慢性粒細(xì)胞白血病

1、一、什么是慢性粒細(xì)胞白血病？ 慢性骨髓性白血?。╟hronic myelogenous (or myeloid) leukemia (CML)），又稱為慢性粒細(xì)胞白血?。╟hronic granulocytic leukemia (CGL)），是一種造血干細(xì)胞克隆增生性疾病。臨床上根據(jù)其癥狀可分為慢性期、加速期和急變期。其特點(diǎn)為由于骨髓干細(xì)胞失常而導(dǎo)致的，髓細(xì)胞的加速且失控地增長，以及髓細(xì)胞在血液中的過度積累。其主要臨床表現(xiàn)為粒細(xì)胞（嗜中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞）及其前體過量。 慢性粒細(xì)胞白血病在所有年齡階段都有發(fā)生，但在2050歲人群中發(fā)病率較高。其年發(fā)病率為

2、0.10.2%，男性發(fā)病率略高于女性，占成年白血病患者的1520%。我國每年新增病例高達(dá)30000例。使用傳統(tǒng)治療，病人患病后11.5年內(nèi)由慢性期進(jìn)入加速期，36個(gè)月后，進(jìn)入急變期并死亡，另外有2025%的病人不經(jīng)過加速期而直接進(jìn)入急變期。病人平均存活時(shí)間為三年，少于20%的病人能存活五年以上。 二、Bcr-Abl癌基因是慢性粒細(xì)胞白血病的元兇 慢性粒細(xì)胞白血病的發(fā)病機(jī)制是9號染色體長臂與22號染色體長臂的異位。臨床上以費(fèi)城染色體，即由于染色體異位而異常短小的9號染色體，為特征。由于此種異位，Bcr基因與Abl基因并置在一條染色體上形成Bcr-Abl（Breakpoint

3、cluster region-Abelson leukemia）癌基因，其編碼產(chǎn)生了致癌的Bcr-Abl融合蛋白。這種Bcr-Abl融合蛋白是一種構(gòu)成性激活的酪氨酸激酶，能導(dǎo)致細(xì)胞癌變。而Bcr-Abl激酶也成為了治療慢性粒細(xì)胞白血病小分子藥物的主要靶點(diǎn)，通過抑制其活性，可達(dá)到控制及改善慢性粒細(xì)胞白血病的目的。 三、人類發(fā)明治療慢性粒細(xì)胞白血病藥物的過程 由于只作用于Bcr-Abl相關(guān)蛋白，Bcr-Abl激酶抑制劑以其療效顯著，副作用小的優(yōu)點(diǎn)，成為慢性粒細(xì)胞性白血病的主要治療手段。目前已有伊馬替尼、尼羅替尼、達(dá)沙替尼、博舒替尼和普納替尼等五種Bcr-Abl激酶抑制劑上市。然

4、而，隨著臨床應(yīng)用的增加，部分患者對伊馬替尼產(chǎn)生了耐藥性。伊馬替尼耐藥的產(chǎn)生主要與BCR-Abl激酶的突變有關(guān)，目前已證實(shí)的BCR-Abl突變有15種，包括Y253H、E255V、F359V、T315I等在內(nèi)，其中T315I在突變中占的比重最大，達(dá)20%的耐藥程度，且耐藥程度最高。隨后開發(fā)的一系列藥物如博舒替尼、巴菲替尼、塞卡替尼等也都對該突變束手無策。更糟糕的是，如果患者反復(fù)使用達(dá)沙替尼和尼羅替尼等二代激酶抑制劑（TKI），T315I突變的比例會進(jìn)一步增加。因此，開發(fā)針對T315I突變有效的TKI已迫在眉睫，為克服耐藥性以及毒副作用問題，多種新型Bcr-Abl選擇性抑制劑正在開發(fā)中。 

