激素受体阳性转移性乳腺癌中CDK4/6抑制剂耐药性的深刻见解--上篇

小五

来源:觅健 2024-09-12 10:08:43

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关键词：内分泌治疗氟维司群布加替尼靶向治疗TP53突变

突破治疗屏障：激素受体阳性转移性乳腺癌中CDK4/6抑制剂耐药性的深刻见解--上篇

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2024年09月10日 13:34 北京听全文

突破治疗屏障：激素受体阳性转移性乳腺癌中CDK4/6抑制剂耐药性的深刻见解

露从今夜白月是故乡明

亮点Highlights

•揭示CDK4/6在激素受体阳性乳腺癌中的关键作用。

•深入解析CDK4/6抑制的耐药机制。

•应对CDK4/6抑制剂耐药性的创新策略正在涌现。

摘要

随着细胞周期依赖性激酶（CDK）4/6抑制剂的出现，特别是与内分泌治疗相结合作为主要方案，激素受体阳性（HR+）乳腺癌的治疗格局发生了显著变化。然而，在HR+转移性乳腺癌中，针对CDK4/6抑制剂耐药机制的演变对疾病管理提出了重大的挑战。本综述探讨了耐药性背后的多样化基因组景观，包括细胞周期紊乱、致癌信号通路偏离、DNA损伤反应（DDR）机制缺陷以及肿瘤微环境（TME）的变化。此外，还讨论了克服耐药性的潜在策略。包括内分泌治疗的进展、细胞周期组分的靶向抑制、AKT/mTOR通路的抑制、FGFR通路的探索、抗体药物偶联物（ADCs）的使用，以及将免疫检查点抑制剂（ICIs）与内分泌治疗和CDK4/6抑制剂相结合，为改善患者在治疗挑战中的预后提供了路径。

本文讨论了乳腺癌的发病率、亚型、治疗方法和药物抵抗机制

1. **乳腺癌发病率**：2015年至2019年间，美国乳腺癌的发病率每年上升0.6% 至1% 。在2012至2019年的八年期间，50岁以下女性的增长更为显著，年均增长1.1% ，而50岁及以上女性的增长率为0.5% 。

2. **乳腺癌亚型**：在众多乳腺癌亚型中，以激素受体(HR)阳性为特征的腔面型最为常见，占所有乳腺癌诊断的75% ，并占转移性乳腺癌的70% 。

3. **治疗方法**：针对HR阳性的腔面型乳腺癌，内分泌治疗是首选的治疗方式。然而，由于药物抵抗的出现，其疗效受到限制。

4. **药物抵抗**：将靶向治疗与内分泌治疗相结合，为解决HR阳性乳腺癌的抵抗问题提供了一种有希望的方法，为患者带来了新的希望。

5. **CDK4/6的作用**：CDK4/6在调节细胞周期和细胞增殖方面具有重要作用，抑制CDK4/6已成为乳腺癌治疗的一个有吸引力的靶点。内分泌治疗与CDK4/6抑制剂的联合使用为解决内分泌治疗的抵抗问题提供了可能。CDK4/6抑制剂，如帕博西尼、瑞博西尼和阿贝莫司他，已被批准与氟维司群或芳香酶抑制剂联合用于治疗晚期HR阳性、HER2阴性的乳腺癌。

6. **CDK4/6在HR阳性乳腺癌中的作用**：细胞周期的G1、S、G2和M期由一系列调节蛋白精确调控。CDK和相应的细胞周期蛋白在这一调控网络中起主导作用。细胞周期机制的破坏，尤其是涉及cyclin D/CDK4/6-Rb轴的破坏，是癌症发病的关键事件。这种异常或过度的活化使得细胞周期机制容易无节制地增殖，从而引发肿瘤形成。

7. **药物抵抗的机制**：转移性乳腺癌患者经常在疾病进展的同时出现药物抵抗，这为疾病管理带来了新的挑战。本综述的目的是概述涉及多种抵抗机制的越来越多的证据，并探索它们可能的治疗应用。

