十年前,首个CDK4/6抑制剂哌柏西利获批,彻底改写了ER+HER2−乳腺癌的治疗格局,全球超50万患者因此获益。然而,光环之外,这类药物在其他肿瘤中屡屡受挫,其适应证至今仍被牢牢锁在乳腺癌的单一高墙之内。本综述以顶刊视角,全景式梳理了CDK抑制剂的生物学根基、错综复杂的耐药网络,以及打破僵局的多种可能。文章深度剖析了RB缺失、CDK2代偿等核心逃逸机制,并系统展示了联合PI3K、AKT、KRAS通路或免疫治疗的最新策略。更关键的是,新一代CDK4与CDK2选择性抑制剂正蓄势待发,有望精准攻克耐药难题,拓宽治疗窗口。在首个CDK4/6抑制剂获批十周年之际,这篇文献不仅是一份阶段性总结,更是一张通往泛癌种细胞周期精准调控的战略地图,值得我们深读。
参考文献:DOI: 10.1038/s41573-026-01431-5
一、背景介绍
细胞增殖受细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)调控。CDKs是一类保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,驱动细胞周期有序进程。其激酶活性依赖于细胞周期蛋白(cyclins)的结合,后者作为关键正向调控因子促进其催化活性。肿瘤生物学的核心特征之一为细胞增殖调控失衡,因此,靶向CDK–细胞周期蛋白复合物一直是肿瘤治疗领域的重要研究方向。
早期CDK抑制策略主要依赖于选择性较低的小分子化合物,但此类药物往往伴随显著毒性及较窄的治疗窗。这种毒性主要源于对调控转录过程的CDK–细胞周期蛋白复合物的抑制作用,或对CDK1的抑制作用。CDK1在所有细胞有丝分裂过程中发挥必需功能,因此其广泛抑制会导致明显的细胞毒性。这一特点推动了更高选择性药物的研发,即针对调控G1/S期转换的特定CDK活性进行干预。CDK4与CDK6(以下简称CDK4/6)通过磷酸化视网膜母细胞瘤(RB)蛋白调控G1/S期转换,这一关键机制的阐明为靶向治疗提供了明确方向。CDK4/6抑制剂在乳腺癌中的临床成功验证了该治疗理念,并显著改变了雌激素受体阳性、HER2阴性(ER+HER2−)乳腺癌患者的治疗格局。然而,尽管过去十余年研究不断深入,该类药物目前仍仅在该适应证中获批使用。其在其他肿瘤类型中的疗效有限、耐药机制的出现以及缺乏可靠的预测性生物标志物,提示有必要对CDK抑制治疗的整体策略进行重新评估。
本综述系统分析靶向CDKs的生物学依据,梳理耐药机制与选择性调控的新进展,探讨生物标志物开发及联合治疗策略的最新成果。同时,重点讨论上述进展如何推动下一代CDK抑制剂的发展,并评估其在首个FDA批准10年后实现更广泛临床应用的潜力。
二、细胞周期蛋白依赖性激酶4/6抑制剂的基本特征
细胞周期蛋白依赖性激酶4与6(CDK4/6)通常认为是细胞周期调控中与有丝分裂原信号传导联系最为紧密的关键节点(图1a)。D型细胞周期蛋白是激活CDK4/6的主要细胞周期蛋白,其在多种有丝分裂原刺激信号调控下受到多层级调节,这些调控总体上促进活性CDK4/6复合物的增加。这一过程包括D型细胞周期蛋白表达水平的直接调控,以及其与CDK4/6形成复合物及催化活性激活等多个环节。
CDK4/6的主要底物为视网膜母细胞瘤(RB)肿瘤抑制蛋白及其相关蛋白,其功能为磷酸化并使其失活(图1a)。RB作为E2F转录因子家族所调控的细胞周期相关基因的关键转录抑制因子,在细胞周期进程中发挥核心调控作用。通常情况下,RB失活是细胞周期推进的必要条件,因为活化的RB能够强效抑制大量促进S期转换及后续细胞周期进程的基因表达。该基因表达网络包括CCNE1与CCNA2,分别编码细胞周期蛋白E与细胞周期蛋白A,在后续CDK2激活过程中发挥关键作用(图1a)。
已有研究充分证实,通过遗传学方式阻断RB磷酸化可通过抑制E2F活性显著抑制细胞周期进程。此外,CDK4/6小分子抑制因子p16INK4A(由CDKN2A基因编码)可在RB依赖性机制下诱导细胞长期退出细胞周期。CDK4/6调控通路中的多种基因亦与肿瘤发生密切相关。例如,CCND1、CDK6与CDK4作为原癌基因在多种肿瘤中发生扩增,而RB1与CDKN2A作为肿瘤抑制基因在多种肿瘤类型中发生失活。这些遗传学证据及依赖性研究共同确立CDK4/6作为重要抗肿瘤治疗靶点。
首个选择性CDK4/6抑制剂哌柏西利(palbociclib)于2004年报道,其后相继开发出瑞波西利(ribociclib)与阿贝西利(abemaciclib)。这些小分子药物可在低纳摩尔浓度范围内抑制CDK4/6催化活性,并对其他CDK家族成员活性影响较小。结构上,瑞波西利与哌柏西利具有较高相似性,其在多种实验体系中的选择性谱亦较为接近。阿贝西利除抑制CDK4/6外,还可抑制CDK2及多种非细胞周期依赖性激酶(如DYRK1A、GSK3B、CaMKII),因此在较高剂量下呈现不同的功能效应。与早期非选择性CDK抑制剂不同,CDK4/6抑制剂通过经典RB通路发挥作用机制明确(图1b)。在临床前模型中,CDK4/6抑制可诱导RB去磷酸化,抑制E2F驱动的转录程序,并导致G1期细胞周期阻滞(图1b)。该机制对治疗反应至关重要,因为RB1缺失或失活,或其他CDK–细胞周期蛋白复合物介导的持续RB磷酸化,均可导致耐药发生。
