慢性髓性白血病發病機制及藥物研究進展

鄭一敏，劉晶晶，胥秀英，郭牡丹，丁 銳，ANDREASE Melzer

(1.重慶理工大學 藥學與生物工程學院， 重慶 400054；2.英國鄧迪大學， 蘇格蘭鄧迪DD14HN272)

慢性髓性白血病(chronic myelogenous leukemia，CML)是一種起源于多能造血干細胞的惡性克隆性疾病。目前全世界CML年發病率為(0.7～1.8)/10萬[1-2]，在各類白血病發病率中占第3位。我國年發病率約(3.6～5.5)/100萬[3]。CML臨床根據疾病情況分為：慢性期(chronic phase，CP)、加速期(accelerated phase，AP)、急變期(blastic phase，BP或blast crisis，BC)3個階段，通常患者在慢性期確診[4-5]。

近年來，慢性髓性白血病呈上升趨勢，嚴重威脅人類健康，藥物治療是主要治療方式，文中對CML發病機制及治療藥物進行了綜述。

1 CML發病機制

1.1 細胞水平

CML的特征是9號染色體(ch9)和22號染色體(ch22)的長臂之間發生相互異位，首次發現于美國費城患者。人源ch9的v-ABL癌基因與ch22上的BCR管家基因融合產生BCR-ABL1基因轉錄成BCR-ABL1 mRNA，進而翻譯成BCR-ABL1蛋白[6]。

距離ch22大約5 kB的斷點有助于融合基因的識別，因此被稱為斷點簇區(BCR)。BCR序列顯示5個外顯子(b1-b5)，b2和b3或b3和b4之間斷點發生最頻繁[7]。在ch9上ABL1基因的斷點分布區域更寬，導致第2個ABL1外顯子的上游融合，即b2a2或b3a2。b1-b5外顯子被證明是一個更大的基因的12-16外顯子，也被命名為BCR，b2a2和b3a2變成了e13a2和e14a2。ABL1編碼一種非受體酪氨酸激酶，通過其SH1結構域磷酸化底物蛋白，并影響重要的細胞活性，如增殖、基質粘附喪失和抗凋亡[7]。通過融合基因的產生過程中丟失上游控制元件，Bcr-Abl1能夠自我磷酸化并向大量下游蛋白發出不受控制的信號，激活其影響途徑。

BCR-ABL1融合基因存在于慢性髓性白血病的所有病例中，并導致該疾病的如下2個關鍵事件：一是該基因為診斷和監測治療反應提供了獨特的生物標記物；二是融合酪氨酸激酶易受藥物靶向性影響。TKIs阻斷Abl1激酶結構域的ATP結合囊，抑制磷酸化，導致細胞死亡。

BCR-ABL在人CD34+細胞中的表達導致對生長因子的反應增加增殖，增加生長因子依賴性生存率，減少對纖維粘連蛋白的粘附，減少對基質衍生因子1α的趨化作用[7]。

1.2 信號通路水平

1.2.1JAK2/STAT信號通路

JAK(酪氨酸激酶)/STAT(信號轉導子及轉錄激活子)通路(圖1)是1條由細胞因子、生長因子、激素等信號傳導的共同通路。白血病酪氨酸激酶過度表達或激活、Bcr-abl融合蛋白的表達及某些病毒感染，可能導致JAK/STAT持續激活和調節異常，而其中JAK2與CML密切相關[8]。在紅細胞及髓性祖細胞生成過程中，JAK2/STAT信號通路有調控細胞增殖和凋亡的作用[9]。除此之外，STAT5可介導TKI藥物耐藥，影響患者治療預后。

