PDPK1 x Akt

作为代谢稳态的中心节点，PI3K-AKT通路是否以及如何导致高脂肪诱导的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝细胞癌(HCC)仍然是一个谜。2024年1月8日，中山大学郭剑平及匡铭共同通讯在Gut（IF=25）在线发表题为“High-fat diet promotes liver tumorigenesis via palmitoylation and activation of AKT”的研究论文，该研究发现高脂肪饮食通过棕榈酰化和AKT的激活促进肝脏肿瘤的发生。通过筛选代谢物库，该研究发现PA通过促进棕榈酰修饰激活AKT，这是生长因子诱导AKT激活的必要步骤。在生物学上，高脂肪饮食可以促进AKT激酶活性，从而促进NASH和肝癌。从机制上讲，棕榈酰结合以不依赖PIP3的方式将AKT锚定在细胞膜上，部分原因是通过阻止AKT组装成非活性聚合物。棕榈酰转移酶ZDHHC17/24被表征为棕榈酰化AKT发挥致癌作用。有趣的是，抗肥胖药物奥利司他或特异性穿透肽可分别通过限制PA合成或抑制AKT修饰有效减弱AKT棕榈酰化和活化，从而拮抗肝脏肿瘤发生。该研究阐明了PA-ZDHHC17 /24介导的棕榈酰化对AKT的一种新的微调调节，并强调了通过限制PA饮食、限制PA合成或直接靶向AKT棕榈酰化来治疗肿瘤的策略。饮食不仅为肿瘤细胞不受控制的生长提供营养和基础，而且还促进信号转导，影响肿瘤的各个方面，因此饮食改变疗法最近已经实现，包括热量限制和低热量脂肪饮食。值得注意的是，高脂肪饮食(HFDs)主要与代谢性疾病相关，包括肥胖和癌症，其机制多样且尚不清楚。其中，棕榈油是最主要的膳食油来源之一，也是肥胖的主要原因之一，被认为是一种代谢性疾病，倾向于诱发肿瘤。值得注意的是，PA作为棕榈脂和动物脂肪油的主要成分，其代谢功能形成细胞质膜，与口腔肿瘤转移密切相关。同时，PA的活性产物棕榈酰辅酶A已被证明可诱导多种蛋白的棕榈酰修饰，如MC1R对紫外线诱导的黑色素瘤起作用，STAT3对IL-6诱导的Th17分化和抗病毒感染起作用，N-RAS对结肠癌起作用。然而，合成或食物摄取的PA积累是否以及如何参与肿瘤发生，特别是参与代谢稳态的器官，如肝脏，尚不清楚。HFD一直被认为是非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的一个不减弱的危险因素，NASH是一种非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的晚期形式，现在也被称为代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎。NASH涉及小叶炎症、纤维化和肝细胞膨胀，可发展为HCC。尽管自噬和免疫反应等多种潜在机制与NASH相关，但作为代谢稳态的中心节点，在脂肪生成和HCC进展中发挥重要作用的PI3K-AKT通路是否以及如何导致高脂肪诱导的NASH和HCC仍是一个谜。棕榈酰化增强AKT活性和致癌功能的模型（图源自Gut ）PI3K-AKT通路作为响应细胞外刺激的中心信号，在生理上对细胞生长、存活和代谢稳态起着关键作用，在病理上对糖尿病和肿瘤发生也起着关键作用。因此，AKT的调控，特别是在翻译后水平，已被广泛确立。值得注意的是，AKT PH结构域与PI3K生成的PIP3的结合被认为是通过PDK1介导的T308和mTORC2介导的S473磷酸化完全激活AKT的关键步骤。例如，泛素化、乙酰化和甲基化都有助于AKT与PIP3的结合，从而进一步激活PIP3。因此，PIP3相关酶的遗传改变，包括其激酶PIK3CA、磷酸酶PTEN及其上游调节蛋白，如RAS和EGFR，已在大约50%的不同类型的癌症中被观察到，这在很大程度上有助于PIP3的积累和随后的AKT激活。为此，针对PIK3CA-H1047R突变体的特异性抑制剂已被批准用于乳腺癌干预。然而，除了典型的PI3K-PIP3依赖性AKT激活外，AKT是否以及如何以PIP3独立的方式激活尚不清楚。该研究报道了从HFDs中积累PA或异常合成促进ZDHHC17 /24-以PIP3不依赖的方式催化棕榈酰化和激活AKT，导致NASH和肝脏肿瘤发生，并强调了靶向PA-ZDHHC-AKT轴治疗HCC的策略。参考文献：Bu L, Zhang Z, Chen J, Fan Y, Guo J, Su Y, et al. High-fat diet promotes liver tumorigenesis via palmitoylation and activation of AKT. Gut. 2024 Jan 8:gutjnl-2023-330826. doi: 10.1136/gutjnl-2023-330826. Epub ahead of print. PMID: 38191266.                   