短期作用主要表现为细胞周期停滞并维持2N DNA含量状态,该效应在药物去除后可逆,提示其主要具有细胞静止作用而非细胞毒性作用。然而,在部分特殊肿瘤背景中,例如由FMS样酪氨酸激酶内部串联重复突变(FLT3-ITD)驱动的急性髓系白血病,CDK4/6抑制亦可影响细胞存活。长期CDK4/6抑制可诱导多种细胞表型变化。持续抑制通常伴随细胞体积显著增大、衰老相关特征出现,以及治疗适应性改变与耐药克隆形成。适应性耐药主要源于其他CDK–细胞周期蛋白复合物的激活,从而绕过对CDK4/6的依赖。
此外,CDK4/6抑制剂单药或联合治疗可诱导干扰素样反应或衰老相关分泌表型(SASP),并伴随与免疫检查点抑制剂应答相关基因的上调。该基因表达诱导发生于肿瘤细胞自主过程,其机制复杂,可能涉及细胞衰老启动、病毒模拟反应或线粒体功能障碍等多种途径。无论具体机制如何,该反应均与免疫细胞浸润及在免疫完整动物模型中的抗肿瘤效应相关。
作为该类药物的首个代表,哌柏西利于10年前获得FDA批准,用于联合芳香化酶抑制剂来治疗雌激素受体阳性、HER2阴性转移性乳腺癌(ER+HER2− MBC)。目前全球已有超过50万ER+HER2− MBC女性患者接受CDK4/6抑制剂治疗。支持哌柏西利获批的临床研究基于临床前发现,即CDK4/6抑制剂可与内分泌治疗产生协同作用,在ER+HER2−模型中(包括内分泌耐药模型)表现出更强抗肿瘤活性。早期单药临床试验亦提示ER+肿瘤对CDK4/6抑制剂更为敏感。关键的PALOMA-2与PALOMA-3研究显示,在芳香化酶抑制剂或选择性雌激素受体降解剂(SERD)氟维司群基础上联合CDK4/6抑制剂,可使无进展生存(PFS)较单纯内分泌治疗延长约一倍,从而支持FDA批准。随后,瑞波西利与阿贝西利在同一临床适应证中的多项随机III期研究亦获得批准,其对PFS的改善幅度相似。
尽管三种药物具有共同作用机制,但其药代动力学及毒性谱存在差异。哌柏西利与瑞波西利的主要剂量限制性毒性为中性粒细胞减少,而阿贝西利由于激酶谱更广,更常见疲劳及胃肠道毒性。然而,这些不良反应在剂量调整或短期停药后通常可逆。重要的是,多项新辅助研究进一步验证了临床前模型中的作用机制,细胞周期抑制成为反映靶点作用的关键生物学读出。
三、细胞周期蛋白依赖性激酶4/6抑制剂的当前适应证
CDK4/6抑制剂已改变乳腺癌各个疾病阶段的治疗模式。从其在ER+HER2−转移性乳腺癌(MBC)一线治疗中的确立地位开始,其适应证逐步扩展至与其他靶向药物联合应用、高复发风险ER+HER2−乳腺癌的辅助治疗,以及三阴性乳腺癌(TNBC)的在研临床试验。此外,CDK4/6抑制剂已成为新型临床研究的核心基础,用于探索转移性治疗的序贯策略差异、基于循环肿瘤DNA(ctDNA)的治疗决策,以及通过调整给药方案降低毒性的替代方案。目前,随着该类新药的持续应用,多项关键问题仍在研究中,包括转移性疾病中联合治疗的最佳时机、毒性管理策略、克服或预防耐药的有效方法,以及用于指导治疗决策的生物标志物开发。
(1)转移性乳腺癌
如前所述,哌柏西利、阿贝西利与瑞波西利对CDK4、CDK6及其他“脱靶”激酶的亲和力存在细微差异,这些差异可能解释临床试验中观察到的毒性及潜在疗效差别。三种药物在既往未接受治疗的ER+HER2− MBC患者中联合芳香化酶抑制剂均可显著延长无进展生存(PFS)。然而,随机临床试验中总体生存(OS)结果的差异,使临床用药从最初主要使用哌柏西利逐步扩展至瑞波西利与阿贝西利(图2)。
在联合芳香化酶抑制剂的研究中,阿贝西利与哌柏西利未显示具有统计学意义的OS改善(表1)。但在MONARCH 2研究中,阿贝西利在既往内分泌治疗基础上联合氟维司群后可改善OS。这一差异可能与药物理化性质、试验设计、患者脱落率及交叉用药等因素相关。然而,真实世界研究未发现三种药物在OS方面存在显著差异,这提示临床试验中观察到的OS差异可能更多源于试验设计及入组人群差异,而非药物本身的根本性差异(表1)。
SONIA随机对照研究进一步提示,在转移性治疗中,序贯使用(内分泌治疗后再使用CDK4/6抑制剂)与同步联合使用相比,在PFS与OS方面无显著差异。这一结果在临床实践中的影响有限,因为单药氟维司群已不再作为标准二线治疗,当前更常采用联合方案(如氟维司群联合mTOR抑制剂依维莫司)以获得更优疗效。然而,SONIA研究显示,序贯治疗在OS方面与联合治疗相当,同时可降低累计毒性并减少治疗成本。例如,SONIA研究中同步治疗组有83%患者发生3级毒性反应,而序贯治疗组为64%。
此外,PACE与MAINTAIN研究提示,在疾病进展后继续使用相同CDK4/6抑制剂(如继续使用哌柏西利)在延长PFS方面效果有限,而更换CDK4/6抑制剂(如从哌柏西利转换为瑞波西利)可能带来更好的PFS获益。因此,在PALOMA-2研究中,对照组患者在进展后接受哌柏西利治疗,可能获得类似SONIA研究中序贯治疗组所观察到的OS获益,从而缩小实验组与对照组之间的差异。同样,在MONALEESA-2研究中,既往接受瑞波西利或内分泌治疗后再使用哌柏西利的患者可能获得相似获益,从而维持瑞波西利组观察到的OS优势。