5、;本報(bào)告所依托的課題就是通過分析已上市的以及開發(fā)中的Bcr-Abl抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其與蛋白的結(jié)合模式，通過生物電子等排，計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)等合理設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)并合成一系列新型抗T315I突變的Bcr-Abl抑制劑，并與生物學(xué)家和藥理學(xué)家合作，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，構(gòu)效關(guān)系研究，以及藥理、藥代性質(zhì)等成藥性評價(jià)。 1.已上市的治療CML的小分子靶向藥物 1.1伊馬替尼（Imatinib，Glivec®，STI571） 伊馬替尼（商品名：格列衛(wèi)，化合物名：STI571）是由瑞士諾華公司研發(fā)的第一個(gè)被批準(zhǔn)上市的選擇性酪氨酸激酶小分子抑制劑。伊馬替尼通過競爭性地抑制AT

6、P與Bcr-Abl激酶的結(jié)合，阻止Bcr-Abl激酶磷酸化激活，從而抑制CML癌細(xì)胞的增殖，并誘導(dǎo)其凋亡。由于伊馬替尼靶向CML癌細(xì)胞特有的Bcr-Abl激酶，療效顯著，副作用小。臨床研究表明，伊馬替尼能使95%的慢性期病人，53%的加速期病人以及15%的急變期病人得到完全血液學(xué)緩解。于2001年5月，獲美國FDA加速審批通過上市。上市后作為治療CML的一線藥物應(yīng)用于臨床，用藥病人平均5年生存率達(dá)88.7%。伊馬替尼的成功證明了采用合理藥物設(shè)計(jì)，分子靶向的，治療特定疾?。ㄌ貏e是癌癥）的藥物開發(fā)策略是切實(shí)可行的。為藥物研發(fā)提高療效，降低副作用指明了方向。 然而，隨著伊馬替尼在臨床上的廣

7、泛應(yīng)用，耐藥性問題日益凸顯：部分CML病人對伊馬替尼天然耐受；另一部分病人在用藥一段時(shí)間后，產(chǎn)生獲得性耐藥。在伊馬替尼用藥42個(gè)月后，16%的慢性期病人、大部分加速期和急變期病人產(chǎn)生耐藥而復(fù)發(fā)。耐藥的主要原因是Bcr-Abl激酶的突變所導(dǎo)致的ATP口袋形狀及電性的改變阻礙了伊馬替尼的結(jié)合。目前已發(fā)現(xiàn)的Bcr-Abl激酶點(diǎn)突變達(dá)一百多種，其中T315I突變在突變中占的比重最大。 1.2尼羅替尼（Nilotinib，Tasigna®，AMN107） 尼羅替尼是瑞士諾華公司為克服伊馬替尼耐藥問題所開發(fā)的第二代酪氨酸激酶抑制劑。于2007年被FDA批準(zhǔn)作為CML二線治療藥

8、物上市，用于治療伊馬替尼耐藥或不耐受的費(fèi)城染色體陽性CML。在2010年6月被批準(zhǔn)作為一線藥物，用于治療新發(fā)病例。對于野生型Bcr-Abl，尼羅替尼表現(xiàn)出比伊馬替尼強(qiáng)20倍的細(xì)胞抑制活性，而且尼羅替尼對于大部分的伊馬替尼耐藥突變型有抑制作用。然而，對主要突變T315I尼羅替尼無顯著抑制作用。  1.3達(dá)沙替尼（Dasatinib，Sprycel®，BMS-354825） 達(dá)沙替尼是美國百時(shí)美施貴寶公司開發(fā)的Src/Abl雙靶點(diǎn)抑制劑。與伊馬替尼和達(dá)沙替尼只抑制非活化態(tài)（DFG-out）Bcr-Abl激酶不同，達(dá)沙替尼不僅能抑制非活化態(tài)激酶，而且能抑制活化態(tài)（DFG

