CDK2/4/6抑制剂与CDK4/6抑制剂的差异化作用原理及临床应用前景

细胞周期蛋白依赖激酶（Cyclin-dependent kinases, CDKs）是一组丝氨酸/苏氨酸激酶，其催化活性可以受到细胞周期蛋白与CDK抑制剂的调节。CDK具有调节细胞周期检查点和DNA转录的作用，被认为对是细胞分裂增殖过程中的一类关键性的调控因子[1]。CDK通过响应多种胞内和胞外信号，与细胞周期蛋白形成异源二聚体调节细胞分裂。人类细胞中的CDK和细胞周期蛋白家族非常庞大，迄今为止已发现29种细胞周期蛋白和20种CDK蛋白。已有研究证明CDK1、2、3、4、6直接作用于细胞周期转换和细胞分裂行为，而CDK7 -11调节DNA转录[2]。CDK12也被认为是一种转录调节因子，能够特异性地与细胞周期K蛋白结合，在DNA损伤修复机制中具有重要作用[3]。

目前的研究已经证实，在乳腺癌细胞中，CDK4/6的活性受到细胞周期蛋白D的调控，具有活性的CDK4/6-细胞周期蛋白D复合物能够对RB蛋白进行磷酸化，这将导致转录因子E2F的释放，允许多种促使细胞进入S期的基因的转录，从而推进细胞周期的进展[4]。临床研究已经证实CDK4/6抑制剂在激素受体阳性HER-2受体阴性乳腺癌的治疗中获得了超越当前标准疗法的生存获益。目前国内外已有多款CDK4/6抑制剂相继获批，用于不可切除的局部晚期或转移性激素受体阳性HER-2受体阴性乳腺癌的一线和二线治疗，且正在向术后辅助疗法等更加前线的治疗地位进军，比如abemaciclib现今术后辅助疗法已获批。根据2021年美国辉瑞，礼来辉瑞瑞士诺华公司年报显示，palbociclb，abemaciclib与ribocicilb三大CDK4/6抑制剂在2021年的销售业绩分别为54.4亿[5]，13.5亿[6]和9.4亿美元[7]，预计目前全球范围内已有数十万激素受体阳性乳腺癌患者从基于CDK4/6抑制剂的疗法中获益。

尽管CDK4/6抑制剂极大的改变了HR+/HER2-ABC的治疗格局，但仍然存在巨大的挑战，主要表现为CDK4/6抑制剂的原发和获得性耐药。在使用CDK4/6抑制剂治疗的患者中约有20%的患者表现为起始治疗无效即原发性耐药，另有一半在25个月内发展为耐药并疾病进展[8]。PALOMA-2研究中，超过60%哌柏西利联合来曲唑治疗的患者在40个月内出现疾病进展[9]。CDK4/6抑制剂的耐药无法避免，一旦耐药，只能依赖医生在后线毒性更大且临床获益有限的治疗中进行选择，例如雷帕霉素靶蛋白（mTOR)抑制剂等。

随着CDK4/6抑制剂在乳腺癌治疗中的应用，克服耐药成为重要且有待迫切解决的难题，对耐药机制也有了更深的理解。研究发现当CDK4/6活性被抑制后，随着Cyclin E的扩增以及MYC的激活，MYC上调激活CDK2，CDK2-Cyclin E可以作为补充代偿性途径使Rb磷酸化，释放E2F，促使肿瘤细胞增殖，这是目前CDK4/6抑制剂获得性耐药的主要机制[10]。Cyclin E过表达使肿瘤细胞抵抗CDK4/6的抑制作用，不再停滞于G1期[11]。有临床研究显示Cyclin E高表达患者对CDK4/6抑制剂不敏感，其无进展生存期明显短于Cyclin E低表达患者[12]。抑制CDK2-Cyclin E可避免由Cyclin E扩增引起的耐药，该机制已经在CDK4/6耐药细胞系中得到确认[13]。想要达到长期的疗效，CDK4和CDK2都需要被抑制，这是一种新的抑制乳腺癌细胞的治疗方式。

这样的发现直接催生了对CDK2/4/6抑制剂的研制。CDK2/4/6抑制剂在临床前研究中被发现能够有效抑制对CDK4/6抑制剂产生获得性耐药的人类乳腺癌细胞的增殖。直接靶向CDK2靶点能直接一直Cyclin E通路，从而阻断肿瘤细胞在CDK4/6抑制之后的逃逸和耐药，这种耐药机制发生在约20%的CDK4/6抑制剂耐药患者中。