尽管上述解释仍具有一定推测性,但其强调了治疗序贯策略及进展后有效治疗对总体生存的重要影响。鉴于关键临床试验中的疗效常受到毒性导致的停药或剂量下调影响,多项研究进一步探索通过调整CDK4/6抑制剂剂量与给药节律,是否能够在降低毒性的同时维持疗效。传统哌柏西利给药方案为125 mg每日一次,连续3周用药后停药1周,同时联合内分泌治疗。AltDosePal研究(NCT03007979)评估了125 mg用药5天、停药2天的替代方案是否可降低3级中性粒细胞减少发生率。结果显示,在所有周期中3级中性粒细胞减少发生率为38.9%,4级为1.8%,明显低于PALOMA-2研究中标准方案的56.5%(3级)与13.3%(4级)。
在内分泌治疗敏感人群中,该替代方案中位PFS达33.5个月,提示其在降低毒性的同时仍可维持至少相当的疗效(表1)。目前正在进行的CDK研究(NCT06377852)进一步比较低剂量哌柏西利(75或100 mg,21天用药/7天停药)或瑞波西利(200或400 mg,21天用药/7天停药)与标准剂量方案的差异。因此,一线CDK4/6抑制剂选择通常综合考虑OS数据(瑞波西利表现最为一致,其次为阿贝西利,哌柏西利尚未显示统计学显著OS优势)、毒性谱差异及患者特征。其中,MONALEESA-7研究专门纳入绝经前患者,证实瑞波西利联合内分泌治疗可显著改善OS。然而,不同试验之间生存获益差异更可能源于试验设计、患者选择及统计效能差异,而非单一药物的固有优势。
CDK4/6抑制剂与多数化疗药物机制不同,但均可抑制细胞周期进程。因此,RIGHT CHOICE研究评估了瑞波西利联合内分泌治疗是否可作为既往未治疗ER+HER2− MBC患者化疗替代方案。研究中67%患者存在症状性内脏转移,中位随访37个月结果显示,瑞波西利联合内分泌治疗组PFS优于研究者选择化疗组(21.8个月 vs 12.8个月),客观缓解率相近(66.1% vs 61.8%)。基于上述证据,哌柏西利、阿贝西利与瑞波西利亦被拓展至新辅助治疗研究中,并联合内分泌治疗应用。这些研究的主要终点为Ki67水平下降所反映的肿瘤增殖抑制,而非病理缓解率。虽然可观察到显著的细胞增殖抑制,但临床及病理缓解率较低(表1)。例如FELINE研究中,瑞波西利联合来曲唑在第1周期第14天实现完全细胞周期阻滞的比例高于单用来曲唑,但该差异在手术时消失。
NeoPalAna研究亦观察到类似现象,在中位29天停药后,Ki67水平在手术时再次回升。上述结果与ER+HER2−肿瘤中化疗观察到的反应一致,此类肿瘤的病理完全缓解率通常低于10%。NeoPAL研究直接比较新辅助哌柏西利联合来曲唑与FEC100(氟尿嘧啶+表柔比星+环磷酰胺)化疗方案,结果显示两组病理完全缓解率相近(3.8% vs 5.9%)。
(2)高风险ER+HER2−乳腺癌
阿贝西利与瑞波西利目前已获批并纳入指南,用于高风险ER+HER2−乳腺癌的辅助治疗。monarchE(阿贝西利)与NATALEE(瑞波西利)研究均显示,与内分泌治疗联合可改善无侵袭性疾病生存(iDFS),而哌柏西利在PALLAS研究中未观察到类似获益(表1)。在生存结局方面,辅助哌柏西利同样未显示总体生存(OS)改善,5年OS为92.6%,与单纯内分泌治疗组的93.2%接近。相比之下,辅助阿贝西利联合内分泌治疗在7年随访中显示OS绝对获益1.8%,分别为86.8%与85%,而瑞波西利的长期生存数据仍未成熟。辅助治疗阶段不同研究结果的差异,可能与研究人群基线复发风险构成及治疗依从性差异有关;也有观点认为,风险分层策略、删失数据处理方式及统计分析方法的差异,可能更好解释不同试验之间的结果不一致。尽管开展了大量临床研究,目前CDK4/6抑制剂作为抗肿瘤治疗的FDA批准适应证仍仅限于ER+HER2−乳腺癌。但随着后续研究推进,其在乳腺癌其他亚型乃至更广泛肿瘤类型中的适应证扩展具有较大可能性。
四、细胞周期蛋白依赖性激酶4/6抑制剂的耐药机制
在过去10年中,大量临床前及临床研究揭示了肿瘤细胞可通过多种机制绕过对CDK4/6依赖性的经典路径,从而产生耐药性(图3a,b)。早期基于癌细胞系的研究通过功能筛选发现了一些明确的耐药驱动因素,其中最关键的是RB1基因缺失,该改变几乎必然导致对CDK4/6抑制剂产生耐药(图3b)。RB1缺失的肿瘤通常伴随内源性CDK4/6抑制因子p16INK4A高表达,这一现象反映了细胞的代偿性反馈机制。然而,在RB缺失的背景下,p16INK4A或药物性CDK4/6抑制均无法产生功能性细胞周期阻滞效应,因为缺乏RB作为关键效应介质。此类肿瘤依赖其他CDK–细胞周期蛋白复合物维持细胞周期进程,从而使CDK4/6抑制与E2F活性抑制解耦,而E2F通路对于细胞周期推进至关重要。基于上述机制,RB1缺失最初认为是临床耐药的主要原因。然而,来自多种肿瘤类型的数据表明,大多数患者的耐药机制并不仅限于RB缺失,而是涉及更为复杂的多因素网络。