文章还讨论了CDK4/6在HR阳性乳腺癌中的作用，包括它们在细胞周期调控中的关键角色，以及它们如何通过与cyclin D复合物一起促进Rb蛋白的磷酸化来推动细胞周期的进展。此外，还提到了CDK4/6功能失调在HR阳性乳腺癌中的普遍性，这种失调主要归因于雌激素和孕激素受体信号传导的调控效应

1. 引言

2015年至2019年间，美国乳腺癌的发病率每年上升0.6% 至1% 。值得注意的是，在前八年（2012至2019年）间，50岁以下女性的发病率增加更加显著，年均增长率为1.1% ，而50岁及以上女性的年均增长率仅为0.5% 。在乳腺癌的多种亚型中，以激素受体（HR）阳性为特征的腔型乳腺癌是最常见的，占所有乳腺癌诊断的75% ，并占转移性乳腺癌病例的70% 。在治疗HR+状态的腔型乳腺癌时，内分泌治疗作为主要治疗方案具有优先地位。然而其疗效由于耐药性的出现而受到限制，将靶向治疗与内分泌治疗相结合，提供了一种应对HR+乳腺癌耐药性的有前途的方法，为受影响的患者带来了新的希望。在乳腺癌的基本生物学特征中，由细胞周期调控紊乱引起的恶性变尤为重要，鉴于与CDKs相关的通路中广泛存在的异常以及CDKs在调控细胞增殖中的基础重要性，抑制CDKs已成为乳腺癌治疗的一个有吸引力的靶点，内分泌治疗与CDK4/6抑制剂的协同作用为应对内分泌治疗耐药性开辟了新的途径。此外，帕博西利、瑞博西利和阿贝西利等CDK4/6抑制剂已被批准用于晚期HR+、HER2-乳腺癌，与氟维司群或芳香化酶抑制剂联合使用，在转移性乳腺癌中，患者常常在疾病进展的同时出现药物耐药性，这为疾病管理带来了新的挑战。本综述的目的是概述越来越多的证据，这些证据表明存在多种耐药机制，并探讨其可能的治疗应用。

2. CDK4/6在HR+乳腺癌中的作用

细胞周期的复杂调控，由G1、S、G2和M阶段所标志，是由一个精细调控的蛋白质网络所控制的。值得注意的是，从G1期到S期的过渡是一个关键节点，促进了细胞复制的进行。细胞复制的关键节点，被一系列蛋白质精细调控，在这一调控级联的最前沿是CDK及其相应的周期蛋白。当细胞周期机制破坏时，尤其是涉及周期蛋白D/CDK4/6-Rb轴的破坏，这是癌症发生机制中的一个重要事件。周期蛋白D-CDK复合体的异常或过度参与使细胞周期装置易于失控增殖，进而引发肿瘤发生级联反应，有丝分裂生长因子的激活通过一系列分子事件触发细胞周期进程的启动。在刺激下，周期蛋白D/CDK4/6复合物被激活，导致RB蛋白的磷酸化，从而部分缓解对E2F转录因子的抑制，这有助于环蛋白E表达的增强，促进环蛋白E/CDK2复合物的组装，这些复合物进一步磷酸化RB，诱导其过度磷酸化。此外，环蛋白D/CDK4/6和环蛋白E/CDK2复合物对Rb的磷酸化释放了E2F转录因子，进而刺激G1-S期的转换，CDK/环蛋白活性的调节与CDK抑制因子的复杂相互作用密切相关，尤其是CIP/KIP和INK4抑制因子。INK4家族，包括p15、p16、p18和p19，选择性地扰乱CDK4/6/环蛋白D复合物的组装。CIP/KIP家族，包括p21、p27和p57，已被阐明为强效抑制Cyclin A/E/CDK2和Cyclin B/CDK1复合物的抑制剂，且表现出诱导性表达。此外，CDK功能背后的复杂性揭示了一些细胞在没有CDK4/6参与的情况下触发S期开始的情境，这意味着通过其他CDK对RB的磷酸化实现了一种非常规的S期进入机制。