责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观王晓红教授团队：绘制单次冷冻囊胚移植成功的女性植入期外周血microRNA动态表达谱，开拓领域创新研究热文维生素B12在细胞重编程与组织再生中发挥关键作用！热文不孕症治疗新方向！又一导致女性不孕的关键因素被发现热文Let-7家族miRNA或为癌症潜在免疫治疗靶点热文一项最新发现或可用于阿尔茨海默病药物开发点击“阅读原文”，了解更多~

关注并星标CPHI制药在线   PI3K的研发道路曲折漫长，一波三折，很多上市的药物都撤销了适应症，如吉利德的Idelalisib，Secura Bio的Duvelisib和TG Therapeutics的Umbralisib，不仅如此，拜耳Copanlisib在欧盟用于治疗边缘区淋巴瘤（MZL）和TG Therapeutics的Umbralisib用于治疗慢性淋巴细胞白血病（CLL）的新药申请都被拒绝。       PI3K药物研发一时乌云笼罩，不过也有好消息，诺华研发的PI3Kα抑制剂Alpelisib探索新适应症，成功获批乳腺癌适应症，后又于去年获批治疗PIK3CA相关过度生长疾病谱系（PROS）成人和2岁及以上儿童患者的新适应症，得益于此，Alpelisib的销售额稳步上升，2021年销售额达到3.29亿美元，今年上半年销售额已经达到2.46亿美元，大幅度增加。       近期，林普利塞拟纳入优先审评，用于既往接受过一线充分治疗的复发和/或难治性外周T/NK细胞淋巴瘤成人患者。林普利塞是由璎黎/恒瑞开发的首个国产自主研发获批的PI3Kδ抑制剂，曾于去年11月获NMPA附条件批准，用于既往接受过至少两种系统性治疗的复发或难治滤泡性淋巴瘤（FL）成人患者。       目前PI3K药物的研发竞争还是很激烈，国内外很多药企从事于PI3K药物开发，如罗氏、诺华、吉利德和百济等，开发的类型多样，包括pan-PI3K抑制剂，亚型特异性选择抑制剂和靶向突变位点的抑制剂。       其中靶向PI3Kα H1047R药物LOXO-783、RLY-2608和STX-478等值得关注，不过RLY-2608披露的临床数据也给大家浇了盆冷水，临床疗效达不到终点，但是毒性确实比靶向野生型PI3K的抑制剂小，LOXO-783和STX-478还在临床试验中，后续的开发需密切关注安全性问题。       PI3K家族和信号通路       磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）是一种胞内脂质磷酸激酶，主要是在磷脂酰肌醇（phosphatidylinositide，Ptdlns）3’端的羟基上加上磷酸。已经发现了三类PI3K，即I类，II类和III类，除了常见的底物Akt（图1）外，每种PI3Ks都有特定的底物和不同的效应器（图1）[1]。       图1. I、II 和 III 类 PI3K 的不同效应器       I类PI3K含有四种催化亚型，p110α，p110β，p110γ和p110δ，它们分别由PIK3CA、PIK3CB、PIK3CG和PIK3CD编码。在四种I类催化亚型中，PIK3CA由于其频繁的突变在人类癌症中普遍被提及，如在胃癌（36.4%）、甲状腺癌（30%）、前列腺癌（28%）、卵巢癌（13.3-29.8%）、宫颈癌（9.1-76.4%）和其他癌症中经常扩增。       I类PI3K由 p110 催化亚基和 p85 调节亚基组成的异二聚体通过激活下游酪氨酸激酶如 G 蛋白偶联受体（GPCR）和小单体GTP酶发挥其功能。此外，p85亚基可以通过下游蛋白质的活化来传递各种细胞信号（图2）[1]。       II类PI3K包括C2α、C2β和C2γ催化亚型和缺乏调节亚基，因此，它们可以作为单体被活化。在哺乳动物中，已经鉴定出三种II类PI3K亚型，其中PI3KC2α和PI3KC2β广泛表达，而PI3KC2γ主要在肝脏中表达。       III类PI3K VPS34（也称为PIK3C3）是独特的，因为它通过与由调节亚基和催化亚基组成的蛋白质复合物结合调节其在自噬和巨噬细胞吞噬作用，因此，异源二聚体III类PI3K也可以调节自噬。       PI3K/Akt通路在各种细胞过程中起至关重要的作用，并在癌症中异常激活，导致肿瘤的发生和发展，具体情况如下（图2）。       一方面，配体与特定的RTK（EGFR，VEGFR和FGFR）相结合可以通过RAS激活I类PI3K；另一方面，I 类 PI3K 可以通过 B 细胞适配器和 GPCR 由 BCR 激活。