在多种模型中,CDK4/6抑制并不能完全阻断RB磷酸化及E2F转录活性抑制。这类“上游”调控机制较为多样,可涉及KRAS、PDK1、PTEN及雌激素受体(ER)等信号通路改变,从而降低肿瘤细胞对CDK4/6抑制的敏感性图3a)。这些机制在理论上可通过联合治疗策略加以干预,例如CDK4/6抑制剂联合MEK抑制剂等方案(后文详述)。另一类耐药机制来源于细胞周期调控网络本身的异常重编程。CDK6表达上调可通过HIPPO通路失调或基因扩增发生,并与CDK4/6抑制剂敏感性降低相关(图3a,b)。此外,AMBRA1缺失可导致细胞周期蛋白D1蛋白稳定性增加并发生积累,该过程可促进CDK2–细胞周期蛋白D1复合物形成,从而绕过CDK4/6依赖性抑制。
在多种情况下,CDK2活性可代偿CDK4/6功能。CDK2异常激活通常与细胞周期蛋白E高表达或CCNE1基因扩增相关,这些改变可形成过量CDK2–细胞周期蛋白E复合物,并克服内源性CDK2抑制因子(如p27KIP1与p21CIP1),从而显著增强激酶活性。这些改变构成CDK4/6抑制耐药的重要机制。此外,CCNE1扩增肿瘤中常伴随p16INK4A高表达,但这一组合反而与CDK4/6抑制耐药相关(图3b)。除经典细胞周期通路外,非经典或尚未充分研究的激酶也可能替代细胞周期调控功能。例如,在特定背景下,p38激酶可独立于CDK–细胞周期蛋白系统驱动细胞周期进程。
在系统层面,大规模依赖性筛选进一步揭示了肿瘤对CDK4/6依赖性的异质性。DepMap数据库分析显示,不同肿瘤细胞系对CDK4、CDK6及CDK2的依赖程度存在显著差异。这些细胞系的遗传背景分析可识别多种与耐药相关特征,包括CDKN2A高表达、CCNE1高表达或扩增以及RB1缺失。基于全基因组CRISPR功能缺失筛选亦发现,在CDK4/6抑制压力下,RB1、AMBRA1、DYRK1A及PTEN缺失与耐药密切相关,而CCNE1或CDK2缺失则与药物敏感性增强相关。这些结果虽存在模型特异性差异,但整体上构建了CDK4/6耐药的遗传学框架,其中多项关键驱动因素已通过靶向研究得到验证。
除信号通路及细胞周期网络异常外,还存在其他耐药机制。例如,在三阴性乳腺癌中,CDK4/6抑制剂可能发生溶酶体隔离,从而降低药物有效浓度。此外,CDK4/6抑制对肿瘤微环境的影响具有双向性,在部分情况下可通过激活免疫抑制性巨噬细胞等机制促进耐药。循环IL-6水平升高亦与治疗耐药相关,提示系统性炎症状态可能参与调控治疗反应。
越来越多证据表明,BRCA1和/或BRCA2突变与接受内分泌治疗联合CDK4/6抑制剂患者较短的无进展生存相关。一项纳入34,960例患者的荟萃分析显示,无论在早期还是转移性疾病中,携带BRCA1或BRCA2突变的患者均表现出更短的PFS及总体生存。其潜在机制之一可能与RB1杂合性缺失与BRCA2突变的共存有关。上述发现亦提示,其他影响DNA损伤修复通路的胚系突变(如PALB2或CHEK2)可能同样影响治疗结局,但其临床预后意义仍需在更大规模队列中进一步验证。
五、联合治疗策略
ER+HER2−乳腺癌及临床前研究中观察到的多种耐药机制提示,通过联合治疗策略可能延长CDK4/6抑制剂的疗效持续时间或拓展其适应证范围(图4)。
(1)乳腺癌中的扩展联合策略
除CDK4/6抑制剂与内分泌治疗之间已确立的协同作用外,其与HER2及PIK3CA通路靶向药物同样具有明确且稳定的协同效应,并已推动多种联合方案获批。INAVO120研究评估了在PIK3CA突变型ER+HER2−转移性乳腺癌(MBC)患者中,于帕博西利联合氟维司群基础上加用inavolisib(一种α选择性PI3K抑制剂及降解剂)的疗效,这些患者均在辅助治疗期间或完成辅助治疗后12个月内出现疾病复发。三联方案显著延长无进展生存(PFS),达到15.0个月,而帕博西利联合氟维司群对照组为7.3个月。总体生存(OS)数据尚未成熟,三联组中位OS尚未达到,而对照组为31.1个月。
基于上述结果,该方案已获FDA批准用于既往接受辅助内分泌治疗后的转移性乳腺癌患者(表1)。该研究提示早期肿瘤基因分型联合靶向治疗可改善OS。然而,目前尚不清楚所有新诊断PIK3CA突变ER+HER2− MBC患者是否均应接受该联合方案,因为尚未明确前线联合治疗相较序贯治疗的优势,且仅8.5%的患者在后续治疗线中接受PIK3CA抑制剂。此外,该三联方案伴随较明显毒性,包括口腔炎、高血糖及皮疹。类似的基于分子分型指导CDK4/6联合治疗策略亦在SERENA-6研究中进行评估。研究在接受一线内分泌治疗联合CDK4/6抑制剂的患者中,每3–6个月进行循环肿瘤DNA(ctDNA)检测ESR1突变。在无影像学进展的情况下,若检测到ESR1突变且已接受芳香化酶抑制剂联合CDK4/6抑制剂至少6个月,则随机分配为继续标准治疗或将内分泌治疗替换为口服选择性雌激素受体降解剂(SERD)camizestrant。
大多数患者接受哌柏西利(74.5%),其次为瑞波西利(14.6%)和阿贝西利(9.6%),两组分布相似。结果显示,在检测到ESR1突变时切换至camizestrant可显著延长中位PFS(16.0个月 vs 9.2个月)。但仍存在关键问题,包括检测频率优化方案,以及在分子进展阶段而非影像学或临床进展阶段调整治疗对总体生存的影响。
