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2019-01-02

2018年美国血液学会年会:BCL-2抑制剂venetoclax的研发进展

ASH(American Society of Hematology)年会是血液疾病领域的饕餮盛宴。而今年又恰逢ASH 60周年,地址选择在了美丽的滨海城市圣地亚哥。

靶向治疗和免疫治疗是血液疾病的两大方向,而venetoclax作为第一个成功上市的BCL-2抑制剂深受关注,几乎所有的血液肿瘤都跃跃欲试,实体瘤也开始蠢蠢欲动。虽然venetoclax单药在诸如慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia, CLL)疗效显著,但药物联用依然是大势所趋。

那么,今年的ASH又有哪些venetoclax的基础和临床研究值得我们关注,venetoclax抗药性的进展又如何?让我们细细道来。

1、Venetoclax的艰难研发历程

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众所周知,人是多细胞生物,是由单细胞(受精卵)分裂而来。但是,细胞也有寿命,并不是可以无限增殖的,必须接受命运的安排。细胞这种主动“赴死”的行为称为细胞凋亡(apoptosis),或细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)。细胞凋亡在多细胞生物体的生长发育中扮演着重要的角色,比如人体胚胎发育过程中位于指(趾)间的蹼消失,以及小蝌蚪发育成青蛙时尾部细胞凋亡消失。

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而聪明的肿瘤君也深谙此理。我们知道,肿瘤细胞的最大特征就是可以无限繁殖,通过挤兑正常细胞也让他们无路可走。那么,为什么肿瘤细胞可以无限增殖呢?其中很重要的一个原因就是他们可以抵抗细胞凋亡。说起细胞凋亡,那就不得不提Bcl-2蛋白家族,这是调控细胞凋亡的一股神秘力量。

总的来说,细胞凋亡分为两种:外源性和内源性。外源性细胞凋亡是指由胞外肿瘤坏死因子超家族引发的细胞死亡;内源性细胞凋亡由线粒体/细胞色素C介导,通过增加线粒体外膜通透性(Mitochondria outer membrane permeabilization, MOMP)来诱导凋亡。

而内源性细胞凋亡主要通过Bcl-2蛋白家族调控。Bcl-2蛋白家族又可分为两类:抗凋亡蛋白,比如BCL-2,MCL-1和BCL-XL;促凋亡蛋白,比如BAX,BAK和BIM。这两类蛋白之间关系错综复杂,可以总结为:在正常细胞内,通过各种蛋白结合可以维持细胞凋亡状态的平衡。

但这种平衡在肿瘤细胞中被打破,主要体现在抗凋亡蛋白过量表达,特别是BCL-2,能结合体内的促凋亡蛋白,如BAK和BIM,导致这两个蛋白不能形成聚合体而促进细胞凋亡的发生。因此,开发出能特异结合BCL-2的分子,则可以扭转这种状态,让细胞凋亡重新归位。

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研究发现,与BCL-2等抗凋亡家族蛋白结合的结构域是BH3。那么,开发BH3类似物(BH3 mimetics)则有可能找到BCL-2的抑制剂。由美国公司Abbott Laboratories开发的ABT-737是第一个BH3类似物,是针对BCL-2家族的一类新药。ABT-737能够同时抑制BCL-2,BCL-XL和BCL-W,它对这些蛋白的结合浓度是纳摩尔级别。

体外细胞实验证实,ABT-737能够抑制CLL,滤泡型淋巴瘤(Follicular Lymphoma, FL),多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma, MM)和急性髓细胞白血病(Acute Myeloblastic Leukemia, AML)细胞生长和诱导细胞凋亡。ABT-737也能和化疗以及放疗联合发挥协调作用。但是,ABT-737的低水溶性以及非口服特性导致其不能继续前进。

为了解决这个问题,Abbott公司开发出了ABT-737的口服类分子,并将其命名为ABT-263(navitoclax)。Navitoclax具备和ABT-737体外的相似活性,也能在多种细胞和动物模型中诱导细胞凋亡,且能够和化疗药物联用。在随后的复发/难治性淋巴瘤I期剂量爬坡临床试验中,46例患者有10例在经过navitoclax治疗后出现部分缓解。

