【前沿精粹 055】突破治疗障碍：激素受体阳性转移性乳腺癌中CDK4/6抑制剂耐药性的洞见

引言

引言

• 细胞周期的有序进行是通过G1、S、G2和M期的严格调控实现的，这一过程由一系列调节蛋白精确调控。

• CDK和它们的配对细胞周期蛋白在细胞周期的转换中起到核心作用，尤其是CDK4/6与细胞周期蛋白D的复合物在G1期到S期的转换中扮演关键角色。

• 细胞周期调控机制的破坏，特别是涉及cyclin D/CDK4/6-Rb轴的异常，是癌症发病的一个关键事件。

• 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。在受到刺激后，cyclin D/CDK4/6复合物被激活，导致RB蛋白的磷酸化，从而部分解除对E2F转录因子的抑制。

• 这种磷酸化作用促进了cyclin E表达的增强，推动了cyclin E/CDK2复合物的形成，进一步磷酸化RB，导致其过度磷酸化。同时，RB的磷酸化释放了E2F转录因子，刺激了G1-S期的转变。

• CDK/Cyclin活性的调节与CDK抑制因子的复杂相互作用密切相关，特别是CIP/KIP和INK4家族抑制剂。

• INK4家族，包括p15、p16、p18和p19，选择性地干扰CDK4/6/Cyclin D复合物的组装。CIP/KIP家族，包括p21、p27和p57，已被阐明为Cyclin A/E/CDK2和Cyclin B/CDK1复合物的有效抑制剂，表现出可诱导的表达模式。

• CDK功能的复杂性揭示了某些细胞在没有CDK4/6参与的情况下触发S期开始的情况，暗示了通过其他CDKs对RB磷酸化，存在一种非传统的S期进入机制。

图1. 该示意图展示了在整个细胞周期中调节细胞周期依赖性激酶（CDK）活性的复杂调控途径。细胞周期的进入是由CDK4和CDK6复合体的复杂相互作用控制的，这些复合体包含D型细胞周期蛋白，启动了pRb的磷酸化以及随后E2F转录因子的释放。这些因子调节对S期进展至关重要的基因的转录。S期的推进是通过CDK2-cyclinE/cyclinA复合体的动态协作介导的。CDK活性的调节是由细胞周期依赖性激酶抑制剂促进的，这些抑制剂选择性地靶向CDK2或CDK4/6。从G2期到M期的过渡是由与CDK1相关联的cyclin A和cyclin B的协调活动介导的。

细胞周期的干扰：

• 对CDK4/6抑制剂的耐药主要源于细胞周期调控网络的干扰，表现为关键调节因子的变化，包括CDK2、CDK4、RB1、CDK6、CDK7、CCND1、CCNE1、INK和p16等。

• 耐药细胞中，G1期调节因子如E2F1、RB蛋白和CDK2的提前积累，表明细胞周期调控的失衡。

• 耐药细胞对药物CDK2抑制的反应增强，显示出细胞在面对CDK4/6抑制剂时的适应性变化。

• RB1的磷酸化是CDK4/6复合物的主要事件，RB1耗竭被认为是CDK4/6抑制剂耐药的一个显著机制。

•  AURKA作为一种关键调节因子，促进G2到M期的转换，与CDK4/6抑制剂和内分泌治疗的耐药发展密切相关。在耐药病例中，约26.8%（11/41）显示出AURKA扩增，而敏感病例中没有发现这种情况。

• CDK6的扩增导致CDK6表达显著增加，抑制了pRb对CDK4/6抑制剂的反应。

• CDK2、cyclin E1和cyclin E2的升高在多种CDK4/6抑制剂耐药模型中被观察到，这种升高与CCNE1或CCNE2的扩增相关。

• 在耐药细胞中，CDK4和CCND1蛋白的表达增强与帕博西尼耐药的发展密切相关，靶向去除CDK4或CCND1能够诱导细胞周期停滞。

致癌信号通路的异常：

• PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活是内分泌治疗和CDK4/6抑制剂耐药的重要机制，尤其在AKT1、PIK3CA或PTEN发生突变的病例中。

