CDK4/6抑制剂在消化道肿瘤中的研究进展

Research Progress of CDK4/6 Inhibitors in Digestive Tract Tumors

摘要: CDK4/6作为调节细胞周期的关键蛋白激酶，在衰老、DNA修复等行为中也扮演着重要的角色，对于CDK4/6以及其抑制剂的应用的相关研究也正在进行中，近年来成为在各种癌症类型中进行热点探究的潜在靶点。本文就CDK4/6抑制剂在消化道肿瘤治疗的研究进展进行讨论。

Abstract: As a key protein kinase that regulates cell cycle, CDK4/6 also plays an important role in aging, DNA repair and other behaviors. Relevant studies on the application of CDK4/6 and its inhibitors are al-so in progress. In recent years, CDK4/6 has become a potential target for hot research in various cancer types. This article discusses the progress of CDK4/6 inhibitors in the treatment of digestive tract tumors.

1. 引言

细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin dependent kinase, CDK)是驱动细胞周期变化的关键调节酶，多个CDK家族成员的失调通常发生在多数恶性肿瘤发展过程中，特别是细胞周期蛋白D-CDK4/6-视网膜母细胞瘤蛋白(retinoblastoma protein, RB)-INK4 (inhibitors of CDK4)轴普遍被破坏，促进肿瘤细胞增殖。随着CDK4/6抑制剂的面世，在多种恶性肿瘤中的有关研究层出不穷，现就CDK4/6抑制剂在消化道肿瘤中的研究进展做一综述。

2. CDK4/6抑制剂概述

细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)家族包括13种不同的丝氨酸/苏氨酸激酶，当它们与其各自的调控亚基细胞周期蛋白结合时，它们具有催化活性。CDKs与细胞周期蛋白复合物，调节多种关键的细胞过程，包括细胞周期进程和转录，由于激酶的异常激活，细胞周期调控紊乱，往往会导致不受控制的细胞增殖，并导致癌症的发展 [1] 。有丝分裂信号通过转录和转录后机制使下游cyclin D1和CDK4/6形成复合物并激活，从而引起RB、RB1和RB2的磷酸化和失活，使得E2F基因表达，与此同时E型周期蛋白(E1和E2)表达，结合并激活CDK2，促进细胞周期从G1期向S期发展 [2] 。该通路的失调发生在多种类型的恶性肿瘤中，CDK异常表达参与其发展过程 [3] ，研究表明CDK4/6激酶调节有比预期更广泛的细胞功能，除了抑制肿瘤细胞增殖之外，抑制CDK4/6会影响作用于肿瘤细胞和宿主免疫系统的抗肿瘤免疫反应 [4] ，这进一步促使了CDK抑制剂成为治疗癌症的最新热点方向之一。

2015年，美国食品药品管理注册局(Food and Drug Administration, FDA)批准首个CDK4/6抑制剂palbociclib，目前CDK4/6抑制剂已经被用于激素受体(HR)阳性、人表皮生长因子受体2 (HER-2)阴性转移性乳腺癌(metastatic breast cancer, MBC)的标准治疗。迄今为止，三种不同的CDK4/6抑制剂已经被欧洲医学协会(Food and Drug Administration, EMA)批准：palbociclib，ribociclib和abemaciclib，它们均可与芳香化酶抑制剂和氟维司群联合使用，或作为初始内分泌治疗，或可在内分泌治疗后疾病进展后使用治疗绝经后晚期乳腺癌患者 [5] 。一项随机III期临床试验结果表明，在激素受体(HR)阳性、人类表皮生长因子受体-2 (Human epidermal growth factor receptor-2, HER-2)阴性的绝经后晚期乳腺癌患者中，一线使用palbociclib联合来曲唑比单用来曲唑可显著延长无进展生存期(progression-freesurvival, PFS)，并有明显的总生存获益。与安慰剂组相比，Ribociclib组的中位总生存期延长了12个月以上 [6] 。除了在乳腺癌的相关临床应用之外，NCCN指南推荐palbociclib单药治疗无法切除的高分化/去分化脂肪肉瘤。高分化/去分化脂肪肉瘤(well-differentiated liposarcoma/dedifferentiated liposarcoma, WD/DDLS)是脂肪肉瘤最常见的形式，占所有软组织肉瘤的20%。超过90%的WD/DDLS存在CDK4扩增，选择性CDK4/6抑制剂palbociclib可抑制脂肪肉瘤细胞系和异种移植物的生长并诱导其衰老。II期研究表明，口服palbociclib (每日200 mg，每21天治疗14天)对WD/DDLS有临床获益 [7] [8] 。

