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张蕾教授：揭开不同BTKi耐药的神秘面纱，以启示个性化治疗策略

08月29日

整理：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

布鲁顿酪氨酸激酶抑制剂（BTKi）已被证明在治疗B细胞恶性肿瘤[如慢性淋巴细胞白血病（CLL）]、自身免疫性疾病和多发性硬化症方面疗效显著。近日bioRxiv期刊上发表了一篇综述，报告了5种已获批的BTKi与激酶活性位点的结合都会带来不同的异构变化，从而改变全长BTK（BTKFL）的构象平衡。此外，该研究还解释了在接受不同BTKi治疗的CLL患者中观察到的耐药性突变偏倚，并描述了两种常见耐药性突变的作用机制：BTK T474I和L528W。本文特邀郑州大学第一附属医院张蕾教授针对该文章中关于不同BTKi各自耐药性机制的内容进行了点评，详情如下。

不同BTKi的耐药性机制及其异构效应

目前已获批上市的BTKi包括：伊布替尼、阿可替尼、泽布替尼、Tirabrutinib、Pirtobrutinib和奥布替尼。除Pirtobrutinib（非共价BTK抑制剂）外，其它已获批的BTKi均为共价抑制剂，能不可逆地与激酶活性位点内的BTK C481残基结合。

本研究的研究人员此前已利用核磁共振（NMR）和氢氘交换质谱（HDX-MS）等高分辨率结构生物学技术，证明了部分BTK抑制剂（如伊布替尼）与BTK活性位点结合后会产生意想不到的异构效应，而另一些BTK抑制剂（如Fenebrutinib）则不会。伊布替尼与BTK激酶活性位点结合会导致BTKFL的构象组合向开放构象转变，在开放构象中，调节性SRC同源物（SH3和SH2）结构域从激酶结构域的表面“背面（原文为：back）”释放出来，从而破坏了全长蛋白质的封闭自抑制构象（图1）。药物结合时的异构构象变化已被证明会改变其他系统中蛋白质与配体的相互作用，并对体内功能产生影响。

图片1.png 图1. 基于BTKFL晶体结构的BTKFL自抑制构象

此外，阿可替尼、泽布替尼和Tirabrutinib同样会改变BTKFL的构象组合，在不同程度上破坏SH3和SH2结构域的自抑制构象的稳定性（图2和图3）。与此形成鲜明对比的是，Pirtobrutinib可使BTKFL的封闭自抑制构象趋于稳定。BTKi通过暴露或稳定BTK的调节结构域可改变BTK与体内配体的相互作用。事实上，BTKi在终止Fc受体下游信号与B细胞受体下游信号的效果上存在差异。

图片2.png 图2. 通过HDX-MS评估BTKi对BTKFL的影响

图片3.png 图3. 将每种BTKi引起的HDX-MS变化映射到BTK SH3-SH2-激酶片段（PDB ID：4XI2）的结构上

尽管BTKi在CLL治疗中取得了成功，但BTKi耐药性的产生仍不可避免。患者通常会在开始接受BTKi治疗2年后出现耐药性。对BTKi治疗后复发的CLL患者的分析表明，大多数患者的Btk或BTK底物磷脂酶Cγ2（PLCγ2）发生了突变。有趣的是，Btk发生的特定耐药性突变似乎取决于所使用的特定BTKi。

与阿可替尼、泽布替尼、Tirabrutinib和Pirtobrutinib相比，接受可逆BTK抑制剂Pirtobrutinib治疗的患者并没有出现C481突变。相反，他们出现了其他活性位点突变，包括BTK T474I和L528W。相比之下，≥90%接受伊布替尼和阿可替尼治疗的CLL患者会出现BTK C481突变，但BTK的其他位点如T474和L528很少发生突变（如果有的话）。与之相反的是，在接受泽布替尼和Tirabrutinib治疗的CLL患者中经常发生BTK T474和 L528突变。与C481S相比，BTK T474I和L528W在这些患者中出现的频率几乎相同或更高。此外，在接受泽布替尼治疗的患者中，L528W突变往往与C481S突变同时存在（在不同的等位基因上），而且与C481S相比，L528W突变的等位基因频率更高。

基于此，研究人员探索了阿可替尼、泽布替尼、Tirabrutinib和 Pirtobrutinib对BTKFL构象的影响。发现每种BTKi都会对BTKFL带来独特的变化组合。阿可替尼、泽布替尼和Tirabrutinib破坏了BTKFL的自动抑制构象，与伊布替尼相似，但破坏程度不同。有趣的是，阿可替尼和Tirabrutinib改变了激酶G-helix的动力学，而该区域先前已被定性为PLCγ底物对接位点。另一方面，Pirtobrutinib稳定了BTKFL的自抑制构象。