• PTEN表达的降低与AKT的过度激活相关，导致p27表达的下调，进而过度激活CDK4，从而产生对CDK4/6抑制剂的耐药。

• 雌激素受体（ER）与CCND1的相互作用增强了受体对雌激素反应元件序列的亲和力，增强了ER驱动的转录活性。

• 雌激素通过与ER相互作用，促进细胞增殖的关键过程。ER直接通过与DNA序列的结合影响基因表达，特别是编码CCND蛋白的基因。

• 在HR+乳腺癌细胞中，CCND1的表达增加通过雌激素介导的途径驱动CDK4/6活性，促进RB1的过度磷酸化并推动细胞周期进程。

• CCND1的扩增是HR+乳腺癌中的一个普遍事件，大约15%的病例中发生，超过一半的病例中观察到CCND1蛋白的过表达。

• 部分病例显示CDKN2A缺失（2%）或CDK4扩增（2%），导致p16INK4A的关键内源性CDK4/6抑制因子的破坏。

• 细胞周期蛋白D/CDK4/6复合物的过度激活是HR+乳腺癌肿瘤的一个标志性特征，这种过度激活归因于一系列分子异常，如ER信号、基因扩增和生长因子途径的激活。

DNA损伤反应（DDR）机制的缺陷：

• CDK在激活DNA损伤检查点信号和促进DNA修复机制中发挥关键作用，这些功能对于维持基因组稳定性至关重要。

• DNA损伤检查点通过激活ATM和ATR来触发，进而激活CDK，通过磷酸化Rb来阻止细胞周期进程，为DNA修复提供时间。

• CDK还磷酸化参与DNA修复途径的蛋白，促进修复因子的招募和激活，从而提高DNA修复效率。

• DDR基因的功能性缺失突变与HR+乳腺癌患者在接受CDK4/6抑制剂治疗时的无进展生存期（PFS）减少有关。

• 在HR+、HER2-乳腺癌中，同源重组修复（HRR）途径的缺陷可能预示着不良的预后。HR+、HER2-乳腺癌患者中，具有高水平的同源重组缺陷（HRD）和TP53突变的亚群表现出对雌激素信号的依赖性降低，因而具有更高的增殖优势。

• YB-1蛋白的磷酸化增强了PARP1介导的DNA修复，影响细胞周期调控，导致乳腺癌对CDK4/6抑制剂的不敏感性。

• 生殖系BRCA1/2、ATM和CHEK2的致病变异与晚期乳腺癌患者在接受CDK4/6抑制剂治疗时的不良预后显著相关。

肿瘤微环境（TME）的改变：

• CDK4/6抑制剂在调节肿瘤微环境（TME）方面表现出多种显著效应，包括增强抗原呈递、提高肿瘤细胞PD-L1的表达、抑制调节性T细胞（Treg）的活性、增加CD8+ T细胞的细胞因子分泌，以及增强树突细胞介导的抗原呈递。

• CDK4/6抑制剂通过阻断CDK4/6，减少Treg细胞的生长，从而降低Rb-E2F轴的功能，并减弱E2F效应因子DNA甲基转移酶1（DNMT1）的活性。

• 治疗期间，CDK4/6抑制剂诱导了肿瘤和CD8+ T细胞的细胞因子释放增加，同时抑制了免疫抑制性Treg的增殖。

• 治疗应答者相比非应答者，表现出更明显的Treg水平下降，而CD4+ T细胞和具有抗肿瘤活性的CD137+ CD8+ T细胞的数量则有所增加。

• CDK4/6抑制剂治疗导致M-MDSC、Treg和PMN-MDSC数量显著减少，从而减轻了肿瘤驱动的免疫抑制。

• CDK4在CD4+ FOXP3+ Treg细胞的分化过程中是必需的，这对于它们抑制细胞毒性T淋巴细胞（CTL）反应至关重要。CDK4/6抑制剂可能通过释放如CXCL10和CCL5这样的趋化因子来增强抗肿瘤免疫反应。