在HER2阳性疾病中,CDK4/6抑制剂联合HER2靶向治疗延长PFS的作用已由monarcHER与PATINA研究支持(表1)。在PATINA研究中,转移性ER+HER2+ MBC患者在紫杉类联合曲妥珠单抗或帕妥珠单抗诱导治疗后未出现疾病进展,随后随机接受维持性内分泌治疗联合HER2靶向治疗,或在此基础上加用哌柏西利。中位随访53个月后,哌柏西利组显著改善PFS,风险比为0.74,中位PFS分别为44.3个月与29.1个月。上述结果提示,对于HER2靶向诱导治疗后病情稳定的患者,加用哌柏西利可显著延长PFS。但目前尚不明确,在HER2治疗进展阶段再引入CDK4/6抑制剂是否仍具有相同获益。在一项既往接受多线治疗(中位5线)的研究中,瑞波西利联合曲妥珠单抗未观察到客观缓解。
(2)与其他靶向治疗的相互作用
CDK4/6抑制剂可与多种靶向致癌通路的治疗手段产生协同作用。这种协同通常表现为“纵向通路抑制”机制,即靶向治疗作用于上游致癌驱动因子,从而限制细胞周期进程(图4)。这些药物在下游可影响细胞周期蛋白D1表达及RB磷酸化,或诱导p27KIP1与p21CIP1上调,从而降低细胞周期推进能力。
在此背景下,CDK4/6抑制剂可增强靶向治疗的细胞静止效应,并在部分情况下逆转获得性耐药表型。该类联合策略涵盖多种FDA批准的信号通路抑制剂。例如,CDK4/6抑制剂可增强AKT与mTOR通路抑制剂的抗肿瘤效应,并与其产生协同作用。相关临床前研究已推动多项临床试验,但结果存在差异。随着上述通路靶向药物疗效不断提升,未来可能开展更多相关联合研究。例如VIKTORIA1(NCT05501886)与CAPItello-292(NCT04862663)分别评估gedatolisib(PI3K/mTOR双重抑制剂)及capivasertib(AKT抑制剂)联合CDK4/6抑制剂的疗效(表2)。
在EGFR通路方面,临床前研究显示CDK4/6抑制剂具有显著协同作用,并可逆转获得性耐药,从而支持多项正在进行的临床研究(表2)。同样,CDK4/6抑制剂亦可与RAS–BRAF–MEK–ERK通路抑制剂产生强协同效应,并在耐药状态下恢复药物敏感性。值得注意的是,这些联合方案常与细胞衰老样阻滞及免疫检查点反应增强相关。因此,该策略已扩展至黑色素瘤(BRAF–MEK抑制剂为标准治疗)及KRAS驱动肿瘤等多种疾病(表2)。例如,在NCI comboMATCH研究(NCT05554367)中,binimetinib(MEK抑制剂)联合哌柏西利作为KRAS突变肿瘤的研究治疗方案之一。目前多数研究仍在进行中,结果尚未公布。然而,在结直肠癌随机研究中,binimetinib联合哌柏西利并未优于化疗(NCT03981614)。在胰腺癌小鼠模型中,KRAS抑制剂与CDK4/6抑制剂联合表现出强协同作用,并可能进一步增强肿瘤免疫治疗效应。
(3)CDK4/6抑制剂与化疗的复杂相互作用
由于化疗仍是多数肿瘤治疗的核心手段之一,CDK4/6抑制剂与化疗联合应用有望显著拓展其在乳腺癌之外的适用范围。然而,两者之间的相互作用具有明显复杂性。在临床前研究中,CDK4/6抑制剂通过诱导细胞周期阻滞,可降低肿瘤细胞对依赖细胞快速分裂的化疗药物的敏感性,从而在部分情况下表现为疗效减弱。相反,某些化疗药物可诱导p21CIP1表达,在合理给药时序下可与CDK4/6抑制剂产生协同作用。基于上述机制,多个临床前研究已推动在胰腺癌、儿童血液系统恶性肿瘤、乳腺癌及其他肿瘤类型中的临床试验探索。尽管部分研究显示出积极结果,但目前尚无相关联合策略成功进入标准临床应用阶段。值得注意的是,在特定化疗方案中观察到的“拮抗作用”反而具有骨髓保护效应。这一关键发现推动了CDK4/6抑制剂trilaciclib的开发。该药为短效静脉制剂,设计用于在化疗前短时间应用,以降低骨髓抑制毒性。
在广泛期小细胞肺癌的多项研究(NCT02499770、NCT03041311、NCT02514447)中,trilaciclib显著降低化疗相关骨髓抑制发生率(44.3% vs 77.1%),并因此于2021年获FDA批准,用于在含铂类及依托泊苷方案前预防骨髓抑制。然而,在既往接受治疗的三阴性乳腺癌患者中,吉西他滨联合卡铂±trilaciclib的研究未显示骨髓毒性降低。这种差异可能与不同化疗方案本身的作用机制有关,但总体提示CDK4/6抑制剂在抗肿瘤之外亦具有重要支持治疗潜力。
(4)与免疫调节治疗的联合策略
如前所述,临床前研究显示CDK4/6抑制剂与免疫检查点抑制剂之间存在潜在协同作用。基于此,开展了ribociclib联合PD-1抑制剂spartalizumab的I期研究(ER+转移性乳腺癌及晚期卵巢癌)。尽管观察到部分疗效,但由于转氨酶升高发生率较高,该联合方案未继续推进。类似地,帕博利珠单抗联合阿贝西利的研究亦因毒性问题而未能继续开发。目前该类不良反应机制尚不明确,但其严重程度在一定程度上降低了免疫检查点联合治疗的开发热情。值得注意的是,在PACE研究中,哌柏西利联合氟维司群并联合PD-L1抑制剂avelumab的治疗组并未出现同等程度毒性,并观察到一定疗效信号。目前仍有多项相关研究在进行中(表2)。因此,CDK4/6抑制剂的免疫调节效应仍具有潜在开发价值。此外,其联合策略还包括CAR-T细胞治疗及CD40激动剂等免疫治疗方式,为未来拓展提供更多可能性。