圖1 JAK/STAT信號通路示意圖

細胞因子與其受體結合后，會引起受體分子的二聚反應，使JAKs(與受體偶聯)兩部分相互靠近，并通過交互的酪氨酸磷酸化作用而活化。活化的JAKs隨后磷酸化其他靶點，包括受體和主要底物STATs。STATs是潛伏在細胞質中直到被激活的轉錄因子。JAKs磷酸化的C末端附近有一個保守的酪氨酸殘基，活化后的JAKs催化通過受體自身的酪氨酸磷酸化，形成相應的停靠位點(STATs)，在JAKs的調控下，SH2結構域與受體結合，使STATs實現自磷酸化活化的同時形成同 / 異二聚體進入細胞核。一旦進入細胞核，二聚體結合特定的調控序列激活或抑制靶基因的轉錄。因此JAK/STAT級聯提供了一種將細胞外信號轉化為轉錄反應的直接機制。有研究證實JAK/STAT通路還可以與受體酪氨酸激酶(RTK)/Ras/ MAPK(絲裂原活化蛋白激酶)相互作用[10]。

1.2.2RAS-MAPK通路

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號轉導通路與腫瘤細胞的增殖、分化和信號轉導相關，其中很多MAPK成員與血液系統腫瘤的關系密切[11]。

MAPK信號通路(圖2)，主要途徑為將信號從細胞表面傳導到核內，在其細化的4種亞族中，細胞外調節蛋白激酶通路(extracellular regulated protein kinases，ERK)、c-Jun氨基末端激酶通路(c-Jun N-terminal kinase，JNK)和p38絲裂原活化蛋白激酶通路(p38MAPK)多次被證實與CML密切相關[12]，關鍵通過誘導K562細胞的凋亡進而參與CML的疾病進展[13]。ERK-MAPK通過CML細胞中異常表達，進而促進細胞增殖同時介導TKI藥物耐藥，在CML腫瘤血管新生方面，仍需大量研究證實其促進作用[14-15]。而JNK-MAPK和p38MAPK兩條通路在CML發病過程中，通過增強CML細胞對藥物敏感性以及調節CML細胞自噬和分化兩方面進行調控，但仍需進一步研究證實[16]。MAPK信號通路、Wnt信號通路、JAK/STAT信號通路的異常激活發生在CML加速期和急變期，研究推斷其通過調控CML-LSC的分化與凋亡，參與CML疾病進展[17]。

圖2 MAPK信號通路示意圖

1.2.3PI3K/AKT信號通路

磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K) /蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)信號通路(圖3)是BCR-ABL下游的關鍵通路之一。通過激活下游核因子 mTOR和(NF)-κB等通路，滅活相關caspase凋亡基因，包括基因轉錄和翻譯、細胞生長、增殖和存活、細胞代謝等，細胞周期進展，凋亡和自噬多種生物學過程。特別是，在CML疾病進展過程中，Bcr-Abl1產生轉化活性，下調P27表達并且磷酸化PI3K/AKT通路的下游底物BAD及Foxo3a，磷酸化這些靶分子，進一步的導致細胞抗凋亡活性和細胞周期進程的改變，使CML癌細胞無限增殖不受控而降低生存率[18]。在CML病程中的各個時期，通過誘導細胞增殖和分化，阻止細胞凋亡并調控細胞惡性生物學相關特性[19]。

圖3 PI3K/AKT信號通路示意圖

PI3K/AKT信號通路的異常活化與CML的進展息息相關。也提示CML的發生發展并非某一信號通路的單獨作用，復雜信號網中不同通路間的相互影響，共同調節CML細胞增殖及克隆形成能力，影響疾病進程[20]。

1.2.4Wnt/β-catenin信號通路

β-catenin是一種細胞骨架蛋白，是Wnt通路中關鍵的信號傳遞因子，參與調節細胞的生長、增殖和細胞間的黏附，與CML的發生密切相關[21]。Wnt/β-catenin信號通路(圖4)的激活，可上調CML-LSCs的自我更新及分化為CML細胞的潛能，并參與CML的急變及伊馬替尼的耐藥[22]。該通路的異常激活，使細胞內的ABCB1(胞膜表面多藥耐藥轉運蛋白)過度表達，使疾病因耐藥而加速進展。同時，誘導急變及K562細胞耐藥，與BCR-ABL酪氨酸激酶密切相關。因此，通過選擇Wnt/β-catenin信號通路抑制劑聯合TKI藥物進行治療，通過降低LSCs的增殖，改善骨髓微環境，下調β-catenin的異常表達來誘導細胞凋亡，可能是下一步研究的方向。