此外，研究人员还探索了BTKi耐药性突变T474I和L528W的作用机制，发现催化不活跃的BTK L528W突变体能激活SRC激酶HCK，而且这种激活依赖于BTK内的富脯氨酸区。BTK T474I突变破坏了与泽布替尼、Tirabrutinib和Pirtobrutinib的结合，并可能因与这些抑制剂的结合减少而逃避了这些药物的作用。

研究人员还解释了在接受不同共价BTKi治疗的患者中观察到的突变偏倚。C481S耐药突变的发生取决于抑制剂的半衰期，这很可能解释了共价BTK抑制剂中C481S耐药突变在接受Tirabrutinib和泽布替尼（半衰期长）治疗的患者中发生率较低（图4）的原因。

图片4.png 图4.接受不同BTKi治疗的CLL患者中BTK耐药性突变发生率

总之，了解BTKi与BTKFL的相互作用特征有助于更好地解释临床试验结果，也为选择合适的BTKi提供指导意义。此外，了解耐药性突变的作用机制有助于预防或延缓耐药性突变的发生，并在发生耐药性突变时制定合适的临床治疗策略。

大咖点评

张蕾

博士、博士后、主任医师、教授、硕士生导师

郑州大学第一附属医院肿瘤科副主任，淋巴瘤病区主任
河南省淋巴瘤诊疗中心副主任
中国女医师协会临床血液淋巴专业委员会常委
中国老年肿瘤学会淋巴血液分会委员
中国抗癌协会血液病转化医学专业委员会委员
河南省研究型医院学会淋巴瘤专业委员会主任委员
河南省医师协会肿瘤医师分会副会长
河南省抗癌协会肿瘤临床化疗专业委员会副主委
河南省医学会肿瘤医学专科学会淋巴瘤学组副组长
中国肿瘤防治联盟淋巴瘤专业委员会常务委员
河南省抗癌协会老年肿瘤专业委员会常务委员

张蕾教授：共价BTKi依赖于激酶活性位点内的BTK C481。C481S突变阻止了这些BTK抑制剂与BTK的共价结合，并将这些药物的结合模式转换为可逆BTK抑制剂的结合模式。体内研究表明药物浓度会随时间发生变化；BTK抑制剂浓度在药物摄入后迅速达到峰值，然后随着药物被清除（以药物半衰期表示）而下降。因此，共价BTKi在患者体内对BTK C481S蛋白的占有率取决于这些共价BTK抑制剂在一段时间内的可用性。

有趣的是，与泽布替尼和Tirabrutinib相比，伊布替尼和阿可替尼的半衰期较短，表明当BTK抑制剂浓度下降时，BTK C481S突变体很可能未被占据（抑制），从而使BTK C481S突变体摆脱抑制。相反，泽布替尼和Tirabrutinib在患者体内的半衰期较长，这表明BTK C481S突变体可能会被占据（抑制）更长时间。因此，C481S突变作为一种耐药性突变，在接受泽布替尼和Tirabrutinib治疗的患者中并不具有选择性优势，这也可能是与接受伊布替尼和阿可替尼治疗的患者相比，该突变在这些患者中出现频率较低的原因。综上所述，BTK C481S 突变体可在体内低药物浓度下逃避共价抑制，因此预计会在接受半衰期较短的共价BTK抑制剂治疗的患者中出现。

接受Tirabrutinib和Pirtobrutinib治疗的CLL患者中常出现T474I突变。HDX-MS和NMR研究表明，T474I突变会破坏与这两种BTK抑制剂的结合。BTK T474I突变体与Tirabrutinib和Pirtobrutinib的结合减少，同时该突变体保留的部分催化活性，将使BTK T474I突变体逃避抑制作用并维持BCR信号传导。这就为携带该突变的细胞提供了选择性优势。此外NMR结合研究表明，BTK T474I突变不会破坏伊布替尼的结合。这与接受伊布替尼治疗的CLL患者中该突变发生率较低的情况一致。虽然BTK T474I突变似乎确实会破坏与阿可替尼的结合，但T474I突变体（与BTK C481S突变体相比）的活性较低，这可能是阿可替尼治疗患者中BTK C481S突变（与T474I相比）发生率较高的原因。

总体而言，随着更多患者数据的获得，不同BTK抑制剂的耐药性突变模式将变得更加清晰，利用现有BTK抑制剂克服耐药性的策略也将得到进一步改进。正如医学的其它许多领域一样，BTKi的应用前景将受益于个性化医疗的不断发展。

参考文献

Joseph R E, Wales T E, Jayne S, et al. Impact of the clinically approved BTK inhibitors on the conformation of full-length BTK and analysis of the development of BTK resistance mutations in chronic lymphocytic leukemia[J]. bioRxiv, 2023: 2023.12. 18.572223.

责任编辑：Amiee
排版编辑：guangli

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