(5)其他治疗联合策略
大量临床前研究显示,CDK4/6抑制剂可广泛影响肿瘤代谢、诱导自噬并增加活性氧水平。这些作用机制推动了相关临床研究,例如自噬抑制剂羟氯喹联合CDK4/6抑制剂的研究(NCT04841148)148(表2)。与肿瘤代谢相关的机制亦提示BCL-2抑制剂(如维奈托克)与CDK4/6抑制剂之间存在显著协同作用,目前相关临床试验正在评估其对肿瘤生长的影响。此外,表观遗传调控药物联合策略亦受到广泛关注,尤其是BET抑制剂相关研究,目前已有临床试验在进行中(NCT05372640)。随着更多具有临床活性的靶点及肿瘤生物学机制不断被发现,CDK4/6抑制剂的联合治疗策略预计将持续扩展,并形成更加复杂和多元的治疗体系。
六、下一代CDK抑制剂
CDK4/6抑制剂的研究进展推动了新一代选择性靶向CDK4或CDK2的小分子抑制剂的发展。
(1)CDK4选择性抑制剂
目前获批的CDK4/6抑制剂对CDK4与CDK6均具有较强活性。有研究提出,这类药物诱导的中性粒细胞减少主要来源于CDK6抑制作用。动物模型中CDK6缺失可显著影响造血系统,其表现与哌柏西利及瑞波西利的毒性谱相似。相比之下,阿贝西利对CDK4的相对选择性更高,因此其毒性特征亦有所不同。首个进入临床应用的CDK4选择性抑制剂为atirmociclib(PF-07220060)157(表3)。临床前研究显示,该药对CDK4–cyclin D1复合物的抑制常数(Ki)约为CDK6–cyclin D3的25倍,选择性显著高于传统CDK4/6抑制剂,从而扩大治疗窗并减少对髓系细胞的影响。
大规模CRISPR筛选进一步表明,部分肿瘤类型(如ER+HER2−乳腺癌、尤文肉瘤及前列腺癌)对CDK4依赖性较高,而对CDK6依赖性较低。这一特征与atirmociclib在多种模型中的强抗肿瘤活性一致,包括部分对CDK4/6抑制剂已表现耐药的模型。上述结果提示,在多种情况下,耐药的产生可能与CDK4抑制不足密切相关,而不仅仅是替代信号通路的激活。目前atirmociclib正在开展多项临床试验(表3),包括ER+HER2−转移性乳腺癌及联合雄激素受体抑制剂恩扎卢胺治疗的转移性前列腺癌。后者的研究基于CDK4抑制剂与雄激素剥夺治疗的临床前协同证据,尽管类似哌柏西利在前列腺癌中的研究结果并不理想。此外,其他CDK4选择性抑制剂亦处于临床研究阶段(表3),但目前其选择性及生物学活性数据仍相对有限。
(2)CDK2选择性抑制剂
CDK2是ER+HER2−乳腺癌中CDK4/6抑制剂耐药的重要替代通路,同时也可能解释CDK4/6抑制剂在胰腺癌等疾病中疗效有限的原因。CCNE1扩增及细胞周期蛋白E过表达与多种肿瘤的不良预后及耐药密切相关,例如卵巢癌,因此靶向CDK2或cyclin E成为重要研究方向。由于CDK2与CDK1催化结构域高度保守,实现选择性抑制长期存在技术挑战,直到近期才取得突破。目前已报道多种CDK2选择性抑制剂,包括tegtociclib(PF-07104091)、INX-315及BLU-222等。尽管在IC50及选择性上存在细微差异,但这些药物在功能上表现出相似作用机制。
在CCNE1扩增模型中(包括卵巢癌、子宫内膜癌及三阴性乳腺癌),CDK2抑制剂通常诱导G1/G0期阻滞。这种表型与模型中已存在的CDK4/6抑制相关状态有关,其基础是p16INK4A高表达导致CDK4/6活性受抑,从而揭示了CCNE1扩增肿瘤的选择性治疗脆弱性。在缺乏CCNE1扩增的肿瘤中(包括大多数进展后的ER+HER2−乳腺癌),CDK2抑制主要诱导G2期阻滞并抑制细胞增殖。这一现象与传统观点存在一定差异,因为在多数非CCNE1扩增模型中,单纯删除CDK2或CCNE1对增殖影响有限。然而研究显示,这种G2阻滞与CDK2–cyclin A等复合物受抑有关,这些复合物在G2/M转换中发挥关键作用。值得注意的是,该效应在CDK4/6抑制失败或进展后的模型中更为显著。此外,CDK2抑制与CDK4/6抑制存在协同作用,可在多种模型中实现更深度的疾病控制。基于上述机制,已开展多项临床试验,主要针对CCNE1扩增肿瘤以及CDK4/6抑制后进展的ER+HER2− MBC100(表3)。
此外,针对CDK2–cyclin E轴的其他策略亦在早期研发阶段,包括同时靶向CDK2、CDK4及CDK6的多靶点抑制剂(如PF-0687360及NUV-422),在临床前模型中表现出较高活性。但部分药物临床开发已因毒性或获益不足而终止,例如NUV-422因葡萄膜炎停止开发;而RGT-419B/GDC4198仍在临床研究中(表3)。蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)技术亦用于开发CDK2及cyclin E降解剂,其中NiKang Therapeutics开发的CDK2 PROTAC已进入临床阶段(表3)。此外,通过影响底物识别及其他生化功能的策略亦正在探索。总体而言,除经典催化抑制外,针对CDK2及cyclin E的多种新型干预策略预计将在未来进一步进入临床验证阶段,并可能拓展CDK靶向治疗的整体格局。