圖4 Wnt/β-catenin信號通路示意圖

1.2.5其他信號通路

除了上述4條經典信號通路之外，還有研究發現：與發育相關的Sonic hedgehog(Shh)通路在CML中蛋白表達水平升高并促進其干細胞增殖并與β-catenin存在共激活而產生K562耐藥[23]；Notch/Hesl信號通路參與調控CML-LSC的增殖，加速疾病的進展[24];抑制RhoA/ROCK信號通路可以抑制慢性髓細胞樣白血病細胞系生長和病灶轉移，Bcr-Abl促進RhoA活性，誘導Ras惡性轉化[25]。

所有報道中的信號通路調控，都匯聚成一個獨特的終點：白血病克隆的增殖和失控。確定每種信號轉導途徑對白血病過程的相對貢獻是一個重要的研究領域，由BCR-ABL激活的信號通路越來越多，研究也越加廣泛而復雜，但似乎BCR-ABL的所有轉化功能都依賴于它的酪氨酸激酶活性。深入研究更多信號通路為CML的治療帶來了新的方向。

2 臨床藥物

2.1 酪氨酸激酶抑制劑(TKI)(圖5)

伊馬替尼(Imatinib，Glivec?，Novartis or generic)是苯胺嘧啶類Bcr-Abl TKI。1996年Druker等[7]首次報道了TKI(STI571)對慢性粒細胞白血病的體外數據。

圖5 TKIs抑制劑結構式

2001年美國FDA批準伊馬替尼用于治療干擾素α治療失敗后CP和BP期CML患者，是第1個被批準用于治療CML的TKI[26-27]。2002年伊馬替尼被批準作為CML初治患者的一線治療藥物，通過阻斷磷酸腺苷(ATP) 與Bcr-Abl酪氨酸激酶催化中心結合位點，競爭性抑制Bcr-Abl自身和底物磷酸化。在信號轉導途徑上，通過抑制細胞增殖和誘導細胞凋亡，進而達到治療CML的目的。隨著臨床使用經驗的增加，高比例的BP患者約15%～25%發生耐藥。原發性及繼發性耐藥是臨床治療失敗的主要原因，但對于進程為更晚期疾病的患者，建議改用第2代TKI。心臟射血分數低和腎小球濾過率低的患者應仔細觀察相關器官毒性反應[28-29]。導致耐受性差的最常見原因是早期液體潴留、胃腸道癥狀、肌肉痙攣、關節疼痛、皮疹和疲勞[30-31]。近一半服用伊馬替尼患者中斷治療。此外，作為CML患者長期用藥，經濟狀況也決定患者預后。

達沙替尼(Dasatinib，Sprycel?，Bristol-Myers Squibb)，口服雙Src-Abl1激酶抑制劑，可以結合有活性abl激酶構象，無p環上方結合位點，更有效抑制abl激酶不易發生耐藥[32]。對(表1)所示位點有效。其抑制作用比伊馬替尼大300倍以上。與伊馬替尼都有T315直接接觸點，可產生T315突變耐藥。其適應癥為伊馬替尼耐藥或不耐受的CML，研究證實同等療效，達沙替尼毒性相當[33-34]。但達沙替尼有顯示肺毒性，有胸腔積液病例報道。呼吸衰竭和既往或合并的肺或心包疾病以及肺動脈高壓是達沙替尼作為一線治療的絕對禁忌癥。建議服用達沙替尼之前對患者進行潛在心肺功能評估。除此之外，關注患者血小板凝集情況，預防出血事件。