在另一项复发/难治性CLL中,110毫克navitoclax能达到35%的部分缓解率。然而,由于BCL-XL在血小板形成中不可或缺,navitoclax最主要的副作用表现为血小板减少。而且这种副作用与剂量相关。

为了解决特异性以及血小板减少的副作用问题,美国的Genetech和AbbVie两家药厂共同研制了新一代的BCL-2抑制剂,也就是咱们今天的主角,ABT-199(venetoclax)。与ABT-737和ABT-263不同,venetoclax只抑制BCL-2的活性,与BCL-XL和BCL-W结合非常弱,而且也可以口服。临床前研究在多种细胞和动物模型中均证实其药效。

在一项招募了116名复发/难治性CLL和小淋巴细胞性淋巴瘤(small lymphocytic lymphoma, SLL)I期剂量爬坡临床试验中,venetoclax的总响应率达到77%,完全缓解率为15%。剂量爬坡组患者的中位无进展生存期(PFS)为25个月(17-30个月)。其中,具备17号染色体缺失(deletion 17p)的患者总体响应率超过70%,这也就是二期临床专门选择这一群组的原因。

随后的二期临床试验中,107名经过至少一项治疗的复发/难治性CLL患者被招募,患者的总体响应率为794%,与一期结果非常接近。基于这些结果,FDA授予该药突破性疗法,并于2016年批准用于17p缺失的经历至少一次治疗的CLL患者。

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2、2018 ASH venetoclax临床研究

通过搜索ASH官网,今年收录有关venetoclax的摘要达183项,而口头报告多达25项,蔚然客观。在25项口头报告中,10项属于基础研究,15项属于临床研究。除了一些抗药性的研究外,大部分都在研究venetoclax药物联用。其中研究较多的适应症有AML、CLL、MM和弥漫大B细胞淋巴瘤(Diffused Large B Cell Lymphoma, DLBCL)。

10项AML研究中有6项是临床研究,且都是关于药物联用。其中有3项研究都是关于venetoclax和低甲基化剂(hypomethylating agents, HMA)联用。DNA甲基化是通过加入甲基来修饰DNA核苷酸。这些甲基与相应的DNA的使用能力的变化有关。DNA甲基化模式在细胞分裂过程中是稳定的。某些癌症中肿瘤抑制基因的甲基化过度有助于癌症的生长和存活。低甲基化剂降低细胞DNA甲基化的量,并破坏这些模式。

在第一项与HMA联用研究中,总共招募了48名患者,包括24名新诊断病人(ND),7名二级AML病人(sAML)和16名复发/难治性(R/R)病人【1】。总体CR/CRi是71%。ND、sAML和R/R的CR/CRi分别是92%、71%和44%。TP53突变病人的CR/CRi是67%。总MRD阴性率是49%,ND、sAML和R/R的MRD阴性率分别是52%、40%和50%。后续研究发现,那些不能达到CR/CRi的患者主要依赖其他抗凋亡蛋白,例如MCL-1, BCL-XL和A1。

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第二项与HMA联用的研究招募了107名患者,其中57%属于R/R,43%是用于一线治疗。经过平均2个疗程治疗,53%的患者达到CR/CRi【2】。其中,36名CR/CRi患者治疗前呈MRD阳性,治疗后有64%成MRD阴性。轻度或中度风险AML患者比高风险患者获得更好的CR/CRi (100% vs. 60% vs. 45%, P=0.029)。

第三项与HMA联用的1b期临床试验招募了115名患者,其中84名接受venetoclax + azacitidine,31名接受venetoclax + decitabine 【3】。接受venetoclax + azacitidine治疗的患者70%达到CR/CRi,首次响应中位时间是1.2个月,中位总生存期是14.9个月。接受venetoclax + azacitidine治疗的患者74%达到CR/CRi,首次响应中位时间是1.9个月,中位总生存期是16.2个月。