七、生物标志物策略
尽管CDK4/6抑制剂的作用机制已较为明确,但在ER+HER2−乳腺癌中,其临床应用至今仍未由特异性生物标志物指导。早期生物标志物分析主要集中于已知的CDK4/6通路调控因素(如CCND1扩增与CDKN2A缺失),这些改变原本认为可能与更好的治疗反应相关,但在临床研究中,这些标志物并未显示与无进展生存(PFS)获益相关,相较未筛选人群无明显预测价值。此外,支持CDK4/6抑制剂获批的关键临床试验均未基于除ER与HER2状态之外的分子标志物进行患者筛选,因此其临床适用范围并未依赖分子分型精细化选择。
(1)组织无关性研究
多项精准医学研究在“组织无关(histology-agnostic)”框架下评估了单药CDK4/6抑制剂的疗效。NCI-MATCH试验中,针对CCND1、CCND2或CCND3扩增且RB功能完整的患者评估哌柏西利单药治疗(EAY131 Subprotocol Z1B),结果显示中位PFS仅1.8个月,几乎无明确临床活性。在CDK4或CDK6扩增人群中亦观察到类似结果(EAY131 Subprotocol Z1C)。荷兰DRUP与澳大利亚MoST试验的整合分析进一步验证了这一结论,即使在CDK4/6扩增或CDKN2A缺失等理论上应敏感的分子背景中,单药CDK4/6抑制剂仍难以产生明确疗效。这些结果提示,在组织无关性应用场景下,CDK4/6通路的基因扩增或CDKN2A缺失并不能作为单药疗效的可靠预测标志物。
(2)转移性ER+HER2−乳腺癌中的分析
基于真实世界及临床试验的回顾性分析进一步揭示了影响CDK4/6抑制剂疗效持续时间的重要分子特征。遗传学分析方面,多项研究显示,CDKN2A、CDKN2B、CDKN2C及RB1缺失与CDK4/6抑制剂疗效缺失相关。MONALEESA研究的ctDNA汇总分析提示,上述基因缺失与瑞波西利治疗相较安慰剂无获益相关。同时,在疾病进展后的样本中,RB1缺失富集,进一步支持RB缺失与耐药密切相关。因此,尽管RB1缺失发生率较低,但其仍是预测CDK4/6抑制剂无效的重要因素。
ESR1突变通常与内分泌治疗耐药相关,并在CDK4/6抑制治疗过程中逐渐富集。但目前III期临床研究尚未明确ESR1突变是否直接导致CDK4/6抑制剂耐药。部分患者来源异种移植模型显示CDK4/6抑制剂仍可抑制ESR1突变肿瘤生长,而同源基因模型研究则提示特定ESR1突变可能影响药物敏感性。相比之下,PIK3CA突变在这些研究中通常未显示与耐药相关。TP53突变在ER+HER2−乳腺癌中的作用较为复杂。在PALOMA-3及阿贝西利单药研究中,TP53突变与较差疗效相关,但该标志物未能进入临床应用,部分原因在于TP53突变本身即与不良预后相关,难以区分其独立预测价值。此外,与ESR1或RB1不同,TP53突变在CDK4/6抑制治疗进展后并未明显富集。近期多项整合分析提示,TP53突变总体上与较短疗效持续时间相关,同时p21CIP1在维持长期治疗反应中可能发挥关键作用。
一项纳入34,960例患者的荟萃分析显示,胚系BRCA1/2突变患者在接受内分泌治疗联合CDK4/6抑制剂后预后较差。在转移性疾病中,这类突变与较短PFS及OS相关。在可评估肿瘤或体细胞BRCA1/2突变的研究中,同样观察到更高进展风险。这一发现提示携带BRCA1/2突变的ER+HER2− MBC患者可能需要重新评估一线治疗策略。此外,PTEN、FAT1及AURKA等基因改变亦与PFS缩短相关。但这些标志物的临床应用仍需前瞻性验证。
(3)基因表达分析
来自PALOMA-3、PEARL及其他研究的结果显示,CCNE1高表达与CDK4/6抑制剂疗效不佳显著相关。在POP及NeoPalAna新辅助研究中,cyclin E表达同样与抗增殖反应减弱相关。这一现象可能源于cyclin E在驱动耐药中的功能作用。同时,CCNE1作为E2F调控基因,其上游E2F相关基因(如PLK1及CCNA2)亦与疗效降低相关。在ER+HER2−乳腺癌中,基因表达谱广泛用于评估复发风险。多项研究进一步分析了内在分型对CDK4/6抑制剂疗效的影响。结果显示,基底样(basal-like)肿瘤虽较少见,但通常对CDK4/6抑制剂无明显获益;非luminal亚型总体疗效持续时间较短。整合PALOMA-2与PALOMA-3数据的分析显示,ER信号相关基因高表达与更长疗效相关,而细胞周期相关基因高表达与较短疗效相关,这一结论在PEARL等研究及真实世界数据中得到一致验证。
(4)后续CDK抑制剂治疗的生物标志物