尼洛替尼(Nilotinib，Tasigna?，Novartis)是通過對伊馬替尼耐藥Bcr-Abl1突變體結構進行優化，通過對abl激酶、kit激酶、ARG激酶和PDGFR激酶的抑制作用，進一步結合無活性abl激酶構象。對T315I突變沒有活性。對(表1)所示位點有效。高脂飲食顯著增加其口服生物利用度。既往有冠心病、腦血管意外或外周動脈閉塞性疾病的患者是尼洛替尼作為一線治療的絕對禁忌癥[35-37]。Q-D間期延長為尼洛替尼的黑框警告，使用期間必須關注。調整劑量可以減少相關不良反應，但仍需糾正及檢測電解質水平。另有胰腺炎病史的患者可能有更高的血清脂肪酶水平升高的風險，每天需要服藥2次，患者依從性問題也需要考慮。

博舒替尼(Bosutinib，Bosulif?，Pfizer)是一種口服雙Src-Abl1激酶抑制劑，對(表1)所示位點有效。伊馬替尼耐藥人群和伊馬替尼不耐受人群的2年總生存率分別為88%、98%。典型的不良反應為短暫性腹瀉及轉氨酶升高，主要發生在治療的前幾個月。治療后，患者血清脂肪酶升高，有時伴有胰腺炎的臨床表現。因此，在有胰腺炎病史的患者中，首選其他TKI。用藥不受餐飲影響，僅限二線治療用藥。

表1 Bcr-Abl1耐藥突變后TKI藥物選擇

雷多替尼(Radotinib，Supect?，Dae Wong pharmaceuticals)是第4個二代TKI，是細胞信號轉導抑制劑，Bcr-Abl融合蛋白和血小板源性生長因子(PDGF)受體的酪氨酸激酶抑制劑，已于2012年在韓國獲批一線治療藥物，FDA和EMA還未獲批。雷多替尼在結構上與伊馬替尼非常相似，對BCR-ABL1突變體表現出幾乎相同的活性。有研究表明[38-39]，每天服用300 mg拉多替尼的分子應答率明顯高于伊馬替尼。到目前為止，主要報道不良反應為轉氨酶水平的頻繁升高，沒有相關的合并癥或絕對禁忌癥報告。

帕納替尼(Ponatinib)是唯一針對T315I突變有效的第三代TKI藥物，一期研究顯示63%的患者獲得了完全的細胞遺傳學緩解[40]。目前已被批準用于Bcr-Abl1T315I突變患者和對2種及以上位點耐藥的CML患者[41]。有研究證實服用帕納替尼的患者有動脈血栓等心血管毒性事件的發生率增加[42]，有可能與劑量有關。該藥物不推薦作為一線首選，作為耐藥病人的挽救治療，心血管高風險人群推薦低劑量初始治療并實時監測。

2.2 烷化劑

白消安(Busulfan，BU)，又稱馬利蘭(圖6(a))，1953年首次運用于CML治療，不具有細胞周期特異性[43]，曾在20世紀50年代作為CML首選藥物，目前在造血干細胞移植前應用廣泛[44]，有明顯的藥物停藥后繼作用，治療窗窄，易發生骨髓抑制，高突變性導致BP期進展為BC期[7]。臨床上曾出現嚴重不良反應如肝靜脈閉塞癥(hepatic veno-occlusive disease，HVOD)[45]。服用白消安可發生不育、肺纖維化及肝靜脈栓塞綜合征、皮膚色素沉著等。因其諸多不良反應，臨床針對CML已停用該藥物。

2.3 核苷酸還原酶抑制劑

羥基脲(Hydroxyurea，HU)，又稱羥基脲素(圖6(b))，是一種核苷酸還原酶抑制劑(ribonucleotide reductase inhibitors，RRI)，是唯一一種受到高度調控的酶系統[46]，具有抑制RNA還原酶活性，干擾DNA合成的作用，從而抑制骨髓增殖。具有細胞周期特異性并進行雙重抑制。抗代謝性高，安全性較好。臨床常見不良反應，如骨髓抑制、生殖毒性、胃腸道反應、皮膚色素沉著、肝毒性等與其他化療藥物相當。有研究顯示：患者服用羥基脲誘發房顫與藥物相關。是TKI藥物問世前CML一線治療藥物，適用于白消安耐藥的患者治療，對初期治療效果優于加速期，急變期無效。

