为表皮生长因子受体L858R阳性肺癌患者争取更好的预后:突变选择性变构抑制剂与“双重用药”的潜力
摘要
摘要
关键信息:
1. 当前的EGFR靶向治疗显著改善了NSCLC患者的预后,但L858R突变患者的疗效仍显著落后于del19患者,这部分患者的未满足临床需求巨大。
2. L858R突变对变构抑制剂的敏感性与其独特的激酶构象有关,基于此开发的变构抑制剂(如EAI-432)为选择性靶向该突变提供了全新的、极具潜力的治疗方式。
3. 变构抑制剂与奥希替尼能协同结合于同一EGFR分子,这为“双重用药”策略提供了坚实的理论基础,即通过两种不同机制的药物同时作用,可以实现更深度的通路抑制、延缓耐药发生,且可能不叠加对野生型EGFR的毒性。
4. EAI-432等候选药物已通过药物化学优化,初步解决了药代动力学、脑穿透性和化学稳定性等成药性问题,并在临床前模型中展现出优于现有标准治疗的潜力。
5. PROTAC等蛋白质降解技术代表了另一种有前景的替代或补充策略,特别是基于变构抑制剂的降解剂显示出高度的突变选择性。
6. 变构抑制剂的问世,特别是其与奥希替尼联合应用的“双重用药”构想,为改善EGFR L858R突变肺癌患者的长期预后带来了新的希望。这一策略能否在临床上取得成功,最终将由正在推进的临床研究来回答。
在非小细胞肺癌(NSCLC)的精准治疗领域,针对表皮生长因子受体(EGFR)的靶向药物研发无疑是过去二十年间最引人注目的篇章之一。作为肺癌最常见的驱动基因突变类型,EGFR突变在亚裔、不吸烟、肺腺癌患者中尤其高发,其发现不仅改写了晚期肺癌的治疗格局,也深刻影响了我们对肿瘤耐药机制的理解。从第一代可逆性酪氨酸激酶抑制剂(TKI)吉非替尼和厄洛替尼,到第二代不可逆的泛HER抑制剂阿法替尼和达克替尼,再到第三代、目前已成为一线标准疗法的奥希替尼,每一次迭代都旨在解决前代药物的局限性,特别是耐药性与对野生型EGFR的毒性问题。然而,临床实践表明,即便拥有奥希替尼这样高效的武器,患者受益并不均等。其中,携带L858R点突变的患者预后显著逊于携带19号外显子缺失(del19)的患者,这构成了当前EGFR突变肺癌治疗中一个未被满足的重大临床需求。本文综述的正是针对这一困境所进行的前沿探索——聚焦于一类特异性靶向L858R突变体的变构抑制剂,并探讨其与奥希替尼联合“双重用药”策略的潜在价值。
要理解变构抑制剂的独特定位,首先需要回顾EGFR靶向治疗的历史轨迹。2004年,多个研究组几乎同时报道了在NSCLC患者中发现的EGFR激酶域体细胞突变,并且这些突变的存在与患者对吉非替尼的疗效显著相关。这些激活突变主要集中于ATP结合口袋周围,其中最常见的是19号外显子的框内缺失和21号外显子的L858R点突变,它们共同构成了所谓的“经典突变”。一个关键且意外的发现是,这些经典突变体对第一代TKIs的敏感性竟比野生型EGFR高出10到100倍。随后的生化研究揭示了其中的分子基础:与野生型相比,L858R和del19突变体对天然底物ATP的亲和力显著降低。这意味着,在细胞内高浓度ATP的竞争下,药物更容易与突变体结合并发挥抑制作用。这种“偶然”的突变选择性是吉非替尼和厄洛替尼能够取得临床成功的关键,因为抑制皮肤和胃肠道中的野生型EGFR正是导致皮疹和腹泻等剂量限制性毒性的根源。
然而,第一代药物的疗效总是昙花一现,获得性耐药不可避免。最常见的耐药机制是EGFR基因本身发生二次突变,即T790M“看门人”突变。该突变位于药物结合口袋的后部,并不直接阻碍药物结合,而是通过恢复突变体对ATP的亲和力,使其回到接近野生型的水平,从而有效地关闭了第一代药物赖以发挥选择性的“治疗窗口”。针对T790M耐药,第二代不可逆抑制剂应运而生。这些药物在原有母核上引入了一个可与ATP口袋边缘的Cys797残基形成共价键的迈克尔受体基团。共价结合极大地增强了药物的结合能力,使其能够克服因ATP亲和力恢复而导致的耐药。尽管阿法替尼等二代药物在含有T790M突变的临床前模型中表现出了强劲的抑制活性,但由于它们缺乏对突变体的选择性,对野生型EGFR的强力抑制导致了严重的毒副作用,限制了其临床应用,使其未能在一线治疗中取代第一代药物。