除此之外，目前正进行着针对一系列其他肿瘤类型CDK4/6抑制剂的相关临床试验。相关研究发现，CDK4/6抑制后，许多细胞不能完成DNA复制，并退出细胞周期，进入有丝分裂和错误分离染色体阶段，造成过度的DNA损伤，进一步限制细胞增殖能力。这些效应在包括乳腺癌在内的一系列肿瘤类型中被验证，进而为更好地预测有效的联合治疗提供了一定的理论基础 [9] 。Tong等 [10] 提出CDK4/6抑制剂发挥作用的关键机制可能是抑制转录因子p73的磷酸化，研究表明抑制p73和由此发生的细胞表面受体DR5的上调对于CDK4/6抑制剂发挥其抗肿瘤作用是必要的，包括增强免疫介导的细胞杀伤作用，治疗疗效主要取决于CDK4/6抑制剂与其他药物的联合使用。与目前已在临床上广泛使用的几种靶向疗法一样，CDK4/6抑制剂治疗应用的主要阻碍是最初对治疗有反应的患者通常会产生耐药性，这进而进一步提示新的联合治疗方案的实践，可能可以延缓或克服耐药性。目前针对50多种肿瘤类型，使用palbociclib，ribociclib和abemaciclib正进行300多项临床试验，这些试验进一步评估CDK4/6抑制剂与多种靶向治疗药物联合方案的疗效 [4] 。

3. 胃癌(Gastric Cancer, GC)

据国际癌症研究机构统计，2020年全球大约新增1930万癌症病例，其中，GC发病率居恶性肿瘤第五位，死亡率居第四位 [11] 。TCGA (The Cancer Genome Atlas)数据库提示约半数GC患者出现细胞周期相关分子异常，使其成为一个有吸引力的治疗靶点，为了探讨CDK4/6抑制剂对GC的潜在作用，使用CDK4/6抑制剂PD0332991检测其对两种人GC细胞SGC-7901和MKN-45活力的影响，提示CDK4/6抑制剂会抑制GC细胞活力，阻滞细胞周期 [12] 。有研究发现，在49个GC细胞系中，Abemaciclib对EB病毒(Epstein-Barr virus, EBV)和高微卫星不稳定性(Microsatellite Instability-High, MSI-H)型细胞系敏感，此外，对p16甲基化和染色体不稳定(Chromosomal instability, CIN)型细胞系也具有一定的反应性，此为进一步评估Abemaciclib治疗GC的临床试验提供了基础 [13] 。SHR-6390是新型小分子 CDK4/6抑制剂，一项Ⅰ期临床试验评估该药联合Pyrotinib对既往系统治疗失败的HER-2阳性晚期GC患者的疗效及安全性，结果提示CDK4/6 抑制剂与Pyrotinib联合用药将有望在HER-2阳性胃癌患者的治疗中使用 [14] 。Palbociclib已被报道在包括GC在内的一些肿瘤中发挥抗癌活性，然而，在GC中的作用仍然很大程度上是未知的。有研究探讨其对GC进展的影响及其潜在的作用机制，Palbociclib以不同浓度(分别为0.5、1和2 µM)干预GC细胞系AGS和HGC-27细胞，可显著抑制细胞增殖，增加G1期细胞比例，诱导细胞衰老和凋亡，并且显著提高了细胞中p16、p21和p53的表达水平，且呈剂量依赖性(P < 0.01) [15] ，进一步有研究表明，Palbociclib通过调节胸苷合酶的表达，增强了5-氟尿嘧啶(5-FluoroUracil, 5-FU)，的体内外抗肿瘤作用，为Palbociclib与5-FU在GC中联合治疗临床试验提供了一定的基础 [16] 。

4. 食管癌(Esophageal Cancer)