2.4 阿糖胞苷

阿糖胞苷(Cytosine)(圖6(c))是一種嘧啶類抗代謝藥物，其在體內轉化為有活性的阿糖胞苷二磷酸和三磷酸，從而抑制蛋白質合成和DNA復制。細胞周期性藥物，可選擇性抑制CFU-GM，且小劑量給藥療效仍然突出，并可降低此疾病骨髓Ph染色體陽性細胞指標[47-48]。有研究證實，在CML治療中，阿糖胞苷和伊馬替尼聯合使用，在提升血液學及骨髓細胞遺傳學緩解率有積極作用，可以有效避免出現原發耐藥情況(包括病情復發、死亡情況)。同時，在不增加藥物副反應前提下，有效改善患者預后，在CML治療中應用價值較高[49]。目前臨床熱點在與TKI藥物進行聯合降低耐藥發生。

2.5 干擾素α

干擾素(Interferon)屬于糖蛋白，具有調節免疫功能、抗腫瘤、抗病毒等多種生物學作用，并對腫瘤細胞分化產生誘導作用，抑制癌基因，促進殺滅腫瘤細胞和Ph染色體陽性細胞轉陰[50]，在大約10%～15%的患者中達到完全細胞遺傳學緩解[51]。在前TKI時代，作為治療CML首選藥物，隨著PEG-IFNα的出現，干擾素成為新的熱點治療藥物[52]。干擾素α-2b(圖6(d))能通過對CML惡性克隆細胞間黏附分子的調節，實現細胞的抑制，達到治療CML的目的。研究表明聯合運用羥基脲、小劑量重組干擾素α-2b和阿糖胞苷，能有效抑制細胞增殖[50，53-54]。一般作為TKI耐藥，不耐受allo-HSCT患者二、三線選擇[55]。研究證實，達沙替尼聯合PegIFN-α治療CML的研究方案，病人耐受性良好，分子效應率顯著增加[56-57]。目前有研究利用TKI藥物和干擾素聯合治療進行干預，效果較單用TKI藥物效果佳。通過其免疫調節功能，長效Peg IFN臨床運用成熟，聯合集落刺激因子可增強療效。

圖6 CML傳統治療藥物結構式

2.6 中藥單體

2.6.1砷劑

砒霜和雄黃是我國傳統中藥，主要成分為三氧化二砷和三硫化二砷，是中國首創的化療類中藥單體。2000年FDA批準三氧化二砷作為急性早幼粒細胞白血病(APL)的一線治療藥物，在CML患者中也有相應應用。通過對細胞周期阻滯而抑制腫瘤細胞增殖，調控凋亡基因的表達，進而誘導細胞的凋亡。目前，針對雄黃治療主要集中在改善水溶性以及提高生物利用度方面的應用，運用納米技術及微生物浸出工藝進行改造是研究的熱點。有研究證實，針對伊馬替尼耐藥的病人微生物雄黃轉化液也具有較強的增殖抑制作用和融合蛋白降解效應[58]。砷劑的使用濃度與細胞凋亡正相關，不良反應限制了其臨床應用。

2.6.2高三尖杉酯堿

高三尖杉酯堿(Omacetaxine)是我國特有的三尖杉屬植物(Cephalotaxus)中提取的一種有效抗癌生物堿[59](圖7(a))，能抑制真核細胞蛋白質的合成，使多聚核糖體解聚，干擾蛋白核糖體功能。具有細胞周期特異性，對細胞內DNA的合成亦有抑制作用。對G1、G2期細胞殺傷作用最強，而對S期細胞作用較小。

FDA于2012年批準其作為慢性髓性細胞白血病，用于伊馬替尼耐藥的病人[60]，2020年歐洲慢性粒細胞白血病推薦意見高三尖杉酯堿用于BCR-ABL1 T315I基因突變的患者[61]。其主要不良反應是骨髓抑制、心臟毒性及胃腸道反應，整體不良反應較輕與劑量成正相關。低劑量緩慢長期給藥可減緩其不良反應[62]。有研究證實，伊馬替尼聯合高三尖杉酯堿可發揮協同作用，與單用伊馬替尼相比提高了主要細胞遺傳學反應率[63-64]。