转机出现在对不可逆抑制剂的进一步优化。研究人员发现,采用不同的化学骨架(如苯胺基嘧啶)构建的共价抑制剂,可以实现对突变型EGFR的高选择性抑制,同时保留对野生型EGFR的活性。这一突破催生了以奥希替尼为代表的第三代EGFR-TKI。奥希替尼不仅对经典突变(L858R和del19)敏感,更关键的是能有效抑制T790M耐药突变,同时对野生型EGFR的抑制较弱,从而显著改善了耐受性。临床研究证实,与第一代TKI相比,奥希替尼作为一线治疗能显著延长患者的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)。然而,耐药依然会再次出现。在奥希替尼的治疗压力下,新的靶内耐药突变如C797S(共价结合位点突变)、L718Q、G724S等不断涌现,同时,旁路激活(如MET扩增)也再次成为重要的耐药机制。值得注意的是,尽管奥希替尼对所有经典突变有效,但汇总多项临床研究数据后,一个清晰的模式浮现出来:携带del19突变的患者获得的生存获益远大于L858R突变患者,后者的疗效几乎与使用第一代药物时没有显著差异。这一现实强烈提示,对于L858R突变人群,当前的治疗方案仍有巨大的优化空间。
正是在此背景下,针对L858R突变体的变构抑制剂研究应运而生。与靶向ATP结合位点的传统TKI不同,变构抑制剂结合在EGFR激酶结构域上一个远离ATP口袋的别构位点。其发现源于一项大规模的生化筛选。研究者使用含有L858R和T790M双突变(EGFRLR/TM)的EGFR激酶域进行高通量筛选,并以野生型EGFR进行反筛,以期发现具有突变选择性的新型化合物。经过对约250万种化合物的筛选,研究团队鉴定出EAI-001和EAI-002这两个具有非ATP竞争性抑制特点的先导化合物。它们不仅能有效抑制EGFRLR/TM突变体,且对野生型EGFR活性极弱。晶体结构解析揭示了其变构机制:这些化合物结合在一个由αC-螺旋外移而形成的疏水口袋中,通过稳定激酶的失活构象来发挥抑制作用。
早期化合物EAI-045是基于EAI-001优化得到的、活性提升约10倍的衍生物。尽管其生化活性优异,但在细胞实验中,EAI-045却无法完全抑制EGFR的磷酸化,即使在极高浓度下仍有残留活性,导致其抗增殖效果不佳。进一步研究表明,这种缺陷源于其变构结合模式与EGFR的二聚化激活机制相冲突。EGFR激酶的激活依赖于其胞外区配体结合后诱导的胞内激酶结构域发生不对称二聚化。在这个二聚体中,一个激酶结构域的C-叶会推动另一个“接收”激酶结构域的αC-螺旋向内移动,形成活性构象。而变构抑制剂的有效结合恰恰需要αC-螺旋处于向外的非活性状态。因此,受体二聚化会“挤出”变构抑制剂,削弱其效果。实验证实,当通过引入突变破坏EGFR的二聚化能力,或联合使用阻断二聚化的西妥昔单抗时,EAI-045的细胞活性显著增强。然而,依赖西妥昔单抗的联合方案不仅消除了EAI-045的突变选择性优势,而且对19号外显子缺失突变基本无效,因为该类突变缩短了连接αC-螺旋的环区,使其被锁定在向内(活性)构象。
要使变构抑制剂成为有效的单药,必须大幅提升其结合亲和力,使其强大到足以“逆转”或阻止二聚化诱导的构象变化。通过系统的构效关系(SAR)研究,研究者对异吲哚啉酮母核进行了多轮优化,成功获得了JBJ-04-125-02和JBJ-09-063。这两个化合物的生化抑制活性达到了亚纳摩尔级别,在细胞层面也展现出有效的单药活性。其中JBJ-09-063在H1975(EGFRLR/TM)和奥希替尼耐药的三突变(EGFRLR/TM/CS)小鼠模型中均能诱导肿瘤消退。重要的是,晶体结构研究和生化实验证实,这类变构抑制剂可以与奥希替尼同时结合在EGFR分子上,且存在正协同效应。这意味着,两者联合使用可以获得超加性的抑制效果。这种“双重用药”策略在理论上具有显著优势,但也存在局限性,例如结构分析提示,变构抑制剂与另一种三代药物拉泽替尼(Lazertinib)可能无法兼容地共结合。
为推进变构抑制剂的临床转化,研究者与制药公司合作,着手解决早期化合物存在的口服药代动力学(PK)性质不佳、化学稳定性问题(分子内内酯化)及脑穿透性不足等障碍。一方面,通过“骨架跃迁”策略,将异吲哚啉酮替换为喹唑啉酮等双环骨架,发现了如SA-1-139等具有良好口服疗效但脑穿透性欠佳的化合物。另一方面,用苯并咪唑替换噻唑酰胺,以维持与DFG基序中Asp855的关键氢键作用。该策略的代表化合物4700,不仅酶活性和细胞活性优异,其口服暴露量和脑穿透性均显著改善,并在颅内H1975脑转移模型中显示出优于临床等效剂量奥希替尼的疗效。经过系统优化,最终确定了临床候选分子EAI-432。EAI-432展现出高效、高突变选择性、优良的跨物种药代动力学性质和良好的脑穿透能力。在动物模型中,低剂量口服即可实现皮下和颅内肿瘤的消退,且对野生型EGFR驱动的肿瘤或正常组织无明显抑制作用,预示着其具有宽阔的治疗窗口。
