乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，約占全球所有惡性腫瘤的24.5%。乳腺癌根據雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）和HER2狀態(tài)分為三個亞型：激素受體（HR）陽性、HER2陽性和三陰性亞型。其中，HR陽性乳腺癌約占60%–70%。目前，內分泌治療被認為是HR陽性乳腺癌的主要治療方法。盡管晚期疾病的治療有顯著改善，但很大一部分患者最終對內分泌治療產生耐藥。研究表明，導致內分泌耐藥機制主要包括ER丟失或突變、ER通路的改變、細胞周期信號分子的失調和各種逃逸通路的激活等。由于內分泌治療耐藥的出現(xiàn)，使得研究人員急需尋找新的乳腺癌治療靶點，例如細胞周期蛋白依賴性激酶 (CDK) 4/6抑制劑。

圖1.2020年全球癌癥發(fā)病率匯總

一、CDK4/6的生物學功能及致病機制

人類細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）家族包含20多種CDK和多達30種不同的細胞周期蛋白。周期蛋白依賴性蛋白激酶CDK是細胞周期調控中的重要因子，是一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可以催化絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸化，同時與周期蛋白cyclin協(xié)同作用進而驅動細胞周期。CDK可以和cyclin結合形成異二聚體，其中CDK為催化亞基，cyclin為調節(jié)亞基，不同的cyclin—CDK復合物，通過CDK活性，催化不同底物磷酸化，而實現(xiàn)對細胞周期不同時相的推進和轉化作用。此外，CDK4/6可以磷酸化視網膜母細胞瘤基因（RB），釋放轉錄因子E2F，促進細胞周期相關基因的轉錄，促進細胞周期從G1有絲分裂期進入S期，導致DNA復制過程（圖2）。

 

圖2.CDK4/6的作用機制

研究表明，CDK4/6在癌癥中的過度活躍，在許多腫瘤中的表達水平顯著升高。過表達的 CDK4/6通過直接和間接（通過刺激 CDK2）磷酸化Rb促進G1/S轉化，促進腫瘤的發(fā)生。此外，研究人員通過對乳腺癌的轉錄組分析發(fā)現(xiàn)CDK4可以調節(jié)炎癥細胞因子信號傳導過程。CDK6也可以誘導血管生成、干細胞活化、免疫反應等。研究表明，許多癌基因可以通過激活CDK4/6-Rb-E2F通路并誘導細胞惡性增殖導致癌癥發(fā)生，主要包括JAK/STAT、PI3K/Akt/mTOR、RAS/RAF/MEK/ERK、BTK/NF-κB和Wnt/β-連環(huán)蛋白等途徑。此外，p53等腫瘤抑制基因的突變也可以通過釋放p21 CIP1抑制作用來激活CDK4/6-Rb-E2F通路。因此，CDK4/6可以充當腫瘤發(fā)生途徑的中樞。此外，研究發(fā)現(xiàn)敲除CDK4/6基因可以抑制腫瘤細胞生長，而不會對正常細胞生長造成影響。因此，基于CDK4/6這些特性，使得CDK4/6成為極具臨床潛力且安全的靶點。

圖3.CDK4/6介導的致病機制

二、CDK4/6抑制劑的耐藥機制

盡管CDK4/6抑制劑極大改善了對HR陽性乳腺癌患者的疾病控制，但并非所有患者都對這些藥物有效，而且大多數癌癥患者在使用CDK4/6抑制劑后都會出現(xiàn)獲得性耐藥的現(xiàn)象。CDK4/6抑制劑的耐藥機制可分為細胞周期特異性耐藥和細胞周期非特異性耐藥。研究表明CDK4/6抑制劑的耐藥機制主要包括持續(xù)的G1-S期細胞周期蛋白表達和其他旁路信號介導的早期和晚期適應等。此外，還存在各種其他機制，這些機制也會導致對CDK4/6抑制劑的內在或獲得性耐藥。