• 在接受CDK4/6治疗并出现疾病进展的患者中，循环CCL2水平的升高与具有较高水平活化的γδ T细胞的患者的PFS降低相关。

• 在CDK4/6抑制剂治疗后出现疾病进展的患者中，新型内分泌治疗方法显示出了希望。

• EMERALD（NCT03778931）试验中，选择性ER降解剂Elacestrant在所有入组患者中延长了无进展生存期（PFS），包括那些携带ESR1突变的患者。

• 美国食品药品监督管理局（FDA）已批准Elacestrant用于治疗携带ESR1突变、ER阳性和HER2阴性乳腺癌的患者，这些患者在接受内分泌治疗后疾病进展。

• 探索在药物耐药后使用替代内分泌药物联合CDK4/6抑制剂可能是一个有前景的方向。

• PALMIRA（NCT03809988）试验主要确定在初始CDK4/6抑制剂帕博西尼联合内分泌治疗后疾病进展的患者中，添加帕博西尼维持治疗是否增强了二线治疗的抗肿瘤效果。

• 在平均8.7个月的随访后，接受帕博西尼联合内分泌治疗的患者，研究者确定的中位PFS为4.2个月，而单独接受内分泌治疗的患者为3.6个月，6个月PFS率分别为40.9%和28.6%。

• BioPER（NCT03184090）II期研究调查了在HR+、HER2-晚期乳腺癌患者中，继续使用帕博西尼治疗并在疾病进展后改变内分泌治疗的影响，这些患者之前在接受帕博西尼基础治疗时曾显示出临床改善。

• 虽然通过CBR和6个月PFS率显示的临床效果值得称赞，但在有效分析队列中，中位PFS相对较短，为2.6个月。

CDK4/6抑制剂加内分泌治疗：

• 即使在先前使用帕博西尼治疗后出现疾病进展的患者中，使用阿贝莫司他（CDK4/6抑制剂）治疗仍然可以为HR+转移性乳腺癌患者带来临床优势。

• 研究显示，当这些患者使用阿贝莫司他治疗时，中位无进展生存期（PFS）达到5.3个月，伴随的中位总生存期（OS）为17.2个月。值得注意的是，36.8%的参与者使用阿贝莫司他治疗的时间超过六个月。

• 在帕博西尼治疗期间的治疗反应持续时间与随后使用阿贝莫司他治疗的持续时间之间没有明显的相关性。

• 在接受阿贝莫司他治疗的患者中，发现ERBB2、RB1和CCNE1的改变与快速疾病进展有关。

其他CDK抑制剂：

• 针对CDK2或CDK7，它们在CDK4/6抑制剂耐药性的发展中起着作用，已成为恢复治疗反应的潜在方法。

• 一项II期试验（NCT03519178）正在评估CDK2/4/6抑制剂ebvaciclib作为单一疗法以及与内分泌治疗联合使用的效果，治疗对象为HR+、HER2-乳腺癌患者，这些患者之前已经接受过内分泌治疗加上CDK4/6抑制剂，并且接受过少于两轮的化疗。

TTK抑制剂：

• TTK抑制剂CFI-402257对ER+乳腺癌细胞系的敏感性增加，这一效应不依赖于Rb检查点的功能状态，并且与CDK4/6抑制剂的先前使用无关。

• 在具有基因组不稳定性的CDK4/6抑制剂耐药乳腺癌模型中，CFI-402257加剧了DNA损伤和异常染色体分离。

• 它代表了一种潜在的治疗途径，用于解决ER+乳腺癌中的CDK4/6抑制剂耐药性，特别是在基因组不稳定性增加或Rb1功能缺失的情况下。

图4. 应对CDK4/6抗性：在ER+乳腺癌中进行基因组分析。

Aurora激酶抑制剂：

• AURKA抑制剂erbumine在一位HR+、HER2-、RB1-乳腺癌患者中实现了疾病稳定，持续时间约为11个月，该患者在CDK4/6抑制剂治疗后出现疾病进展。该患者对erbumine的高度敏感性可能归因于AURKA的扩增。