FGFR底物FRS2与GRB2，SOS和GAB1结合磷酸化以激活I类PI3K。除了被EGFR激活外，II 类 PI3K 可以通过 TCR 激活。当III类PI3K被氨基酸激活时，活化的PI3K磷酸化PIP2肌醇头的第三个碳并将其转化为PIP3，从而通过PDK1和RAC激活AKT，PTEN可以抑制这种转化过程。此外，I GF-1与IGF1R联合可以招募IRS-1和I类PI3K，然后参与PIP2向PIP3的转化（图2）。图2. PI3K/Akt 信号通路的激活       获批上市的PI3K抑制剂       目前，研究人员开发的PI3K抑制剂种类很多，根据作用机制，大致可分为广谱型PI3K抑制剂（pan-PI3K）、亚型特异性PI3K抑制剂和靶向PI3K/mTOR双重抑制剂三大类。       PI3Kδ是目前已上市的用于治疗恶性血液病的PI3K抑制剂最常用的治疗靶点，因为PI3Kδ主要存在于白细胞中，在多种B细胞淋巴瘤中处于活化状态以及在调节适应性免疫系统细胞（B细胞和部分T细胞）以及先天免疫系统（中性粒细胞、肥大细胞和巨噬细胞）中具有重要作用，所以之前被认为是治疗血液系统恶性肿瘤的理想靶点之一。       全球总共批准5款PI3K抑制剂，包括吉利德的Idelalisib（Zydelig）、拜耳的Copanlisib（Aliqopa）、Secura Bio的Duvelisib（Copiktra）、诺华的Alpelisib（BYL719，Piqray）、TG therapeutics的Umbralisib和璎黎的林普利塞片（因他瑞），除了诺华的Alpelisib是抑制剂PI3Ka，大部分都是抑制PI3Kδ（图3）。       图3. 获批上市的5款PI3K抑制剂信息       然而上市的药物由于安全性问题被大规模撤回适应症。2021年Secura Bio 撤销了duvelisib 复发性或难治性FL的适应症，2022年6月30日，FDA再一次对duvelisib可能会增加慢性血癌（CLL/SLL）患者的死亡和严重副作用风险发出安全性警告，同年9月23日，FDA召开审议duvelisib与奥法木单抗（ofatumumab）治疗复发性/难治性CLL/SLL的5年对照试验DUO数据的会议。       结果表明与奥法木单抗相比，duvelisib完全不仅没有总生存期（OS）优势，还明显出现了更高的毒性（图4）[2]。因此，FDA肿瘤药物咨询委员会以8：4的投票结果，反对批准Duvelisib三线治疗CLL/ SLL的适应证，这几乎等同于建议Duvelisib退出美国市场。       图4. duvelisib与奥法木单抗临床试验数据       除了duvelisib之外， 2022年1月14日，吉利德的Idelalisib也从美国被撤销了2个适应症FL和SLL。去年TG therapeutics也撤回了Umbralisib的滤泡性淋巴瘤（FL）和边缘区淋巴瘤（MZL）适应症。       不仅如此，还有一些新药上市申请也被拒绝，如拜耳的Copanlisib（Aliqopa）在欧盟用于治疗边缘区淋巴瘤（MZL）的上市申请被拒绝，FDA拒绝了TG Therapeutics的Umbralisib慢性淋巴细胞白血病（CLL）新药申请的批准（图5）[2]。       图5. 被FDA撤回适应症和被NDA拒绝申请的PI3K药物       国内目前只有石药集团从Verastem引进的PI3Kδ/γ双重抑制剂度维利塞胶囊（Duvelisib）和璎黎/恒瑞的林普利塞片上市。       林普利塞是由璎黎研发的PI3Kδ抑制剂，结构如图6所示，2021年2月8 日，恒瑞医药对璎黎药业进行2000万美元股权投资（占总股本6.67%），并获得了林普利塞在大中华地区的联合开发权益以及排他性独家商业化权益。林普利塞于2022年11月获NMPA附条件批准，用于既往接受过至少两种系统性治疗的复发或难治FL成人患者，成为首个国产上市的PI3Kδ抑制剂。       图6. 林普利塞结构       8月15日， CDE 官网显示林普利塞拟纳入优先审评，用于既往接受过一线充分治疗的复发和/或难治性外周 T/NK 细胞淋巴瘤成人患者。       去年欧洲血液学协会（EHA）年会公布了林普利塞治疗R/R FL患者的中国2期临床试验最新数据：患者总缓解率（ORR）为79.8%，中位PFS为13.4个月，中位缓解持续时间（DOR）为12.3个月，疾病控制率（DCR）96.6%，12个月OS率为91.4%。       今年1月13日，林普利塞片正式进入临床应用，由哈尔滨血液病肿瘤研究所马军教授和苏州大学附属第一医院吴德沛教授开出首批处方，零售价格为22800元人民币/120粒/20mg/盒。       