CDK4/6/RB1通路的扰动在癌症病因学中普遍存在，尤其在乳腺癌中，这一现象尤为显著。该通路在促进细胞增殖中扮演着关键角色。这种失调主要归因于雌激素和孕激素受体（PR）信号的调控效应。核受体ER（雌激素受体），与雌激素相互作用后，ER协调了一系列细致入微的过程，对于细胞增殖至关重要。此外，ER通过与DNA序列（特别是编码CCND蛋白的基因）结合直接影响基因表达。HR+乳腺癌中CDK4/6功能的失调通常归因于细胞周期蛋白D1（CCND1）的扩增或过度表达，从而导致RB1的高磷酸化并进一步促进细胞周期的进展。通过雌激素介导的途径增强CCND1表达被认为可以驱动HR+乳腺癌细胞中的CDK4/6活性，从而促进RB1的高磷酸化并推动细胞周期的进展。此外，CCND1扩增是一种普遍现象，估计约占病例的15% 。在超过一半的病例中观察到CCND1蛋白的过表达。一部分病例表现出CDKN2A缺失（2% ）或CDK4扩增（2% ），导致关键的内源性CDK4/6抑制剂p16INK4A的破坏。Cyclin D/CDK4/6复合物的过度激活是HR+乳腺肿瘤的标志性特征，这归因于一系列分子异常，如ER信号传导、基因扩增和生长因子通路的激活。总体而言，这些见解突显了CDK4/6作为HR+乳腺癌中可药靶点的吸引力。

Figure 1. 示意图展示了在细胞周期中调节细胞周期依赖性激酶（CDK）活性的复杂调控路径

细胞周期的进入由CDK4和CDK6复合物的复杂相互作用所控制，这些复合物结合D型细胞周期蛋白，启动pRb的磷酸化并随后释放E2F转录因子。这些因子调控对S期进程至关重要的基因的转录。通过S期的推进由CDK2-细胞周期蛋白E/细胞周期蛋白A复合物的动态协作介导。CDK活性的调节由细胞周期依赖性激酶抑制剂促进，这些抑制剂选择性地靶向CDK2或CDK4/6。从G2期到M期的过渡是由细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白B与CDK1协同作用介导的。CDK：细胞周期依赖性激酶。pRb：视网膜母细胞瘤蛋白。

3. 对CDK4/6抑制剂耐药机制的见解

对CDK4/6抑制剂耐药性的出现几乎是一个不可避免的生物现象，给临床管理带来了重大挑战（Figure 2）。在此，阐明了支撑CDK4/6抑制剂耐药的主要机制，包括细胞周期的扰动、致癌信号通路的异常、DNA损伤反应（DDR）机制的损害以及肿瘤微环境（TME）的变化（Figure 3）。此外，循环肿瘤DNA（ctDNA）在发现生物标志物、识别耐药标志物和监测治疗反应方面具有重要潜力。对接受阿贝西利治疗的晚期乳腺癌患者的ctDNA进行基线和获得的基因组变化分析，单独使用或与内分泌治疗联合使用的研究显示，与安慰剂加非甾体芳香化酶抑制剂组相比，阿贝西利加非甾体芳香化酶抑制剂组中ESR1突变的发生率较低。获得性MYC和RB1的改变被认为是对阿贝西利加非甾体芳香化酶抑制剂耐药的潜在因素。在接受帕博西利治疗的ER+、HER2阴性晚期乳腺癌患者中，ctDNA分析发现，治疗前的ERS1和PI3K通路基因突变与较差的临床结果相关。全面的ctDNA分析使得揭示能够预测和监测治疗耐药性的基因组特征成为可能。无创血液肿瘤突变负担和血液拷贝数负担的分析突显了基因组复杂性，这表明接受内分泌治疗和CDK4/6抑制的个体预后较差。

Figure 2. CDK4/6抑制耐药机制

对CDK4/6信号通路的耐药可以通过多种机制产生，例如RB1失活、AURKA扩增、各种阻碍RB1被细胞周期蛋白D–CDK4/6磷酸化的改变，以及CycE-CDK2的激活。AURKA：Aurora激酶A