Venetoclax的首批适应症是CLL,因此依然有许多后续研究聚焦该适应症。而今年ASH口头报告的7项CLL研究中,有6项是临床研究,而且全部关于药物联用。其中3项研究涉及venetoclax和一代BTK抑制依鲁替尼(ibrutinib),有4项涉及和CD20单抗美罗华(rituximab)联用(其中一项和ibrutinib重合)。在第一项和BTK联用的研究中,招募的80名患者经过6个月治疗CR/CRi达到71%,12个月治疗CR/CRi达到92%【4】。

而第二项和BTK联用的研究共招募了50名复发/难治性患者,其主要考察终点是MRD阴性【5】。6个月治疗后MRD阴性率达到39%,12个月达到58%。第三项研究中,不仅增加了依鲁替尼,而且还有CD20抗体奥匹妥珠单抗(obinutuzumab),该研究招募了25名复发/难治性患者,其中23名都有响应【6】。6名达到CR/CRi,17名部分缓解(partial response, PR)。

在第一项与美罗华的联用研究中,对比了美罗华与苯达莫司汀(bendamustine)的联用效果。该研究是一项3期临床研究,中位随访期为36个月【7】。美罗华与venetoclax联用的外周血MRD未检测率(uMRD)为62%,而美罗华与苯达莫司汀联用为13%。

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在另一项研究中招募了49名经过平均2次(1-5次)前期治疗。该中位研究时间是4.1年(0-5.8年)。总响应率(ORR)为86%,CR比例为51%,骨髓MRD阴性率为61%。48个月ORR为89%,PFS为61%,骨髓MRD阴性为88%【8】。

3、2018 ASH venetoclax基础研究

临床试验建立在基础研究之上,好的基础研究结果才能产生有效的临床试验。Venetoclax基础研究包括单药适应症的扩增和药物联用方面。适应症方面包括AML、MM、MCL和DLBCL等。

在MM单药研究中,研究者分析了60例患者(21例诊断患者,39例复发患者)对BCL-2、MCL-1和BCL-XL的依赖度【9】。结果发现:一半诊断期患者BCL-2依赖,对BCL-XL的依赖只有10%。诊断期和复发期患者对BCL-2和BCL-XL的依赖度没有明显差异。但是,研究发现诊断期对MCL-1的依赖是33%而复发期是69%,说明疾病进展过程提高了对MCL-1的依赖度。36%患者表现出对BCL-2/MCL-1的双依赖性。

随后对47例样本进行分析,这些样本根据原癌基因CCND1、CCND3、MMSET和MAF过表达分类。结果显示:BCL-2依赖性主要集中在CCND1亚组中(83%)。另外,研究也发现BCL-2/BCL-XL mRNA比例是界定BCL-2依赖性的有价值的生物标记物。

在另一项临床前研究发现:venetoclax和MCL-1抑制剂S63845联合可以克服由基质相关肿瘤微环境导致的抗药性,这也复发/难治性MM提供了临床依据【10】。

在AML中venetocalx的CR/CRi只有19%,因此药物联合成为研究重点。在AML中的另一个问题是没有与venetoclax敏感性相关的生物标记物。在一项针对AML的研究中,研究者分析了约200例患者数据,包括相关临床参数,全基因组序列,RNAseq基因表达与药物组合之间的关系【11】。

结果发现:CD14和CLEC7A能作为预测venetoclax在AML中敏感性的生物标记物。而且联合venetoclax和palbociclib具备克服venetoclax抗药性(高CD14/CLEC7A或BCL2A1表达,或存在KRAS突变)的潜力。

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在另一项AML研究中发现:venetoclax和azacitidine药物组合的复发/难治性患者的耐药机制可能是能量代谢的改变,特别是脂肪酸代谢【12】。以CPT1抑制剂etomoxi靶向脂肪酸通路可以使细胞对venetoclax和azacitidine药物组合变得敏感;并且可以恢复靶向OXPHOS通路,消除白血病干细胞。

venetoclax和S63845的研究也同时在MCL中进行,证明了药物组合对复发/难治性MCL具有显著效果,并可能克服venetoclax引起的耐药性【13】。在另一项DLBCL研究中,venetoclax和PI3Kα/δ抑制剂copanlisib能为复发/难治性患者带来曙光【14】。