其它在研的PI3K抑制剂       尽管如此，PI3K的研发竞争还是很厉害，不少大药企仍然在开发PI3K抑制剂，如诺华、罗氏、安进和阿斯利康等，国内也有很多药企在开发PI3K的抑制剂如百济神州和信达等（图7）。       但是如前面所示，PI3K药物开发困难重重，即使上市了都有可能因为毒性问题被撤适应症，其它新药的研发也遇到种种困难，去年2月份，Incyte公司向FDA撤回了parsaclisib针对FL、MZL和套细胞淋巴瘤（MCL）的新药上市申请（NDA），随后3月份，FDA拒绝了MEI Pharma的zandelisib上市申请，临床上也有很多PI3K抑制剂被终止，如Pilaralisib（XL147）、Sonolisib（PX-866）和SAR260301等。       Parsaclisib是由美国Incyte研发的靶向PI3Kδ的新型口服抑制剂，对于抑制PI3Kδ在恶性B细胞淋巴瘤的生长、存活中起到重要作用。在临床前研究中，它展现出的高选择性和有效性的数据使其有潜力为淋巴瘤及其它恶性血液肿瘤患者提供临床获益。2018年底，信达生物制药和Incyte达成战略合作和独家开发协议，信达生物以高达约3.9亿美元（含4000万美元首付款）的总金额引进了pemigatinib（FGFR1/2/3抑制剂）、itacitinib（JAK1抑制剂）及parsaclisib（PI3Kδ抑制剂）三款产品。       2022年10月25日，帕萨利司片（parsaclisib，IBI376）在中国首次申报上市，随后11月，parsaclisib被CDE纳入优先审评，用于既往接受过至少两种系统性治疗的复发或难治性FL成人患者。2023年1月6日，parsaclisib的新药上市申请获得CDE受理。此次NDA受理基于parsaclisib的一项在中国开展的II期临床（NCT04298879）研究结果：在既往接受过至少两种系统性治疗的FL患者（n=61）中，客观缓解率（ORR）为86.9%，完全缓解率（CR）为31.1%，部分缓解（PR）率为55.7%。中位缓解持续时间（DOR）和中位无进展生存期（PFS）尚未达到。       然而今年4月份Incyte公司宣布缩减其研发管线，共终止6项研究，其中包括结束parsaclisib针对温抗体型自身免疫溶血性贫血的3期研究。       图7. 部分临床在研的PI3K药物       PI3Kα H1047R变构抑制剂       上市的5款PI3K药物中只有诺华的Alpelisib（Piqray）是靶向PI3K，于2019年5月24日被FDA批准上市，与氟维司群联合用于激素受体（HR）阳性，人表皮生长因子受体2（HER2）阴性，PIK3CA突变，晚期或转移性乳腺癌绝经后女性和男性。       2022年4月6日，alpelisib被FDA批准新的适应症，用于治疗需要接受系统治疗的PIK3CA相关过度生长疾病谱系（PROS）成人和2岁及以上儿童患者，成为首 个被FDA批准的PROS治疗药物。       不同于其它PI3K抑制剂，Alpelisib获批之后销量不错，2020销售额突破3亿美元，得益于PROS适应症的获批，2023年第一季度销售额达到1.16亿美元，同比增长61%，第二季度销售额达到1.3亿美元，同比增长54%。       Alpelisib的表现振奋人心，基于此，很多药企开发选择性PI3Ka抑制剂，如罗氏的Inavolisib和Petra Pharm的Serabelisib等。       PI3Kα是一种异二聚体，由催化亚基p110α和调节亚基p85α组成，催化亚基p110α在癌症中经常发生突变，主要包括E542K、E545K和H1047R，很多药企开始研发靶向PI3Kα突变位点的选择性抑制剂，如礼来的LOXO-783、Relay Therapeutics的RLY-2608和Scorpion的STX-478等（图8）[3]。       图8. PI3Ka结构以及突变位点       LOXO-783是礼来研发的靶向PI3Kα H1047R突变位点的变构抑制剂，也是礼来非常重视的一款早期研发管线，它是一种强效、高度突变选择性和可入脑的化合物，不抑制野生型PI3Kα、其他PI3K亚型或其他激酶。       目前LOXO-783正在进行两项Ia/Ib 期研究（NCT05894928和NCT05307705），用于治疗 PIK3CA H1047R 突变的晚期乳腺癌和其他实体瘤患者的疗效和安全性，今年2月份，礼来报道了LOXO-783与标准治疗（SOC）在临床前乳腺癌模型中的疗效的数据结果（PIKASSO-01试验，NCT05307705）：LOXO-783结合SOC治疗在含有PI3Kα H1047R（单突变或双突变）的HR+ 和三阴性乳腺癌显示出协同的抗肿瘤功效（图9）[4]。       