北京时代方略

CDK4/6:老靶点的新洞见


CDK4/6在推动细胞周期进展方面的作用已经为人们熟知,然而新近的研究发现,CDK4/6调节更为广泛的细胞功能,因此CDK4/6抑制剂不但可以抑制肿瘤细胞的增殖,还通过目前仍在被澄清的机制影响肿瘤细胞和肿瘤微环境。近日,《科学》杂志上的一篇综述对CDK4/6的最新研究进展进行了盘点。

来源:药明康德 

 

CDK4/6在推动细胞周期进展方面的作用已经为人们熟知,然而新近的研究发现,CDK4/6调节更为广泛的细胞功能,因此CDK4/6抑制剂不但可以抑制肿瘤细胞的增殖,还通过目前仍在被澄清的机制影响肿瘤细胞和肿瘤微环境。近日,《科学》杂志上的一篇综述对CDK4/6的最新研究进展进行了盘点。

 

 

CDK4/6在调控细胞周期中的作用

描述最完备的CDK4/6功能是通过与细胞周期蛋白D(cyclin D)相结合,磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白,包括RB1和RB样蛋白RBL1和RBL2,最终激活E2F转录程序,促进细胞进入细胞周期的S阶段。在正常细胞中,CDK4/6和细胞周期蛋白D的活性受到细胞外有丝分裂信号的严格调控,但是在肿瘤细胞中,由于激活性变异,导致蛋白激酶一直处于激活状态,让细胞的分裂不受增殖和抑制信号的控制。

 

 

▲CDK4/6调控细胞周期进展的机制(图片来源:参考资料[1])

基于抑制CDK/6活性开发的抑制剂中已经有三款获得美国FDA的批准,治疗HR阳性,HER2阴性晚期或转移性乳腺癌,包括辉瑞公司的palbociclib,诺华公司的ribociclib和礼来公司的abemaciclib。此外,G1 Therapeutics公司开发的CDK4/6抑制剂Cosela(trilaciclib)去年获得FDA的批准,用于降低广泛期小细胞肺癌患者在接受某些类型化疗时出现的骨髓抑制频率。

CDK4/6在调控细胞周期以外的作用

新近的研究才开始揭示CDK4/6在调整细胞周期以外的作用。目前的研究结果显示,它在调节癌细胞新陈代谢和抗肿瘤免疫反应方面也具有重要的作用。

调节肿瘤细胞新陈代谢

使用CDK4/6抑制剂处理胰腺癌细胞会导致肿瘤细胞的新陈代谢重编程,导致细胞中线粒体数目和溶酶体数目的增加,并且激活mTOR信号通路和增加氧化磷酸化的速度。将CDK4/6抑制剂与mTOR抑制剂联用强力抑制肿瘤细胞的增生。

抑制CDK4/6的活性可能导致肿瘤细胞中溶酶体的数目增加,而溶酶体数目的增加是某些CDK4/6抑制剂耐药性产生的原因,这一作用可能降低抑制剂的临床效益。

细胞周期蛋白D3和CDK6促进抗氧化剂NADPH和GSH的产生,这一作用帮助中和活性氧分子(ROS)。用CDK4/6抑制剂处理高度表达细胞周期蛋白D3和CDK6的肿瘤(比如白血病)会导致NADPH和GSH的耗尽,提高ROS水平,导致细胞凋亡的产生。

CDK4/6与代谢和癌症的另一个联系是在肥胖或患有糖尿病的小鼠中观察到细胞周期蛋白D1表达水平的提高。使用抗糖尿病药物二甲双胍降低肝脏细胞周期蛋白D1的水平,可以降低小鼠的肝细胞癌发病率。这一观察提供了联合使用抗糖尿病药物和CDK4/6抑制剂治疗肥胖患者肝癌的可能性。

 

 

▲CDK4/6在肿瘤代谢方面和调节抗肿瘤免疫反应方面的作用(图片来源:参考资料[1])

CDK4/6抑制剂和抗肿瘤免疫反应

CDK4/6抑制剂可以通过对肿瘤细胞的直接作用和对肿瘤免疫环境的影响来调节抗肿瘤免疫反应。在乳腺癌肿瘤模型中,abemaciclib能够激活肿瘤细胞的内源性逆转录病毒元件,导致双链RNA水平的上升。这会刺激III型干扰素的生产并提高肿瘤抗原的呈递。因此,CDK4/6抑制剂通过激发病毒基因表达,可以激活抗病毒免疫反应,帮助消灭肿瘤。

抑制CDK4/6活性也可以通过阻碍CD4阳性FOXP3阳性调节性T细胞(Treg)的增殖,对免疫系统产生影响。Tregs通常抑制抗肿瘤免疫反应。因为细胞毒性CD8阳性T细胞受到CDK4/6抑制剂影响较小,此前研究显示,abemaciclib可以降低肿瘤内T细胞的Treg/CD8+比率,从而促进CD8阳性T细胞杀伤肿瘤细胞。

抑制CDK4/6活性还可以通过抑制NFAT介导的信号通路激活效应T细胞,它还可以促进效应T细胞对肿瘤的浸润,并且导致肿瘤细胞上调PD-L1蛋白的表达。

在三阴性乳腺癌模型中,CDK4/6抑制剂与PI3K抑制剂联用,能够上调肿瘤细胞中免疫相关信号通路,包括和抗原呈递相关的蛋白,从而提高肿瘤的免疫原性。

这些研究综合起来,显示CDK4/6抑制剂可能将“冷”肿瘤转变为“热”肿瘤。作者指出,目前的当务之急是在临床试验中验证这些研究发现。多款CDK4/6抑制剂目前也在临床试验中与免疫检查点抑制剂联用(加或不加其它疗法),治疗不同类型的癌症。详细信息请见下表:

 

 

▲检验CDK4/6抑制剂与免疫检查点抑制剂联用的部分临床试验,HR:激素受体(包括雌激素和孕激素受体);ER:雌激素受体(数据来源:参考资料[1],药明康德内容团队制图)

展望未来

综述指出,虽然CDK4/6在30年之前被发现,关于它在抗肿瘤免疫力等其它方面的作用才开始被受到关注。未来几年里,一个重要的挑战是检验和发现包括CDK4/6抑制剂在内的组合疗法。

此外,虽然CDK4/6抑制剂最初疗效显著,但是患者最终都会对它们产生耐药性,如何克服耐药性的产生也是一个重要研究方向。此前的研究显示,CDK2的激活是一个常见的耐药机制,能够同时抑制CDK4/6和CDK2的化合物可能预防或延迟耐药性的产生。选择性抑制CDK4而不抑制CDK6的化合物可能允许更强力的给药方案,因为它们可能不会导致抑制CD6活性带来的骨髓毒性。靶向CDK4/6的蛋白降解剂也是新药开发的一个方向。

作者表示,未来的几年中,我们无疑会见证新CDK4/6抑制剂的开发和检验。关于CDK4/6生物学的基础、转化、和临床研究仍然是一个热点。

参考资料:

[1] Fassl et al., (2022). CDK4 and CDK6 kinases: From basic science to cancer therapy. Science, https://doi.org/10.1126/science.abc1495