MAINTAIN及post-MONARCH研究显示,在疾病进展后更换CDK4/6抑制剂可带来一定但有限的疾病控制获益。post-MONARCH分析显示,PIK3CA及ESR1突变状态并不影响阿贝西利疗效。但回顾性分析提示,已知耐药机制存在时,后续CDK4/6抑制剂疗效持续时间较短。这些结果提示,首次CDK4/6抑制剂治疗后的耐药机制可能影响后续CDK抑制剂敏感性。目前对于下一代CDK抑制剂(如CDK2或CDK4选择性抑制剂)的生物标志物仍缺乏明确指导。但可以推测,依赖CDK6驱动的进展肿瘤可能更适合CDK4选择性抑制剂,而以CCNE1扩增及CDK2失调为特征的肿瘤更可能从CDK2抑制剂中获益。
(5)动态疗效监测标志物
通过微创方式实时评估治疗反应具有重要临床价值。循环胸苷激酶活性(TKa)可作为肿瘤细胞周期抑制的替代指标。该酶受RB–E2F通路调控,参与dNTP补救合成途径。肿瘤细胞增殖过程中释放进入循环,其活性可通过酶学方法检测。当CDK4/6抑制或其他细胞周期抑制药物诱导G1阻滞时,循环TKa水平下降,反映有效的药效学反应。同时,较高TKa水平通常与较短疗效持续时间相关。基于上述证据,TKa检测已获得FDA 510(k)认证,用于辅助治疗决策评估(作为与已批准设备等效的诊断工具)。
八、结论与未来方向
基于大量临床前及临床研究数据,CDK抑制剂预计仍将作为肿瘤治疗的重要策略,并有望在ER+HER2−乳腺癌之外的更多肿瘤类型中拓展应用。过去10年的研究显著加深了对CDK4/6抑制剂疗效与耐药机制、临床适应证、新型联合策略及潜在生物标志物的认识。尽管取得上述进展,也可以认为,在ER+HER2−乳腺癌领域,目前的临床实践仍主要停留在“内分泌治疗联合CDK4/6抑制剂”的既有范式之内。然而,未来数年CDK抑制剂领域仍有望出现实质性进展。随着多项临床试验将靶向治疗与内分泌治疗之外的方案相结合,CDK4/6抑制剂在ER+HER2−乳腺癌之外的多种应用场景预计将逐步确立。
与此同时,新一代CDK抑制剂有望不断涌现,包括CDK4选择性抑制剂及CDK2选择性抑制剂。基于临床前模型及ER+HER2−乳腺癌临床样本分析,目前对CDK4/6抑制剂的应答与耐药机制已具备较为清晰的认识。然而,这些机制是否能够在临床中用于前瞻性指导个体化治疗仍存在不确定性。除基底样肿瘤外,大多数分子亚型均可从CDK4/6抑制治疗中获益。
动态疗效监测标志物及预测疗效持续时间的算法,有望进一步优化治疗决策。随着多种联合治疗策略的推进,提高初始疗效的治疗模式可能逐步形成。目前正在开展的三联治疗策略主要应用于进展后阶段,包括AKT、PI3K及CDK2抑制剂联合方案。若上述研究证实具有明确疗效,将推动三联方案相较标准治疗在更持久疾病控制方面的优势验证。基于大量临床前证据,CDK4/6抑制还可增强抗肿瘤免疫反应,因此未来可能与更多免疫调节策略联合应用,以进一步提升疗效。
一个重要挑战在于毒性问题,其在常规临床试验之外往往难以预测。由于细胞周期失调是肿瘤的核心特征之一,值得注意的是,目前CDK4/6抑制剂之外的其他肿瘤适应证获批仍然有限。这种局限性部分可能源于药物研发及商业化策略,但大量阴性临床试验也提示,在其他肿瘤类型中无论单药还是联合应用CDK抑制剂均存在显著挑战。随着多项联合治疗研究的推进,未来仍有可能在更多适应证中取得突破。此外,随着KRAS抑制剂等新型靶向药物进入临床实践,CDK抑制剂用于延缓获得性耐药的策略也将获得更多应用空间。
在CDK4/6抑制剂经验基础上,CDK–cyclin通路的药物开发正在快速扩展。CDK2抑制剂有望成为CCNE1扩增肿瘤的重要治疗选择,这类肿瘤通常对CDK4/6抑制剂耐药。随着药物化学技术进步,针对CDK–cyclin轴的干预策略将更加多样化。然而,这些新策略的临床有效性仍需在严格的临床研究中验证,并从既往CDK4/6抑制剂的经验中获得指导。在制药产业持续投入的背景下,未来数年可能有多种新型CDK相关药物进入临床应用阶段。
九、个人观点
CDK抑制剂的十年临床实践,是精准肿瘤学“期望与落差”并存的典型缩影。我们成功地将细胞周期理论转化为改变乳腺癌临床实践的利器,却也清醒地看到,仅仅抑制CDK4/6远不足以实现“泛癌种细胞周期阻断”的宏愿。肿瘤的异质性与可塑性,让RB缺失、CCNE1扩增、CDK2代偿乃至溶酶体隔离等耐药机制层出不穷,这本质上反映了癌细胞在面临关键增殖压力时,具备了惊人的通路重编程能力。
未来突破必须基于对“细胞周期依赖性”的更深层解构。我们不能再满足于“内分泌伴侣”的定位,而应建立起基于RB功能完整性、CDK2/cyclin E轴激活状态及特定癌基因驱动(如KRAS、BRCA)的分子分型体系,真正实现CDK抑制剂应用的个体化。值得振奋的是,CDK4高选择性抑制剂的出现,不仅有望大幅降低骨髓毒性,更提示部分耐药其实源于CDK4抑制不足;而CDK2抑制剂在CCNE1扩增型肿瘤中的潜力,正将我们的打击范围从G1期精准扩展到G2/M转换。与此同时,利用动态监测标志物如循环胸苷激酶活性(TKa)进行实时药效学反馈,将帮助我们在治疗早期识别无效人群。
展望下一个十年,CDK抑制剂必将从单药局限走向矩阵式组合,纵向联合内分泌、靶向及免疫治疗实现深度阻滞,横向借力CDK2/4双靶抑制剂或PROTAC技术瓦解代偿网络。我们终将明白,细胞周期调控药物成败的关键,在于是否精准匹配了肿瘤当下的“周期脆弱性”,而这正是CDK抑制剂从“乳腺癌破局者”迈向“泛癌种基石”必须跨越的科学鸿沟。