• 正在进行的临床试验（NCT03955939）正在研究AURKA抑制剂erbumine单独使用或与内分泌治疗联合使用的效果，治疗对象为对CDK4/6抑制剂产生耐药性的患者。

• 此外，在一项II期TBCRC041（NCT02860000）研究中，评估了alpelisib（一种AURKA抑制剂）或alpelisib加氟维司群治疗内分泌治疗和CDK4/6抑制剂耐药的转移性乳腺癌患者的疗效，氟维司群加alpelisib治疗未能提高PFS或ORR。

• 然而，alpelisib单药治疗在CDK4/6抑制剂耐药和内分泌治疗耐药的转移性乳腺癌患者中显示出令人鼓舞的临床表现。

PI3K抑制剂：

• 基于SOLAR-1研究的结果，FDA已经批准了PI3K抑制剂alpelisib与氟维司群联合用于治疗PIK3CA突变的HR+、HER2-晚期乳腺癌。

• 在BYLieve（NCT03056755）II期试验中，alpelisib与氟维司群的联合使用在PIK3CA突变的HR+、HER2-晚期乳腺癌患者中显示出疗效，这些患者之前已经接受过CDK4/6抑制剂的治疗。

• 在121名患者中，6个月时有61名（50.4%）保持无病生存，而127名患者中有33名（26%）经历了3级或更严重的不良事件。

• 联合使用alpelisib、帕博西尼和氟维司群能有效阻止耐药性的发展，并显著抑制对氟维司群加alpelisib或帕博西尼产生耐药性的PDX肿瘤的生长。

• INAVO120（NCT04191499）III期试验比较了inavolisib（一种PI3K抑制剂）加帕博西尼和氟维司群在PIK3CA突变的HR+、HER2-晚期乳腺癌患者中的疗效。经过平均21.3个月的监测，inavolisib组的中位PFS为15个月，而安慰剂组为7.3个月。

AKT抑制剂：

• 基于CAPItello-291（NCT04305496）III期研究的结果，FDA已经批准AKT抑制剂capmatib与氟维司群联合用于治疗携带PIK3CA/AKT1/PTEN基因变异的HR+、HER2-乳腺癌患者。

• Capmatib在治疗ER+乳腺癌患者中表现出显著疗效，特别是携带AKT1 E17K突变的患者。

• 在capmatib单药治疗中，客观缓解率（ORR）为20%，而在capmatib-氟维司群联合治疗组中，ORR增加到36%，特别是在之前接受过氟维司群治疗的患者中。

• 与单药治疗相比，联合治疗中严重不良事件的频率较低，其中皮疹（9%比20%）、高血糖（5%比30%）和腹泻（5%比10%）的减少尤为显著。

mTOR抑制剂:

• 在TRINITI-1试验中，研究了依维莫司联合依西美坦和帕博西尼在HR+、HER2-乳腺癌患者中的疗效，这些患者之前已经接受过CDK4/6抑制剂治疗失败。

• 在95名患者中，24周时的临床获益率为41.1%，主要不良事件包括中性粒细胞减少症（69.2%）和口腔炎（40.4%）。

• 另一项Ib期研究（NCT01857193）评估了这种三联疗法在HR+、HER2-乳腺癌患者中的疗效，这些患者在接受CDK4/6抑制剂治疗失败后使用。

• 在剂量递增阶段，该三联疗法的临床获益率为47.1%，而在随后的剂量扩展阶段，这一比率在HR+、HER2-乳腺癌患者中降至14.3%。

• Olaparib和talazoparib作为PARP抑制剂，已被批准用于治疗携带BRCA1/2突变的HER2-乳腺癌患者。DDR途径的缺陷与细胞周期的失调相结合，提供了一个吸引人的治疗途径。

• 对CDK4/6抑制剂和氟维司群耐药的乳腺癌细胞系表现出修复双链断裂的能力降低，并对Olaparib表现出更高的敏感性。

• 抑制cyclin E1/CDK2活性可能使BRCA1突变细胞对PARP抑制剂更敏感，通过增强合成致死性。