9、-in）激酶。其對野生型Bcr-Abl激酶的抑制活性是伊馬替尼的325倍和尼羅替尼的16倍，且對除T315I外的大部分突變保持抑制作用。2006年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)達(dá)沙替尼作為二線藥物上市，治療對于伊馬替尼耐藥或不耐受的CML病例。2010年10月，經(jīng)FDA批準(zhǔn)成為治療CML的一線藥物。 1.4博舒替尼（Bosutinib，Bosulif®，SKI-606） 博舒替尼是Bcr-Abl/Src/Stat-5抑制劑，2011年由輝瑞公司在歐洲上市，用于治療慢性期CML。在臨床試驗(yàn)中，用藥24周，有31%的病人獲得主要細(xì)胞學(xué)緩解。平均用藥24.2個(gè)月后，86%的病人獲得完全血

10、液學(xué)緩解， 53%的病人獲得主要細(xì)胞學(xué)緩解（其中41%獲得完全細(xì)胞學(xué)緩解）。用藥兩年，有79%的病人無病情惡化，92%的病人存活。博舒替尼對大部分的Bcr-Abl突變型有效，但對T315I無效。2012年，美國FDA批準(zhǔn)了該藥的上市，作為二線藥物用于治療其他抑制劑耐藥或不耐受的慢性期、加速期及急變期的費(fèi)城染色體陽性CML。 1.5普納替尼（Ponatinib，Iclusig®，AP24534） 基于良好的ADME性質(zhì)以及臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，普納替尼已作為抗耐藥Bcr-Abl抑制劑，于2012年12月，獲FDA加速審批上市，用于治療耐藥或不耐受的CML和費(fèi)城染色體陽性急性

11、淋巴細(xì)胞白血?。≒h+ ALL）。普納替尼是目前上市藥物中唯一能抑制Bcr-Abl T315I突變型的抑制劑。 2.抗T315I突變類的CML治療藥物研究 2.1 什么是T315I突變 “守門人”殘基蘇氨酸，是在多種酪氨酸激酶中常見的，位于激酶催化域旁的重要?dú)埢?。它控制著小分子抑制劑進(jìn)入活性口袋的通路。在Bcr-Abl激酶中，315位的蘇氨酸突變?yōu)楫惲涟彼幔Q為T315I（Threonine to Isoleucine at 315 position）突變。 2.2 T315I突變導(dǎo)致耐藥 在使用伊馬替尼治療失敗的CML病人中，有1520%檢測

12、到了T315I突變。早期研究認(rèn)為，T315I突變對伊馬替尼耐藥的機(jī)制是由于突變后減少了一個(gè)與藥物作用的氫鍵并增大了藥物與伊馬替尼的位阻作用。然而，最新分子動態(tài)模擬研究表明，氫鍵個(gè)數(shù)的減少并不是T315I伊馬替尼耐藥的主要原因，為適應(yīng)突變殘基而發(fā)生的蛋白構(gòu)象調(diào)整才是導(dǎo)致伊馬替尼親和力下降的主要因素。 2.3 針對T315I突變的CML治療藥物研究 目前，上市藥物中，只有最新上市的普納替尼能抑制該突變。其它該突變抑制劑尚在開發(fā)中（進(jìn)入臨床的抗T315I突變Bcr-Abl抑制劑活性及分類見表1-1）。 表1-1.進(jìn)入臨床的抗T315I突變Bcr-Abl抑制劑 

13、結(jié)合口袋 抑制劑 IC50（nM） 臨床試驗(yàn)階段 臨床試驗(yàn)號 野生型 T315I 突變型 活性構(gòu)象 ATP口袋 PHA-739358 21 2 II期 NCT00335868 VX-680 10 30 終止 NCT00405054 AT9283 <5 <5 終止 NCT00522990 非活性構(gòu)象 ATP口袋 Pon

14、atinib 0.37 2 上市 NCT01207440 變構(gòu)口袋 Rebastinib 5.8 7.9 I/II期 NCT00827138   3、開發(fā)中的CML小分子靶向治療藥物的小分子靶向藥物 雖然尼羅替尼，達(dá)沙替尼和博舒替尼成功提高了對野生型Bcr-Abl激酶的抑制活性，并能有效抑制對大部分伊馬替尼耐藥的突變型。然而，對于位于激酶口袋入口的，占所有突變15%20%的T315I突變卻束手無策。目前，除剛上市的普納替尼外，沒有其它上市藥物能夠有效抑制T