Figure 3. 针对CDK4/6抑制的耐药机制，包括细胞周期扰动、致癌通路异常、DNA损伤反应缺陷和肿瘤微环境修饰。DDR：DNA损伤反应；TME：肿瘤微环境。

3.1. 细胞周期中的扰动

对CDK4/6抑制剂的主要耐药机制源于细胞周期调控网络的扰动，表现为关键介质如CDK2、CDK4、RB1、CDK6、CDK7、CCND1、CCNE1、INK和p16的改变。耐药细胞提前累积了多种G1调控因子，包括E2F1、RB蛋白和CDK2，并显示出对药理学CDK2抑制的增强反应。RB1接受Cyclin D/CDK4/6复合体磷酸化的过程是一个主要事件，这使得RB1的耗竭成为对CDK4/6抑制剂耐药的显著机制。AURKA是细胞分裂过程中促进G2期向M期过渡的关键调控因子。与CDK4/6抑制剂和内分泌治疗的耐药性发展相关的证据表明。在对CDK4/6抑制剂耐药的病例中，26.8% （11/41）表现出AURKA扩增，而敏感病例则没有显示出这种特征。阻断AURKA活性会引发有丝分裂停滞和细胞凋亡，特别是在功能性RB1缺失的细胞中。CDK6的扩增导致CDK6表达显著上升，从而减弱了pRb对CDK4/6抑制剂的反应。值得注意的是，通过CDK6的敲低可以提高对药物的敏感性，而强制CDK6过表达则赋予耐药性。此外，在不同的CDK4/6抑制剂耐药模型中，CDK2、cyclin E1和cyclin E2的升高也得到了观察。这种升高与CCNE1或CCNE2的扩增相关联。在对CDK4/6抑制剂耐药的患者群体中，观察到六例（14.6% ）表现出CCNE2扩增的患者为HR+转移性乳腺癌患者。此外，在术前帕博西利（POP）研究中，表现出CCNE2表达升高的患者，其治疗结果与接受帕博西利治疗的患者相对较差，未能达到预期。同时，PALOMA-3研究揭示了CCNE1基因表达增强与HR+转移性乳腺癌患者帕博西利疗效受损之间的显著关联。帕博西利耐药的发展与CDK4和CCND1蛋白的表达增强有关。由于蛋白质合成增加，CDK4或CCND1的靶向去除会导致细胞周期停滞，而抑制CDK2或Cyclin E1则能够恢复对palbociclib的敏感性。此外，CDK4/6抑制剂耐药性的形成受双相E2F激活机制的调控，该机制包括Rb的降解和c-MYC驱动的E2F功能增强。因此，靶向蛋白酶体功能以恢复Rb蛋白丰度成为对抗这种耐药性的一种合理策略。此外，高水平的p16与对CDK4/6抑制剂反应的减弱相关，这在ER+乳腺癌细胞系和患者来源的小鼠异种移植模型（n = 37）中得到了证实。临床证据来自一组乳腺癌患者（n = 89）。