图9. LOXO-783与SOC治疗联用结果       去年 11 月被NMPA批准临床（受理号：JXHL2200238），成为国内个获批临床的PI3Kα H1047X 变构抑制剂。       RLY-2608是由Relay Therapeutics研发的一款靶向PI3Kα H1047R突变位点的变构抑制剂，对野生型PI3Kα活性很弱。但是今年披露的一项一期临床中期数据显示16例可评估疗效的患者中，9例（56%）的患者肿瘤缩小，仅1例患者达到unconfirmed PR，首次消息影响，Relay的股价一天跌掉36%，创历史新低。不过RLY-2608相比于其他非选择性PI3Kα抑制剂来说安全性优势更为明显，由于副作用导致alpelisib停药的17例患者中，接受RLY-2608治疗后都没有出现3级及以上副作用。       STX-478是由Scorpion基于Drug-hunting platform发现靶向PI3Kα H1047R突变位点的变构抑制剂，使小分子特异性靶向PI3Kα突变体，避免脱靶产生的代谢副作用。STX-478对PI3Kα H1047R的选择性超PI3Kα野生型14倍（IC50:11 nMvs146 nM），STX-478具备适当的CNS渗透性可治疗脑肿瘤，较长的半衰期和最小的峰谷血药浓度支持每日一次的给药并达到良好的治疗指数。       今年5月份，Scorpion Therapeutics宣布STX-478的1/2期临床试验中首次给药，1/2期临床试验将评估STX-478作为多种实体瘤的单一疗法，包括乳腺癌和妇科癌症、头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）等，以及单一疗法和与批准的药物联合用于HR+/HER2-乳腺癌患者。Scorpion公司预计将在2024年公布初步的安全性、药代动力学和药效学结果，包括STX-478对提示抗肿瘤活性的潜在生物标志物的影响的数据[5]。       小结       PI3K基因扩增发生在很多肿瘤中，是一个有前景的肿瘤靶点，目前已获批上市5款药物，除了诺华的alpelisib的靶向PI3Ka，其它的都靶向PI3Kd。       但是近几年由于安全性问题很多PI3K上市药物的适应症被撤回，不仅如此，还有一些药物的上市申请也被拒绝，一时间使得PI3K药物研发乌云笼罩。然而诺华的alpelisib逆势而为，不仅获批乳腺癌适应症，去年还获批用于治疗PIK3CA相关过度生长疾病谱系（PROS）成人和2岁及以上儿童患者新的适应症，今年上半年得销量大幅度增加至2.46亿美元。       国内目前获批上市的只有石药集团从Verastem引进的PI3Kδ/γ双重抑制剂度维利塞胶囊（Duvelisib）和璎黎/恒瑞的林普利塞片。近期，林普利塞拟纳入优先审评，用于既往接受过一线充分治疗的复发和/或难治性外周 T/NK 细胞淋巴瘤成人患者。       尽管PI3K的药物研发遭受挫折，但是还是有很多药企仍然在开发不同类型的PI3K抑制剂以及探索它们新的适应症，如pan-PI3K，亚型选择性PI3K抑制剂或者靶向PI3K突变位点的选择性，希望能够减少毒副作用，提高安全性。       References       1.Yan He, Miao Miao Sun, Guo Geng Zhang, Jing Yang, Kui Sheng Chen, Wen Wen Xu and Bin Li, Targeting PI3K/Akt signal transduction for cancer therapy, Signal Transduction and Targeted Therapy (2021) 6:425）       2.https://www.fda.gov/media/161777/download.       3.Discovery and characterization of RLY-2608, the first allosteric, mutant, and isoform-selective inhibitor of PI3Kα.     4.https://www.loxooncology.com/docs/publications/sabcs2022_puca.pdf    5.Scorpion Therapeutics Announces First Patient Dosed in Phase 1/2 Clinical Trial of STX-478, Its Mutant-Selective PI3Kα Inhibitor for the Treatment of Breast Cancer and Other Solid Tumors – Scorpion Therapeutics (scorpiontx.com).智药研习社近期课程报名来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~

