠恢復(fù)對(duì)osimertinib的敏感性。

小結(jié)

腫瘤的分子特征分析已經(jīng)使我們能夠開(kāi)發(fā)出成功的靶向治療,造福了無(wú)數(shù)的患者。然而,分子定向研究也強(qiáng)調(diào)了預(yù)測(cè)哪些患者可能對(duì)治療作出反應(yīng)的復(fù)雜性,此外,許多基因組驅(qū)動(dòng)因素仍然“不可成藥”,或由于目前治療的耐受性而無(wú)法有效地靶向。因此,我們必須從以前的成功和失敗中吸取教訓(xùn),以優(yōu)化藥物設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的新治療方法,并且持續(xù)改進(jìn)患者與治療的匹配方式,實(shí)現(xiàn)更有效的精準(zhǔn)靶向治療,開(kāi)創(chuàng)腫瘤精準(zhǔn)治療的新時(shí)代。

參考文獻(xiàn):

1．  Towards a more precise future for oncology． Cancer Cell． 2020 Apr 13; 37(4): 431–442．