圖4.CDK4/6抑制劑的耐藥機制

1、RB缺失 

腫瘤抑制因子RB是上述細胞周期中的關鍵檢查點。作為CDK4/6抑制劑的主要靶點，RB被認為是治療敏感性最重要的生物標志物之一。各項臨床前研究 均表明RB的缺失是CDK4/6抑制劑產生耐藥性的主要因素。此外，一些臨床前和臨床研究也報道了RB的突變是導致耐藥性的原因。一項使用膠質母細胞瘤異種移植細胞的研究發(fā)現(xiàn)，RB (A193T) 外顯子2中的錯義突變導致對CDK4/6抑制劑耐藥。

2、p16過表達 

p16是INK4家族成員，是CDK4的天然抑制劑，是參與細胞周期調控的重要腫瘤抑制因子。p16在功能性RB存在下可作為腫瘤抑制因子起作用，因為 CDK4/6（p16的靶標）需要RB來發(fā)揮其自身的激酶活性。研究發(fā)現(xiàn)，p16的過表達發(fā)生在致癌應激期間。當在功能性RB存在下，p16過表達，通過抑制CDK4的表達而使得CDK4/6抑制劑產生耐藥。

3、E2F過表達 

E2F是RB的下游轉錄因子。RB-E2F復合物在調節(jié)細胞周期從G1期到S期的進程中起重要作用。細胞周期蛋白D-CDK4/6可以磷酸化RB，釋放出E2F，從而導致細胞周期進程所需的蛋白的表達，包括細胞周期蛋白E。此外，細胞周期蛋白E-CDK2復合物也能使RB磷酸化，釋放E2F并促進進入S期。RB的缺失與E2F的表達增加相關，導致其下游靶蛋白的組成型激活，進而導致耐藥發(fā)生。

4、激活FGFR通路 

成纖維細胞生長因子受體 (FGFR) 信號通路參與關鍵的生物學過程，如增殖、分化和細胞存活。FGFR通路經常在包括乳腺癌在內的多種癌癥中被激活。據報道，在五種FGFR中，F(xiàn)GFR1-4在癌癥進展中起重要作用。此外，F(xiàn)GFR1和 FGFR2似乎也與對CDK4/6 抑制劑的耐藥性以及內分泌耐藥性有關。機制研究表明，F(xiàn)GFR1擴增激活了內分泌耐藥乳腺癌細胞中的PI3K/AKT和RAS/MEK/ERK信號通路。此外，F(xiàn)GFR通路主要通過FGF2擴增激活導致耐藥，而非FGF3、FGF4和FGFR1。

5、激活PI3K/AKT/mTOR通路 

PI3K/AKT/mTOR信號通路在大約30%–40%的乳腺癌中被激活，特別是在 HR陽性亞型中。已知該途徑的異常是對內分泌治療耐藥的關鍵因素。此外，最近還報道了PIK3/AKT/mTOR通路與對CDK4/6抑制劑耐藥的相關性。例如，在CDK4/6抑制劑耐藥的乳腺癌細胞中，相比于ER信號，其生長更依賴 PI3K/AKT/mTOR信號。此外，在CDK4/6抑制劑耐藥細胞系中也注意到磷酸化 RB和E2F的再激活可能通過CDK途徑以外的途徑發(fā)生，例如mTOR途徑。因此，抑制mTORC1/2可以抑制CDK4/6抑制劑耐藥細胞中的磷酸化RB和E2F的表達，從而恢復了對CDK4/6抑制劑的敏感性。

6、ER或PR表達缺失 

乳腺癌細胞中cyclin D-CDK4/6活性的主要驅動因素是激素介導的ER激活。在耐阿貝西利的臨床前模型中觀察到ER/PR表達缺失。此外，在少數患者系列中，在CDK4/6抑制劑治療前和疾病進展后，約有三分之七的患者出現(xiàn)了ER或 PR表達缺失的現(xiàn)象。這些數據表明，對CDK4/6抑制劑產生耐藥性的一部分患者可能與ER/PR水平變化有關。