4、Venetoclax耐药性研究进展

本次ASH口头报告共收录了3项关于venetoclax耐药性的研究进展,其中一项关于CLL,另外两项有关AML。之前多项研究显示,venetoclax抗药性与BCL-2家族基因突变,其他抗凋亡家族的过表达以及和微环境相关。而其他BCL-2家族成员如MCL-1和BCL-XL被认为是导致venetoclax的主要原因。因此,直接或间接调控这些蛋白的表达理论上都具备克服venetoclax抗药性的潜力。

在CLL研究中,通过CRISPR-Cas9 sgRNA筛选发现BCL-2相关通路,转录因子调控通路和线粒体能力代谢通路与venetoclax抗药性存在着重要关联【15】。随后他们又进行了转录组学和蛋白组学的分析,只有MCL-1与基因组学分析结果有重叠。

因此,通过联合venetoclax和MCL-1抑制剂S63845能够达到协同作用。进一步的蛋白组学分析发现,线粒体代谢如OXPHOS在venetoclax抗药性扮演着重要角色。同时靶向这些通路可能解决venetoclax抗药性的问题。

MCL-1也是AML中venetoclax抗药性的始作俑者,并且与肿瘤干细胞相关。通过与MCL-1抑制剂AZD5991或CDK9抑制剂AZD4573(可以调控MCL-1表达)联用,能达到协同杀伤抗venetoclax细胞的效果【16】。这些也在PDX模型中得到验证。

经过分析发现:这两种药物组合可以明显降低CD45+细胞数量,特别是表达CD34+CD38+/CD38-和CD34+CD38+/CD38-CD123+的细胞数。另外,这些药物组合也能在CD34+CD38-CD123+细胞中下调Mcl-1、Bcl-2、 b-catenin、c-Myc和FAK蛋白表达。

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而在另一项AML的研究中,venetoclax + azacitidine药物组合可以通过改变能量代谢以靶向白血病干细胞,而对该药物组合的抗药性则表现在PTPN11基因突变上【17】。通过对临床病人的研究发现,9例venetoclax + azacitidine疾病进展的患者有两例拥有PTPN11突变。而且这些患者对药物的响应时间会明显缩短。

在BCL-2相关信号通路抑制剂的研究上,国内的亚盛医药处于领先地位。其研发管线中的APG-1252是一个BCL-2/BCL-XL双靶点抑制剂,在临床前的众多肿瘤模型中均证实有抗肿瘤活性。而且新的分子实体设计也减小了血小板毒性,并具有良好的PD/PK效果。该项目的临床试验同时在中国,美国还有澳大利亚开展,并取得不错效果。相信今后会为更多的中国患者带来受益。

5、总结

Venetoclax作为第一个靶向BCL-2而被批准的新药,他的横空出世给患者带来了太多的惊喜,而且这种惊喜并未停止。今年ASH会议上众多的临床和基础研究,为venetoclax拓展适应症及药物联用开辟了道路。从血液癌症到实体瘤,venetoclax正在朝着“神药”的方向慢慢迈进。

随着对venetoclax抗药性研究的深入,越来越多的血液肿瘤能得到更好地控制,使其真正地变成像高血压糖尿病一样的慢性病。

虽然venetoclax在中国还未上市,但其神奇疗效会促使这种可能,到时候能惠及更多的中国患者。而中国的一些药企也正在进行相关的布局,并取得了一些不错的成果。我们坚信,在不久的将来会有更多好药供患者选择,极大地提高他们的生存率和生活质量。




参考资料:

【1】Abhishek Maiti, Courtney D.DiNardo et al., Interim Analysis of Phase II Study of Venetoclax with 10-DayDecitabine (DEC10-VEN) in Acute Myeloid Leukemia and Myelodysplastic Syndrome.2018 ASH 286.