在新药研发史上，上市后被撤回适应症或被撤市，或新药上市申请被拒的例子数不胜数，但是像PI3K靶点这样上市的药物大规模撤销适应症，被FDA警告，毒性作用大的还是少闻。吉利德的Idelalisib撤销了滤泡性淋巴瘤（FL）和小淋巴细胞淋巴瘤（SLL）的适应症，Secura Bio的Duvelisib撤销了FL适应症，TG Therapeutics的Umbralisib撤销了边缘区淋巴瘤（MZL）和FL适应症，拜耳撤回了Copanlisib在欧盟用于治疗MZL的上市申请，FDA拒绝了parsaclisib和zandelisib的上市申请，很有临床药物也终止研发，如pilaralisib（XL147）、sonolisib（PX-866）和SAR260301等。负面消息接踵而至，PI3K药物研发一度跌入谷底，不过也有例外，诺华的Alpelisib另辟蹊径，成为了首款获批的PI3Ka抑制剂，不用于血液型肿瘤，用于治疗乳腺癌，后又于去年获批治疗PIK3CA相关过度生长疾病谱系（PROS）成人和2岁及以上儿童患者的新适应症，得益于此，今年上半年Alpelisib的销售额增至2.46亿美元，相比于去年大幅度增加。PI3K信号通路和家族分类磷脂酰肌醇三激酶（PI3K）是一种胞内脂质磷酸激酶，主要是在磷脂酰肌醇（phosphatidylinositide，Ptdlns）3’端的羟基上加上磷酸。在生长因子或细胞因子的刺激下，活化的RTK（受体酪氨酸激酶）将PI3K募集到质膜中，其中PI3K催化PI（4，5）P2产生PI（3，4，5）P3。PI（3，4，5）P3通过PDK1和mTORC2激活AKT，AKT的激活通过磷酸化下游底物（包括TSC2）增强细胞周期进程、细胞增殖、凋亡、葡萄糖代谢、细胞存活、肌动蛋白组织、转录，细胞运动以减轻TSC2对Rheb的抑制，导致溶酶体上的mTORC1激活（图1）[1]。mTORC1活化也由氨基酸通过不同的氨基酸敏感器、调控器、V-ATP酶以及更重要的是Rags将mTORC1募集到溶酶体中。活化的mTORC1促进蛋白质翻译，增强核苷酸合成，抑制自噬和蛋白酶体降解（图1）[1]。图1. PI3K/Akt/mTOR信号通路在DNA和RNA水平上的变化PI3K可根据其结构和底物特异性分为I、II和III类三个主要类别。其中研究最广泛的为I类PI3K，又分为IA类和IB类两个主要亚类。IA类PI3K包括PI3Kα、PI3Kβ、PI3Kδ，由其相对应的催化亚基p110（p110α、p110β、p110δ）和调节亚基p85组成；IB类（PI3Kγ）则由催化亚基p110γ和调节亚基p101或p87组成。II型和III型PI3K主要控制膜运输，间接调节信号转导。其中II型PI3K成员包括PI3KC2α、PI3KC2β和PI3KC2γ三个亚型，III型PI3K由催化亚基Vps34和调节亚基Vps15组成（图2）。图2.PI3K分类（信息来源于维基百科以及其它公开资料）PIK3CA基因（编码PI3K催化p110α亚型）在胃癌（36.4%）、甲状腺癌（30%）、前列腺癌（28%）、卵巢癌（13.3-29.8%）、宫颈癌（9.1-76.4%）和其他癌症中经常扩增。PIK3CB基因的拷贝数增加最常见于肺（56.5%），甲状腺（42.3%）和淋巴瘤（20%）。另一方面，PIK3CD基因扩增在胶质母细胞瘤中更富集（40%）。所以它们编码的PI3K蛋白也作为很多疾病的靶点被广泛关注。获批上市的PI3K抑制剂目前，研究人员开发的PI3K抑制剂种类很多，根据作用机制，大致可分为广谱型PI3K抑制剂（pan-PI3K）、亚型特异性PI3K抑制剂和靶向PI3K/mTOR双重抑制剂三大类。PI3Kδ是目前已上市的用于治疗恶性血液病的PI3K抑制剂最常用的治疗靶点，全球总共批准5款PI3K抑制剂，除了诺华的Alpelisib是抑制剂PI3Ka，大部分都是抑制PI3Kδ。因为PI3Kδ主要存在于白细胞中，在多种B细胞淋巴瘤中处于活化状态以及在调节适应性免疫系统细胞（B细胞和部分T细胞）以及先天免疫系统（中性粒细胞、肥大细胞和巨噬细胞）中具有重要作用，所以之前被认为是治疗血液系统恶性肿瘤的理想靶点之一。