早期临床前研究表明，CDK4/6抑制剂PD-0332991可抑制细胞生长，诱导食管鳞癌(esophageal squamous carcinoma, ESCC)细胞凋亡，抑制其迁移和侵袭，并在体内异种移植实验证实PD-0332991可有效地抑制ESCC肿瘤的生长 [17] 。另外Wang Jiayuan等 [18] 发现CDK4/6抑制剂SHR6390对ESCC细胞系和异种移植瘤具有潜在的抗肿瘤活性，CDK6低表达和/或Cyclin D1高表达可能与SHR6390的高敏感性有关，评估CDK6和Cyclin D1的表达可能有助于从SHR6390中筛选受益患者，为今后的临床试验提供依据。关于在食管癌中开展的相关临床试验，艾布拉姆森癌症中心已开展Palbociclib在晚期食管癌和GC患者中的Ⅱ期临床试验，筛选了29例患者，结论显示Palbociclib对胃食管肿瘤单药治疗活性有限，可针对于其耐药机制探究最新的联合治疗方案 [19] 。

5. 结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)

最新癌症统计数据显示，2016年我国CRC发病率居恶性肿瘤第二位，死亡率居第四位，并且2000-2016年以来，CRC的发病率和死亡率呈现上升趋势 [20] ，有研究提示，CDK4/6抑制剂通过诱导细胞周期阻滞来有效地防止结肠肿瘤细胞的增殖，有助于开发新的潜在的CRC治疗策略。最近的研究集中在评估CDK4/6抑制剂与其他药物联合治疗CRC的治疗潜力 [21] 。例如，在K-RAS突变型CRC，MEK和CDK4/6抑制剂联合使用可协同抑制体外肿瘤细胞生长，并在细胞系和患者来源的移植瘤模型中使肿瘤减小，在体内外实验中，均显著降低磷酸化核糖体蛋白的水平，并降低体内Ki-67值，进而得出结论，联合抑制MEK和CDK4/6在K-RAS突变型CRC的临床前模型中是有效的 [22] 。已进入临床研究阶段的泛RAF和RAF二聚体抑制剂LY3009120已被证明可以在体外抑制RAS和BRAF突变型细胞增殖和体内异种移植瘤生长。在研究中，LY3009120和abemaciclib联合使用可协同抑制体外肿瘤细胞的增殖，并导致K-RAS、N-RAS或BRAF突变的异种移植瘤模型的肿瘤减小，单独使用abemaciclib可部分抑制Rb磷酸化，导致cyclin D1升高，联合治疗对Rb磷酸化的抑制作用更强，LY3009120抑制abemaciclib介导的cyclin D1上调。这些结果通过CDK4/6 siRNA敲除进一步验证，更重要的是，LY3009120和abemaciclib联合对Rb磷酸化和cyclin D1抑制作用更强，对肿瘤细胞的细胞周期阻滞越明显。这些临床前研究结果表明，联合抑制RAF和D-cyclin依赖的激酶可能为治疗RAS或RAF基因突变的肿瘤患者提供了一种有效的方法 [23] 。另外，Wang Yanni等 [24] 发现，针对多个信号通路使用其抑制剂，运用i-CR与人源性组织异种移植(patient-derived xenografts, PDX)模型，提示EGFR (Epidermal growth factor receptor，表皮生长因子受体)和CDK4/6通路在CRC中具有高度协同的抑瘤作用。

6. 小结及展望

消化道肿瘤的发生、发展是机体自身因素与外界环境共同作用的结果，是一个多因素参与的复杂演变过程。随着细胞周期信号通路机制的不断探究，多项研究证实CDK4/6通路参与消化道肿瘤的发生和发展，多项临床前研究表明其可抑制GC、CRC、ESCC细胞的增殖，目前CDK4/6抑制剂在体外实验中取得良好进展，但现登记的相关临床试验研究基本都处于I期或II期。尽管如此，鉴于CDK4/6抑制剂联合治疗模式在乳腺癌中的成功应用，具有一定的启示意义，提示CDK4/6抑制剂与现有药物联合使用可能在消化道肿瘤中产生更好的临床疗效。在未来消化道肿瘤的相关研究中，趋向最有前途的生物标志物的临床验证，以保证更快地转化为临床，以及更好地解读生物标志物作用的分子机制和信号传导，可以更有针对性地进行靶向治疗 [25] 。因此，需要更多的临床研究深入探索CDK4/6抑制剂在消化道肿瘤的治疗中的疗效和预后相关因素，并进一步筛选预测生物标志物及治疗敏感人群，评价联合用药的效果及功能，为CDK4/6抑制剂临床应用提供更多的理论依据和指导。