2.6.3靛玉紅

靛玉紅是我國傳統中藥“當歸龍薈丸”中青黛的主要藥效成分，為雙吲哚類化合物(圖7(b)),也是大青葉、蛇床子和板藍根等中藥的主要藥效成分[65]。研究證實其能顯著抑制細胞周期蛋白依賴性激酶，低劑量長療程，可產生持久的骨髓抑制活性，且不良反應輕微[66]。

2.6.4姜黃素

姜黃素是中藥材姜黃提取的酚性化合物(圖7(c))，通過下調P210表達抑制癌細胞增殖，誘導腫瘤細胞凋亡以及自噬，促進癌細胞死亡[67-68]。姜黃素衍生物C817化合物可抑制野生型BCR-ABL蛋白以及突變體蛋白的活性[69]。姜黃素衍生物C1209是Hsp90抑制劑，體外研究顯示對K562和耐伊馬替尼的白血病細胞K562/G01具有明顯的增殖抑制作用[70]。

圖7 CML中藥單體結構式

3 臨床研究中藥物

3.1 MEK抑制劑

研究證實，在CML細胞增殖和凋亡方面，MEK 抑制劑起重要作用[71]。目前開展的臨床項目當中，化合物MEK162聯用尼洛替尼，用于治療晚期CML患者的NCT02225574研究及另一研究(NCT00131989)，評價索拉非尼用于治CML的療效得到積極的結果。雖然索拉非尼并非直接 MEK抑制劑，但可以顯著抑制 MEK 的上游調節信號(RAF)。MEK抑制劑聯合其他通道藥物在治療CML方面，可以增加療效的同時降低短時間MEK抑制劑的嚴重耐藥。

3.2 Aurora激酶抑制劑

研究證實，Aurora激酶(絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)抑制劑不但可以調節細胞有絲分裂，而且影響染色體穩定性[72]。Aurora激酶抑制劑Danusertib(PHA-739358)對T315I BCR-ABL陽性細胞的凋亡有促進作用。目前進行的臨床二期研究中，對Danusertib是否對接受伊馬替尼治療后復發的CML患者有效方面進行驗證。

3.3 新型ABL激酶抑制劑

針對TKI類藥物耐藥及不良反應等問題，新型ABL激酶抑制劑也是研究熱點。目前開展研究的藥物包括Rebastinib(DCC-2036)、GNF-5 和Bafetinib(NS-187，INNO-406)。相應的數據待公示，期待對CML治療帶來新的希望。

4 結論

1) 隨著CML一線藥物TKIs在臨床的廣泛使用，多重耐藥、副作用和并發癥相繼出現，TKIs治療陷入了僵局。第3代TKI藥物帕納替尼的出現，為Bcr-Abl1T315I突變患者和對2種及以上位點耐藥的CML患者帶來了治愈的新希望。但因為心血管毒性事件的發生，目前指南并不推薦作為一線首選。除了現有治療方法的應用以外，更具靶向性的小分子藥物亟待研究和開發。

2) 從細胞水平方面探究，CML的治療效果不但與年齡密切相關，患者的細胞遺傳學及分子特征也需要密切關注，進而達到快速識別早期的病癥并延緩疾病進展的目的。

3) 新的治療模式(如免疫療法等)在臨床的推廣，特異性強，對正常細胞損傷小，整體生存期延長等優勢逐漸體現。目前，最具前景的嵌合抗原受體T細胞免疫療法(CAR-T)和程序死亡受體(PD-1)單抗藥物的循證醫學佐證，通過免疫系統激活從而改變患者免疫相關指標。但也存在不良反應以及患者不耐受等諸多問題。

4) 未來的重大挑戰在于是否可通過免疫療法聯合小分子靶向藥物結合CML干細胞移植從而使患者獲得完全治愈；基于信號通路篩選候選藥物也是今后努力的方向。