全球上市的五款PI3K抑制剂包括Idelalisib（Zydelig）、Copanlisib（Aliqopa）、Duvelisib（Copiktra）、Alpelisib（BYL719，Piqray）、Umbralisib和林普利塞片（因他瑞），它们的结构如图3所示[2]，主要用于治疗血液肿瘤，如慢性淋巴细胞白血病（CLL）、小淋巴细胞淋巴瘤（SLL）、滤泡性淋巴瘤（FL）和边缘区淋巴瘤（MZL）等，只有诺华的Alpelisib获批用于乳腺癌。其中2款PI3K抑制剂包括石药集团从Verastem引进的PI3Kδ/γ双重抑制剂度维利塞胶囊（Duvelisib）和璎黎/恒瑞的国产首个PI3Kδ抑制剂林普利塞片在国内获批上市。图3.获批上市的PI3K抑制剂结构Idelalisib（Zydelig）是吉利德公司开发的首款获批的高选择性PI3Kδ口服抑制剂，于2014年7月获FDA批准上市，用于治疗复发性CLL、FL和SLL。但安全性问题是其不可逾越的障碍，上市时就携带4项黑框警告，提示存在包括致命性肝脏问题在内的风险。2016年，Idelalisib在临床试验中出现严重不良事件，包括肝脏毒性、严重腹泻或肠炎、以及肺炎和肠穿孔等副作用，临床使用中治疗中止率高达50%，被美国FDA和EMA给予警告和调查，随后吉利德宣布终止后续开发计划，并于2022年1月14日，自愿从美国市场撤销Idelalisib的2个适应症FL和SLL。近年来，Idelalisib销售额逐年下滑，2020年销售额为0.72亿美元，2021年销售额只为0.62亿美元（图4）。图4.Idelalisib的销售额Copanlisib（Aliqopa）是由拜耳研发的一种新颖的静脉注射型泛PI3K（pan-PI3K）抑制剂，对恶性B细胞中表达的PI3Kα/δ异构体具有主要的抑制活性，于2017年9月被FDA加速批准单药用于治疗既往已接受过至少2种系统性疗法的复发性或难治性FL成人患者，然而去年拜耳撤回Copanlisib在欧盟用于治疗边缘区淋巴瘤（MZL）的上市申请。Duveraisib（Copiktra）最初由Intellikine（后被武田收购）研发，后Infinity获得其全球开发和商业化权利。2014年Infinity与艾伯维达成合作协议联合开发duveraisib，但2016年艾伯维终止与Infinity的合作，随后Infinity又将该药的全球权利独家授权给Verastem Oncology。2020年9月，Verastem又以高达3.11亿美元将duvelisib卖给Secura Bio。2018年9月，石药集团与Verastem公司签订协议，获得duveraisib在中国的独家权益。Duveraisib是FDA批准的首个PI3Kδ和PI3Kγ双效抑制剂，于2018年9月被FDA批准用于治疗已经接受过至少两次前期疗法的复发/难治性CLL、SLL和FL成年患者并于2022年03月被NMPA批准上市，中文名度维利塞胶囊，用于治疗既往至少经过两次系统治疗的复发或难治性FL患者。但是duveraisib也被FDA方框警告，接收duveraisib治疗后31%的患者发生了严重感染，其中4%是致命的。18%的患者还经历了严重/致命的腹泻或结肠炎，其中不到1%的患者死亡。此外，其中5%患有严重肺炎，不到1%的病例死亡。基于此，2021年Secura Bio 撤销了duvelisib复发性或难治性FL的适应症。然而2022年6月30日，FDA再一次对duvelisib发出安全性警告，指duvelisib可能会增加慢性血癌（CLL/SLL）患者的死亡和严重副作用风险，FDA将会就此组织调查和会议。同年9月23日，FDA召开ODAC会议，审议duvelisib与奥法木单抗（CD20单抗，ofatumumab）治疗复发性/难治性CLL/SLL的5年对照试验DUO的数据。结果表明duvelisib完全没有OS优势，反而是明显出现了更高的毒性[3]。因此，ODAC以8:4票数反对duvelisib的这个适应症，也基本意味着建议该药撤市。Umbralisib（Ukoniq）是由TG Therapeutics研发的抑制PI3Kd的药物，于2021年2月被FDA批准上市，用于治疗边缘区淋巴瘤（MZL）和FL患者，但是去年出于安全考虑，FDA已撤回对umbralisib的批准。图5总结了前几年被FDA撤回适应症和被NDA拒绝申请的PI3K药物[3]。图5.被FDA撤回适应症和被NDA拒绝申请的PI3K药物诺华的Alpelisib一骑绝尘与上述PI3K抑制剂境况不同，诺华研发的Alpelisib顺风顺水，因为它选择性抑制PI3Ka而非PI3Kd亚型，成功于2019年5月被FDA批准与氟维司群联合用于具有PIK3CA突变的HR+/HER2-的晚期或转移性乳腺癌患者的治疗，避免了用于血液瘤引起的毒性，而后又于去年获批治疗PIK3CA相关过度生长疾病谱系（PROS）成人和2岁及以上儿童患者的新适应症。