15、315I突變型。各大制藥公司競相開展了多項(xiàng)藥物研發(fā)工作（大部分針對T315I突變型），下面簡單介紹已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的Bcr-Abl抑制劑。 3.1 PHA-739358 PHA-739358（Danusertib，Jonsson Comprehensive Cancer Center）為吡咯并吡唑類化合物，PHA-739358最初由輝瑞公司開發(fā)，意圖是作為激酶Aurora A、B和C的抑制劑，治療多發(fā)性骨髓瘤。最新研究表明，PHA-739358能夠抑制野生型Bcr-Abl激酶，并且對T315I突變型的抑制活性達(dá)5nM。通過對其與Bcr-Abl T315I突變型激酶的共結(jié)晶

16、研究表明，PHA-739358適應(yīng)了異亮氨酸至蘇氨酸的突變，結(jié)合于活化態(tài)激酶的ATP口袋。2006年，PHA-739358進(jìn)入臨床二期試驗(yàn)，用于治療包括T315I突變型在內(nèi)的CML。 3.2 VX-680 VX-680（Tozasertib，MK-0457，Merck）是另一個(gè)被發(fā)現(xiàn)有Bcr-Abl激酶活性的Aurora激酶抑制劑，對野生型以及T315I突變型Bcr-Abl的IC50分別為10 nM and 30 nM。蛋白晶體學(xué)研究表明，VX-680亦結(jié)合于活化態(tài)Bcr-Abl激酶。2006年，VX-680進(jìn)入臨床I/II期試。但由于其具有引起心臟QTc間期延長的副作用，

17、目前已暫停臨床試驗(yàn)。 3.3 AT9283 AT928312b（Astex Pharmaceuticals）能有效抑制T315I突變型Bcr-Abl激酶（IC50< 5nM），同時(shí)也是Aurora A/B、JAK2和JAK3的抑制劑。計(jì)算機(jī)分子模擬研究表明，AT9283可與活化態(tài)Bcr-Abl T315I突變型激酶結(jié)合，競爭性地抑制ATP與激酶的結(jié)合，從而抑制其活性。2007年，AT9283進(jìn)入臨床I/II期試驗(yàn)。2013年，在臨床II期試驗(yàn)中被FDA推薦終止試驗(yàn)。 3.4 巴菲替尼 巴菲替尼（Bafetinib，INNO-406）是Bcr-Abl

18、/Lyn雙激酶抑制劑。目前由CytRx Oncology公司進(jìn)行臨床II期研究，用于治療B細(xì)胞慢性淋巴細(xì)胞白血病，轉(zhuǎn)移性前列腺癌和惡性膠質(zhì)瘤。發(fā)明人Nippon Shinyaku亦研究了INNO-406在CML病人中的療效，19%的CML病人獲得主要血液學(xué)緩解，對加速期和急變期的病人無效。對多種突變有效，但對T315I突變無效。 3.5 Rebastinib Rebastinib（DCC-2036，DP-1919.TO，Deciphera Pharmaceuticals LLC）是由Deciphera公司開發(fā)的非ATP競爭型Bcr-Abl小分子抑制劑，作用于活化態(tài)以及非活化態(tài)的Bcr-Abl激酶的變構(gòu)口袋，用于口服治療慢性粒細(xì)胞白血病和急性淋巴細(xì)胞白血病。在Ba/F3細(xì)胞增殖試驗(yàn)中，Rebastinib能有效抑制野生型以及T315I突變型Bcr-Abl細(xì)胞，IC50分別為5.8 nM和7.9 nM，而對正常Ba/F3細(xì)胞無顯著影響。且每天服用Rebas