另一方面，目前已获批的多款CDK4/6抑制剂存在比较显著的消化和血液系统不良反应谱，在PALOMA-2, MONARCH-3等大型三期注册临床研究中均观察到CDK4/6抑制剂相比安慰剂或标准内分泌疗法出现了较高比例的3/4级消化与血液系统不良反应。在PALOMA-2研究中palbociclib治疗组66.5%的患者出现3/4级中性粒细胞减少，27.8%的患者出现3/4级淋巴细胞减少[14]，而MONARCH-3研究中abemaciclib治疗组则有9.5%的患者出现3/4级腹泻[15]。这些问题将会限制CDK4/6抑制剂的临床疗效和与其他靶向药的联用前景。

根据既往对已获批CDK4/6抑制剂的药学和生物学性质的研究发现，CDK6抑制与骨髓毒性相关，从而导致诸多血液学不良反应[15]。而对GSK3β 和CDK 9活性抑制会导致较高概率的消化道不良反应。因此，在设计CDK2/4/6抑制剂分子时，通过提高对CDK2、4的抑制性，降低对CDK6/9/GSK3β等靶点亲和性，新一代的CDK2/4/6抑制剂有望在解决CDK4/6获得性耐药的同时改善血液学和消化系统毒性，从而延长患者生存获益，提升治疗耐受性和依从性，并改善患者生活质量。

目前全球范围内主要的在研CDK2/4/6抑制剂候选药物包括辉瑞公司PF-06873600、Nuvation公司NUV-422、先声药业SCR-8079以及锐格医药RGT-419B。其中辉瑞PF-06873600和Nuvation NUV-422已进入I/II期临床开发，先声药业SCR-8079在2022年AACR年会上公布了临床前数据，而锐格医药RGT-419B已于今年第一季度完成首次人体临床研究的首例患者入组。

活性和选择性优化的CDK2/4/6抑制剂将为乳腺癌患者在后线和末线治疗带来新的标准疗法选择，同时也有向术后辅助疗法等更加前线的治疗地位进军的前景，并且带来更好的治疗体验，延长患者生存结局，改善患者的生活质量。

参考资料：

[1] [2] Ding, Lei et al. “The Roles of Cyclin-Dependent Kinases in Cell-Cycle Progression and Therapeutic Strategies in Human Breast Cancer.” International journal of molecular sciences vol. 21,6 1960. 13 Mar. 2020, doi:10.3390/ijms21061960

[3] Lui, Goldie Y L et al. “CDK12: an emerging therapeutic target for cancer.” Journal of clinical pathology vol. 71,11 (2018): 957-962. doi:10.1136/jclinpath-2018-205356

[4] Spring, Laura et al. “Targeting the cyclin D-cyclin-dependent kinase (CDK) 4/6-retinoblastoma pathway with selective CDK 4/6 inhibitors in hormone receptor-positive breast cancer: rationale, current status, and future directions.” Discovery medicine vol. 21,113 (2016): 65-74.

[5] Pfizer 10-K form 2021

[6] Eli Lilly Q4 2021 Business Result Company Presentation

[7] Novartis 2021 Annual Report

[8] [15] Goetz, Matthew P et al. “MONARCH 3: abemaciclib As Initial Therapy for Advanced Breast Cancer.” Journal of clinical oncology: official journal of the American Society of Clinical Oncology vol. 35,32 (2017): 3638-3646. doi:10.1200/JCO.2017.75.6155

[9] 专家解读：CDK4/6耐药机制研究新进展及耐药后的临床治疗策略，爱尔思维

[10] [11] Freeman-Cook, Kevin et al. “Expanding control of the tumor cell cycle with a CDK2/4/6 inhibitor.” Cancer cell vol. 39,10 (2021): 1404-1421.e11.

[12][13] O'Leary, Ben et al. “Treating cancer with selective CDK4/6 inhibitors.” Nature reviews. Clinical oncology vol. 13,7 (2016): 417-30. doi:10.1038/nrclinonc.2016.26

[14] Finn, Richard S et al. “palbociclib and Letrozole in Advanced Breast Cancer.” The New England journal of medicine vol. 375,20 (2016): 1925-1936. doi:10.1056/NEJMoa1607303

doi:10.1016/j.ccell.2021.08.009

[15] Fassl, Anne et al. “CDK4 and CDK6 kinases: From basic science to cancer therapy.” Science (New York, N.Y.) vol. 375,6577 (2022): eabc1495. doi:10.1126/science.abc1495