7、免疫機制 

免疫相關途徑與出現(xiàn)對各種抗癌藥物的耐藥性相關。據報道，在CDK4/6 抑制劑耐藥的乳腺癌細胞中，發(fā)現(xiàn)IFN-α和IFN-β等干擾素因子的過量表達。此外在一項臨床前研究中發(fā)現(xiàn)，CDK4/6抑制劑可促進抗腫瘤免疫效應。因此，CDK4/6抑制劑與免疫療法相結合可能在克服對CDK4/6抑制劑的耐藥性方面發(fā)揮一定作用

三、基于CDK4/6抑制劑耐藥的改進策略

1、與其他內分泌藥物聯(lián)用 

有研究報道CDK4/6抑制劑聯(lián)合內分泌治療可以克服CDK4/6抑制劑耐藥。哈佛醫(yī)學院的一項研究表明，對于先前接受過CDK4/6抑制劑palbociclib或 ribociclib的患者，在疾病進展后改用abemaciclib單藥治療或與內分泌治療聯(lián)合治療可實現(xiàn)5.4個月的mPFS時間。此外，一項II期臨床研究比較了在CDK4/6抑制劑進展后接受轉換內分泌治療ribociclib的效果。研究人員發(fā)現(xiàn)，與單藥治療組相比，聯(lián)合治療組的PFS時間延長了2.5個月。因此，改用其他內分泌藥物聯(lián)合CDK4/6抑制劑是耐藥后的選擇之一。

2、與PI3K抑制劑、mTOR抑制劑等靶向抗癌藥物聯(lián)用 

PIK3CA是乳腺癌中最常見的突變基因之一。大約40%的HR+和HER2− ABC 患者有PIK3CA突變。PIK3CA突變可通過激活PI3K通路促進內分泌抗性，這與預后不良有關。作為一種α選擇性PI3K抑制劑，alpelisib在SOLAR-1研究中首次證明了其療效。在AI（芳香化酶抑制劑）治療期間或之后進展的HR+/HER2- ABC PIK3CA突變患者的SOLAR-1研究中，alpelisib + fulvestrant組與安慰劑+ fulvestrant組比較，PFS時間延長了5.3個月，中位總生存期（mOS）延長了7.9個月（39.3 vs 31.4個月）。因此，對于內分泌治療聯(lián)合CDK4/6抑制劑治療后出現(xiàn)疾病進展的PIK3CA突變患者，內分泌治療聯(lián)合PI3K抑制劑治療可以成為患者的一種選擇。

mTOR通路是PI3K下游的重要信號通路，因此mTOR抑制劑與PI3K抑制劑一樣受到關注。依維莫司是mTOR抑制劑的代表，其作用已在BOLERO-2研究中得到證實。在BOLERO-2研究中，對于NSAI治療后疾病進展的患者，依維莫司+依西美坦(SAI) 組的mPFS和mOS 時間明顯長于安慰劑+依西美坦組。因此，對于對CDK4/6抑制劑耐藥的患者，mTOR 抑制劑似乎是一個不錯的選擇。

3、與化療藥物聯(lián)用 

對于對內分泌治療+ CDK4/6抑制劑耐藥的HR+/HER2− ABC的患者，化療也是一個不錯的選擇。在臨床中，通常選擇化療作為后續(xù)治療方案。一項研究表明，在接受CDK4/6抑制劑治療后出現(xiàn)疾病進展的525名患者中，超過三分之一的患者接受了后續(xù)化療，所用的化療藥物為卡培他濱和紫杉烷類。目前正在進行三項臨床試驗（NCT04251169、NCT03901339和NCT04134884）評估了ER+/HER2- 乳腺癌患者在CDK4/6 抑制劑耐藥后化療的療效。因此，在 HR+/HER2- ABC 患者對內分泌治療+CDK4/6抑制劑耐藥后，化療仍然是一種不錯的治療選擇。