3.2. 致癌信号通路的异常

PI3K/AKT/mTOR信号通路的上调已成为转移性乳腺癌中抵抗内分泌治疗和CDK4/6抑制剂的显著因素，尤其是在携带AKT1、PIK3CA或PTEN体细胞突变的案例中。PTEN表达的降低被认为是AKT激活增强和随之而来p27表达下调的一个推动因素。这一系列事件最终导致CDK4的过度刺激，从而造成对CDK4/6抑制剂的耐药。雌激素受体（ER）和CCND1之间的协作增强了该受体对雌激素反应元件序列的亲和力，从而增强了ER驱动的转录活性。CDK6水平的升高被认为与CDK4/6抑制剂的耐药性相关，同时导致ER和PR表达的减少，进而降低了对ER药物的敏感性。多种替代性耐药途径已被证实能够削弱对CDK4/6抑制剂的激素反应性，例如pRb耗竭和Cyclin E1的过表达。获得性突变，尤其是ESR1 Y537S突变，会加速对氟维司群和联合方案的耐药，其中氟维司群诱导的突变被视为关键决定因素。破坏的FGFR信号通路在ER+乳腺癌中作为CDK4/6抑制剂耐药性的关键介导因素。FGFR1扩增的ER+乳腺癌细胞对氟维司群表现出耐药性，无论是否联合使用哌柏西利或瑞博西利。在接受CDK4/6抑制剂治疗后，41% （14/34）的受试者检测到FGFR1/2的异常。此外，FGFR1扩增与早期疾病复发之间的独立关联在氟维司群单药治疗及其与哌柏西利联合治疗ER+乳腺癌的研究中均有所观察。在41例HR+乳腺癌患者中，有3例（7.3% ）观察到FGFR2的改变，提示其与CDK4/6抑制剂的耐药性相关。更值得注意的是，在22% 的病例中检测到FGFR1拷贝数的变化。在41例对CDK4/6抑制剂产生耐药的HR+乳腺癌病例中，检测到了5例ERBB2突变。这些ERBB2突变已经被确认为MAPK/AKT/mTOR信号通路的强效诱导因子，导致在乳腺癌细胞模型中对CDK4/6抑制剂的耐药性发展。对CDK4/6抑制剂的耐药性获得伴随着RB表达的下降和功能障碍，这与MAPK的激活相一致。这一级联反应似乎绕过了CDK4/6/RB信号通路，从而促成了侵袭性表型的出现。对CDK4/6抑制剂产生耐药的细胞显示出对MAPK信号通路依赖性的明显增加。因此，使它们对MEK抑制剂具有敏感性。在四例对CDK4/6抑制剂耐药的病例中（n = 4/41，9.8% ），观察到RAS通路的激活，特征为HRAS突变（K117N）、KRAS突变（G12D，Q61L）及NRAS扩增。值得注意的是，携带RAS改变的肿瘤未表现出敏感的特征。此外，影响Hippo通路元件的遗传修饰与对CDK4/6抑制剂反应降低相关。FAT1的缺失通过Hippo通路介导物TAZ和YAP促进CDK6表达的增加。

3.3. DNA损伤反应机制的损害

CDK无疑在触发DNA损伤检查点信号和启动DNA修复机制中发挥着关键作用，DNA损伤检查点激活ATM和ATR，进而激活CDK，通过磷酸化Rb来阻止细胞周期的进展，从而延迟细胞进入S期或有丝分裂以进行DNA修复。此外，CDK还会磷酸化参与DNA修复途径的蛋白质，促进修复因子的招募和激活，从而提高DNA修复的效率。在接受CDK4/6抑制剂治疗的HR+乳腺癌患者中，DNA损伤反应（DDR）基因的突变与无进展生存期（PFS）降低显著相关。同源重组修复（HRR）途径内的功能缺失突变可能预示着HR+、HER2-乳腺癌患者的不良预后。此外，HR+阳性HRD高聚集/TP53突变特征的HER2阴性乳腺癌表现出增强的增殖能力，这归因于DNA损伤反应（DDR）机制的紊乱，从而减弱了对雌激素信号通路的依赖以促进生长。YB-1的磷酸化增强PARP1介导的DNA修复，进一步影响细胞周期调控，并导致乳腺癌对CDK4/6抑制剂的不敏感性。此外，BRCA1/2、ATM及CHEK2的致病性变异在接受CDK4/6抑制剂治疗的晚期乳腺癌患者中与不良预后显著相关。