除了上述系列,其他研究机构也报道了不同类型的变构EGFR抑制剂。例如,韩国化学技术研究所开发的TREA-0236及后续的IN-119873,以及Roche公司报道的以吲唑为核心、咪唑并吡咯烷为取代基的RO7304898和化合物57。Roche的化合物同样验证了与奥希替尼联用时延迟肿瘤复发的协同效应。这些进展表明,变构抑制剂的研发领域已相当活跃,并朝着多样化的方向发展。
与此同时,学术界和工业界也在大力开发所谓的“第四代”ATP竞争性EGFR-TKI。这类药物的主要目标是克服C797S等奥希替尼耐药突变。与专门针对L858R的变构抑制剂不同,第四代TKI通常对del19突变体活性更高。代表性药物如BLU945(已终止开发)、BDTX-1535、TQB3804等已进入早期临床。这些药物的研发思路包括:开发非共价但高亲和力的可逆抑制剂,设计靶向其他残基(如Lys745或Cys775)的新型共价抑制剂,以及设计能同时占据ATP位点和变构位点的“双底物”抑制剂。尽管策略多样,但开发出一种能同时有效抑制含或不含T790M突变,且保持高选择性的非共价抑制剂仍极具挑战。
另一个新兴的方向是利用靶向蛋白降解(PROTAC)技术来降解突变型EGFR。通过将EGFR结合配体(可以是ATP位点抑制剂或变构抑制剂)与E3泛素连接酶(如VHL或CRBN)的招募配体相连,PROTAC分子可以诱导EGFR的多泛素化并被蛋白酶体降解。最早的EGFR降解剂利用拉帕替尼、吉非替尼等作为靶向部分,实现了对突变受体的降解。而基于变构抑制剂的降解剂DDC-1-163则实现了对L858R/T790M突变体的选择性降解,且不受C797S或L718Q耐药突变的影响。在此基础上,C4 Therapeutics公司开发了口服生物利用度良好的临床候选药物CFT8919,目前已进入临床研究阶段。降解策略的潜在优势在于其“事件驱动”的药理作用模式,理论上无需持续高水平的靶点占据即可维持信号通路的抑制,可能提供更持久的疗效,并有望克服某些耐药机制。
气候变化与PM2.5的上升
自工业革命以来,人类活动(主要是化石燃料燃烧)导致温室气体增加,引发全球气温上升。空气污染与气候变化由工业活动、机动车排放和化石燃料发电等共同驱动,二者紧密关联,并对人类呼吸健康产生负面影响。空气动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物(PM2.5)是城市和农村环境中空气污染的主要成分,对不良健康结局起着重要作用。PM2.5的来源包括机动车尾气、生物质燃烧、扬尘以及火山、土壤和海盐颗粒等自然源。2013年,国际癌症研究机构将室外空气污染及其中的颗粒物列为一类人类致癌物。多项研究将PM2.5与癌症风险联系起来,其中肺癌的关联性最强。为排除吸烟的混杂影响,研究聚焦于非吸烟肺癌患者,其中肺腺癌是主要组织学亚型。即使在男性吸烟率下降、女性吸烟率保持低位的背景下,肺腺癌的发病率仍在上升,提示除烟草外还有其他因素起作用。在非吸烟肺癌患者中,肿瘤常携带EGFR基因突变,在高加索非吸烟者中约占35%,在亚洲非吸烟者中高达68%。
参考文献:
Eck MJ, Scott DA. Towards better outcomes for epidermal growth factor receptor L858R+ lung cancer patients: mutant-selective allosteric inhibitors and the potential for double-drugging. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2026 Aug 20;381(1957):20240505. doi: 10.1098/rstb.2024.0505. PMID: 42656147.
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