4、PROTAC策略 

PROTAC技術在克服耐藥性以及針對不可成藥靶點方面具有巨大優(yōu)勢。PROTAC是一種雙功能分子，它不是抑制靶點的功能，而是通過劫持泛素蛋白酶體系(UPS)來誘導整個致病靶蛋白的降解發(fā)揮治療作用。

由于CDK4/6在細胞周期中的冗余作用，需要同時沉默CDK4/6以實現(xiàn)G1/S停滯。由于CDK4/6具有相似的結構特征和共同的配體，因此靶向CDK4/6的PROTAC可以同時降解這兩種激酶蛋白。Kevin Burgess等人在2019年報道了第一個強效的CDK4/6降解劑Pal-pom。Pal-pom是基于泊馬度胺和帕博西尼的CDK4/6 PROTAC降解劑（圖5）。研究發(fā)現(xiàn)，Pal-pom可以以低劑量有效降解MDA-MB-231乳腺癌細胞系CDK4和CDK6，其DC50值分別為13 nmol/L和34 nmol/L，并且Pal-pom可以以劑量依賴性方式降低Rb磷酸化水平 。

 

圖5. 基于CDK4/6 PROTAC Pal-pom的化學結構

四、CDK4/6抑制劑的研究進展

迄今為止，全球共有4款CDK4/6抑制劑獲批上市（圖6）。分別是輝瑞研發(fā)的palbociclib，諾華的ribociclib以及禮來abemaciclib。值得注意的是，這三種藥物都是口服給藥，目前已被批準用于晚期HR陽性乳腺癌患者的治療。此外，還有一款是通過靜脈注射給藥，由G1 Therapeutics研發(fā)的CDK4/6抑制劑trilaciclib，被批準用于減少小細胞肺癌 (SCLC) 患者因化療引起的骨髓抑制。

圖6.已上市的CDK4/6抑制劑匯總

目前，也有多款CDK4/6抑制劑處于臨床試驗階段，其中，江蘇恒瑞醫(yī)藥的SHR6390處于臨床三期，領跑國內的CDK4/6賽道。此外，倍而達藥業(yè)、安進公司等藥企都在CDK4/6領域進行布局（圖7）。

圖7. 處于臨床試驗階段的CDK4/6抑制劑

五、小結  

在過去的幾十年里，基于乳腺癌領域的藥物研發(fā)已經取得了長足的進步。靶向細胞周期機制已成為治療癌癥的一種有吸引力的策略，在臨床前和臨床階段都顯示出積極的結果。目前全球已有三款CDK4/6抑制劑批準上市，用于治療HR+/HER2-乳腺癌患者。但這些藥物在臨床使用過程不可避免出現(xiàn)了耐藥性，限制了這些藥物的治療效果。目前，藥物聯(lián)用策略及PROTAC策略在很大程度上克服了CDK/6抑制劑的耐藥性問題。相信隨著CDK4/6抑制劑耐藥性、不良反應等問題的不斷解決，未來會有更多CDK4/6抑制劑被成功研發(fā)上市，有望改寫乳腺癌的治療格局，使乳腺癌患者受益。

參考文獻：

1.Targeting CDK4 and CDK6 in cancer Nat Rev Cancer, 2022, 22, 356–372。https://doi.org/10.1038/s41568-022-00456-3

2.CDK4/6 inhibitor resistance mechanisms and treatment strategies. DOI: 10.3892/ijmm.2022.5184

3.Targeting CDK4/6 for Anticancer Therapy. Biomedicines 2022, 10, 685. doi.org/10.3390/biomedicines10030685

4.PROTACs suppression of CDK4/6, crucial kinases for cell cycle regulation in cancer. Chem. Commun., 2019,55, 2704-2707. doi.org/10.1039/C9CC00163H

5.CDK4/6 inhibitors in HER2-positive breast cancer. Critical Reviews in Oncology/Hematology 112 (2017) 208–214 DOI:10.1016/j.critrevonc.2017.02.022