3.4. 肿瘤微环境的改变

使用CDK4/6抑制剂对肿瘤微环境（TME）的调节展现出若干显著效果。包括增强抗原呈递、肿瘤细胞上调PD-L1表达、抑制调节性T细胞（Tregs）活性、增加CD8+ T细胞的细胞因子分泌以及增强树突状细胞介导的抗原呈递。CDK4/6的抑制限制了调节性T细胞的增殖，从而减弱了Rb-E2F轴的活性，削弱了E2F效应子——DNA甲基转移酶1（DNMT1）的功能。然而，ER阳性乳腺癌通常保持Rb的功能，并普遍被认为表现出较低的免疫原性。肿瘤细胞通过提高由SPOP介导的PD-L1表达和通过降低DNMT1活性来增强抗原呈递，对CDK4/6抑制剂作出反应。CDK4/6抑制剂的应用导致肿瘤细胞和CD8+ T细胞均释放细胞因子的增加，同时抑制免疫抑制性调节性T细胞（Treg）的增殖。降低CDK4和细胞周期蛋白D的水平使乳腺癌细胞中PD-L1的表达显著增强，这一变化与RB状态无关。抑制CDK4/6可通过阻碍细胞周期蛋白D/CDK4诱导的SPOP磷酸化，进一步促进SPOP与FZR1相互作用而降解，从而提升PD-L1的水平。在CDK4/6抑制剂治疗期间，M/PMN-MDSCs和Tregs的显著减少是明显的。对治疗有反应的患者，其Treg水平的降低程度明显大于未反应患者。相反，接受CDK4/6抑制剂治疗后，CD4+ T细胞和CD137+ CD8+ T细胞的数量明显增加，这些细胞具有公认的抗肿瘤活性。CDK4/6抑制剂疗法能减少M-MDSCs、Tregs和PMN-MDSCs，从而缓解肿瘤驱动的免疫抑制现象。此外，CDK4在CD4+ FOXP3+ Treg细胞的分化过程中至关重要，这些细胞对CTL反应的抑制效应至关重要。

暴露于CDK4/6抑制剂可能会诱发CXCL10和CCL5等趋化因子的释放，从而增强抗肿瘤免疫反应。此外，调节CDK4/6活性可以通过刺激STING依赖的I型干扰素的产生来增强抗癌免疫反应。基础干扰素信号通路的升高与乳腺癌患者在应用帕博西利时反应性降低以及与芳香化酶抑制剂联合使用时对阿贝西利或帕博西利的固有耐药性相关联。携带IL17信号模式的患者整体生存率（OS）降低，并在肿瘤微环境中表现出明显的免疫抑制特征。在HR+、HER2-的乳腺癌患者中，γδ T细胞的浸润与肿瘤分级显著相关，这些细胞通常与表达PD-L1的巨噬细胞和肿瘤细胞密切相邻。接受CDK4/6治疗并经历疾病进展的患者，其循环CCL2水平显著升高。与刺激的γδ T细胞水平升高相关的患者，其无进展生存期（PFS）下降。

alpelisib或buparlisib）和双重（ribociclib加fulvestrant）治疗方案在HR+晚期乳腺癌中的安全性。对于含buparlisib的三重方案，推荐的二期剂量（RP2D）设定为buparlisib 30毫克、fulvestrant 500毫克和ribociclib 400毫克。由于三重组合组出现了不可预见的毒性，招募工作被停止，含alpelisib的三重方案的RP2D未被设定。ribociclib与fulvestrant的组合对HR+、HER2-晚期乳腺癌患者是安全的。然而，含buparlisib或alpelisib与fulvestrant的三重方案不推荐进入二期试验。此外，INAVO120（NCT04191499）三期试验对患有PIK3CA突变、HR+、HER2-晚期乳腺癌的个体进行了inavolisib（PI3K抑制剂）联合palbociclib和fulvestrant的比较分析。在中位随访时间为21.3个月后，inavolisib组的中位无进展生存期（PFS）为15个月，而安慰剂组的中位PFS为7.3个月。inavolisib组的6个月、12个月和18个月中位PFS率分别为82.9% 、55.9% 和46.1% ，而安慰剂组的中位PFS率为55.9% 、32.6% 和21.1% 。此外，目前的三期试验INAVO121（NCT05646862），旨在评估在表现出HR阳性、HER2阴性和PIK3CA突变的乳腺癌患者中，联合使用fulvestrant和inavolisib的有效性。

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参考文献：Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2024 Aug 30;1879(5):189174.

doi: 10.1016/j.bbcan.2024.189174. Breaking through therapeutic barriers: Insights into CDK4/6 inhibition resistance in hormone receptor-positive metastatic breast cancer

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