2022年3月，Felipe等人在Clinical Cancer Research（IF=12.531）发表了Alpelisib联合奥拉帕利治疗晚期三阴性乳腺癌（TNBC）的Ib期临床研究结果。入组了17例TNBC患者，既往化疗的中位数为3线。研究结果显示Alpelisib联合奥拉帕利治疗的客观缓解率（ORR）为18%（在RP2D接受治疗的患者为23%），59%有疾病控制，中位缓解持续时间为7.4个月。cfDNA肿瘤组分（TFx）的分析显示，与TFx>15%的患者相比，第一个周期完成后TFx<15%的患者具有更长的无进展生存期（6.0个月vs0.9个月，p=0.0001），初步显示该方案的疗效、安全性和可耐受性（图6）[4]。最常见的治疗相关3-4级不良事件是高血糖（18%）和皮疹（12%）。图6.肿瘤部分（TFx）的ctDNA分析对无进展生存期（PFS）的影响Alpelisib自2019年上市以来销售额持续攀升，2020年突破3.0亿美元，2021年销售额达到3.29亿美元，今年上半年销售额已经达到2.46亿美元，增速明显。Alpelisib打开了PI3K抑制剂的实体肿瘤应用之门，也确立了PIK3CA基因的分子分型在乳腺癌精准医疗方面的应用。此外，Alpelisib临床上还开展了很多试验，探索单药或联合用药的效果，适应症不局限于于乳腺癌、还在探索用于卵巢癌、头颈部鳞状细胞癌、子宫内膜癌、实体瘤、胃癌和高胰岛素血症等（图7）。图7.Alpelisib部分临床在研的试验小结PI3K基因扩增发生在很多肿瘤中，是一个有前景的肿瘤靶点，目前已获批上市5款药物，但是近几年由于安全性问题很多上市药物的适应症被撤回，不仅如此，还有一些药物的上市申请也被拒绝（如parsaclisib和zandelisib），一时间使得PI3K药物研发跌入谷底。在上市的五款药物中，诺华的Alpelisib另辟蹊径，成为首款获批的PI3Ka抑制剂，用于乳腺癌，并且于去年获批新的适应症，用于治疗PIK3CA相关过度生长疾病谱系（PROS）成人和2岁及以上儿童患者，得益于此，Alpelisib今年上半年得销量大幅度增加，达到2.46亿美元。PI3K抑制剂的竞争还是很激烈，不少药企仍然在开发不同类型的PI3K抑制剂，如pan-PI3K，亚型选择性PI3K抑制剂或者靶向PI3K突变位点的选择性，对于PI3K抑制剂来说，减少毒副作用，提高安全性是首要任务。参考资料：Le Yu, Jessica Wei, Pengda Liu, Attacking the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway for targeted therapeutic treatment in human cancer, Seminars in Cancer Biology 85 (2022) 69–94.Wenqing Jia, Shuyu Luo, Han Guo & Dexin Kong, Development of PI3Kα inhibitors for tumor Therapy, J Biomol Struct Dyn. 2022 Oct 11;1-18.https://www.fda.gov/media/161777/download.Felipe Batalini, Niya Xiong, Nabihah Tayob, Madeline Polak, Julia Eismann, Lewis C. Cantley, Geoffrey I. Shapiro, Viktor Adalsteinsson, Eric P. Winer, Panagiotis A. Konstantinopoulos, Alan D’Andrea, Elizabeth M. Swisher, Ursula A. Matulonis, Gerburg M. Wulf, Erica L. Mayer, Phase 1b Clinical Trial with Alpelisib plus Olaparib for Patients with Advanced Triple-Negative Breast Cancer, Clin Cancer Res. 2022 April 14; 28(8): 1493–1499.封面图来源：123rf每年500多亿美元，全打了水漂！癌症临床试验的这条崎岖小径……是：司美格鲁肽卖了92亿美元？还是：只有92亿美元司美格鲁肽能卖……仅靠一个1/2期的单臂试验，就加速获批了？强生的临床团队有两把刷子……点击阅读原文，与药时代一起快乐学习！