【2】brahim Aldoss, Dongyun Yang etal., Response to Venetoclax and Hypomethylating Agents Among Prognostic RiskGroups and Genetic Subtypes of Acute Myeloid Leukemia. 2018 ASH 334.

【3】Daniel A Pollyea, Keith W.Pratz et al., Venetoclax in Combination with Hypomethylating Agents InducesRapid, Deep, and Durable Responses in Patients with AML Ineligible for IntensiveTherapy. 2018 ASH 285.

【4】Nitin Jain, Michael J Keatinget al., Combined Ibrutinib and Venetoclax in Patients with Treatment-NaïveHigh-Risk Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL). 2018 ASH 186.

【5】Peter Hillmen, FRCPath et al., IbrutinibPlus Venetoclax in Relapsed/Refractory CLL: Results of the Bloodwise TAPClarity Study. 2018 ASH 182.

【6】Kerry A. Rogers, Ying Huang etal., Phase 2 Study of Combination Obinutuzumab, Ibrutinib, and Venetoclax inTreatment-Naive and Relapsed/Refractory Chronic Lymphocytic Leukemia. 2018 ASH693.

【7】Arnon P. Kater, Peter Hillmenet al., First Prospective Data on Impact of Minimal Residual Disease onLong-Term Clinical Outcomes after Venetoclax Plus Rituximab Versus BendamustinePlus Rituximab: Phase III MURANO Study. 2018 ASH 695.

【8】Danielle M. Brander, John F.Seymour et al., Durability of Responses on Continuous Therapy and FollowingDrug Cessation in Deep Responders with Venetoclax and Rituximab. 2018 ASH 183.

【9】Patricia Gomez-Bougie, SophieMaïga et al., Respective Place of Venetoclax and MCL1 BH3 Mimetics in MultipleMyeloma Treatment. 2018 ASH 953.

【10】Esperanza M Algarín, Andrea Díaz-Tejedor et al., Antimyeloma Effectof the Simultaneous Inhibition of MCL-1 (with S63845) and BCL-2 (withVenetoclax) in the Presence of the Microenvironment. 2018 ASH 954.

【11】Haijiao Zhang, Beth Wilmot et al., Biomarkers Predicting VenetoclaxSensitivity and Strategies for Venetoclax Combination Treatment. 2018 ASH 175.

【12】Daniel A Pollyea, Courtney L Jones et al., Relapsed Acute MyeloidLeukemia Is Less Sensitive to Venetoclax + Azacitidine Due to Leukemia StemCell Resistance Driven By Fatty Acid Metabolism and Can be Overcome ByPharmacologic Inhibition of CPT1. 2018 ASH 432.

【13】Pavel Klener Jr.1, Marek Trněný et al., Co-Targeting of BCL2 withVenetoclax and MCL1 with S63845 Is Synthetically Lethal In Vivo in RelapsedRefractory Mantle Cell Lymphoma with Complex Karyotype Changes. 2018 ASH 42.

【14】Kamil Bojarczuk, Kirsty Wienand et al., Targeted Inhibition of PI3Kα/δ Is Synergistic with BCL-2 Blockade in Genetically Defined Subtypes of DLBCL.2018 ASH 39.

【15】Romain Guieze, Vivian M Liu et al., Genetic Determinants ofVenetoclax Resistance in Lymphoid Malignancies. 2018 ASH 893.

【16】Bing Z Carter, Po Yee Mak et al., Mcl-1/CDK9 Targeting ByAZD5991/AZD4573 Overcomes Intrinsic and Acquired Venetoclax Resistance in Vitroand In Vivo in PDX Model of AML through Modulation of Cell Death and MetabolicFunctions. 2018 ASH 768.

【17】Brett M. Stevens, Courtney L Jones et al., PTPN11 Mutations ConferUnique Metabolic Properties and Increase Resistance to Venetoclax andAzacitidine in Acute Myelogenous Leukemia. 2018 ASH 909.


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