臨床核准 BTK 抑制劑對全長 BTK 構象的影響，以及慢性淋巴細胞白血病中 BTK 抗藥性突變發展的分析

核心概念

本文探討了不同臨床核准 BTK 抑制劑對全長 BTK 構象的影響，以及這些差異如何導致慢性淋巴細胞白血病 (CLL) 患者產生不同的 BTK 抗藥性突變。

要約

論文資訊

Joseph, R.E., et al. (2020). 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. eLife, 9. https://doi.org/10.7554/eLife.60470

研究目標

本研究旨在探討不同臨床核准 BTK 抑制劑對全長 BTK 構象的影響，並分析這些差異如何導致慢性淋巴細胞白血病 (CLL) 患者產生不同的 BTK 抗藥性突變，特別是 T474I 和 L528W 突變。

研究方法

• 核磁共振 (NMR) 和氫氘交換質譜法 (HDX-MS) 用於分析不同 BTK 抑制劑與全長 BTK 結合後的構象變化。
• 體外激酶活性測定用於評估 BTK T474I 和 L528W 突變對 BTK 激酶活性的影響。
• Western blot 分析用於檢測 BTK L528W 突變對 SRC 激酶 HCK 活化的影響。
• 熱穩定性分析用於比較 BTK L528W 突變體和野生型 BTK 的穩定性。

主要發現

• 與伊布替尼類似，阿卡替尼、澤布替尼和替拉替尼會破壞全長 BTK 的自抑制構象，但程度不同。
• 皮爾托替尼則穩定全長 BTK 的緊湊自抑制構象。
• BTK T474I 突變降低了對澤布替尼、替拉替尼和皮爾托替尼的結合，從而產生抗藥性。
• BTK L528W 突變體雖然缺乏催化活性，但可以通過其脯氨酸富集區與 HCK 相互作用並激活 HCK，從而傳遞 BCR 信號。
• BTK L528W 突變體比野生型 BTK 更穩定，這可能導致體內蛋白質水平升高，從而促進與 HCK 的相互作用。

主要結論

不同的 BTK 抑制劑對全長 BTK 構象產生不同的影響，這可能導致 CLL 患者產生不同的 BTK 抗藥性突變。 了解這些差異對於選擇合適的 BTK 抑制劑治療方案以及開發克服抗藥性的策略至關重要。

研究意義

本研究揭示了不同 BTK 抑制劑與 BTK 相互作用的分子機制，以及 CLL 患者產生抗藥性的原因，為開發更有效的治療策略提供了重要依據。

研究限制和未來方向

• 未來需要進一步研究不同 BTK 抑制劑對其他 BTK 抗藥性突變的影響。
• 開發針對特定 BTK 抗藥性突變的新型 BTK 抑制劑或聯合治療方案至關重要。

統計

與伊布替尼和阿卡替尼相比，接受澤布替尼和替拉替尼治療的 CLL 患者中，C481S 抗藥性突變的發生率較低。
替拉替尼和澤布替尼的半衰期比伊布替尼和阿卡替尼長。
在接受澤布替尼和替拉替尼治療的 CLL 患者中，BTK T474I 和 L528W 突變的發生率與 C481S 突變相當或更高。
BTK L528W 突變體的熔解溫度 (Tm) 比野生型 BTK 高 1 度。

引用

"The large number of available inhibitors for the BTK target creates challenges in choosing the most appropriate BTKi for treatment."
"The specific resistance mutations that develop in Btk seem to be dependent on the specific BTKi used."
"Each BTK inhibitor causes unique changes in the overall conformation of full-length BTK that is not readily predicted from crystal structures."
"The BTK L528W mutant is more stable than the WT protein."
"Characterization of the interaction of BTKi with full-length BTK allows us to better interpret clinical trial results and will help guide the choice of BTKi to be used for treatment."

抽出されたキーインサイト

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

by Joseph,R. E.... 場所 www.biorxiv.org 12-18-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.12.18.572223v2

深掘り質問

除了 BTK 抑制劑，還有哪些潛在的治療策略可以應用於治療產生 BTK 抗藥性的 CLL 患者？

除了 BTK 抑制劑外，還有其他治療策略可以應用於治療產生 BTK 抗藥性的慢性淋巴細胞白血病 (CLL) 患者：
1. 使用其他靶向藥物：

BCL-2 抑制劑： 例如 Venetoclax (維奈托克)，可以抑制 BCL-2 蛋白質，該蛋白質可以阻止癌細胞凋亡。 Venetoclax 可以單獨使用，也可以與其他藥物聯合使用，例如與 BTK 抑制劑聯合使用。
PI3K 抑制劑： 例如 Idelalisib (依魯替尼)，可以抑制 PI3K 訊息傳遞途徑，該途徑參與細胞生長和存活。
SYK 抑制劑： SYK 位於 BCR 訊息傳遞途徑中 BTK 的下游，抑制 SYK 可以阻斷 BCR 訊息傳遞。
共價不可逆 BTK 抑制劑： 針對產生 C481 突變的患者，可以使用共價不可逆 BTK 抑制劑，例如 Acalabrutinib 或 Zanubrutinib。
2. 化學療法： 傳統化療藥物，例如氟達拉濱 (Fludarabine)、環磷醯胺 (Cyclophosphamide) 和利妥昔單抗 (Rituximab) (FCR 方案)，仍然可以用於治療產生 BTK 抗藥性的 CLL 患者。
3. 免疫療法：

單株抗體： 例如 Alemtuzumab (阿侖單抗) 和 Ofatumumab (奧法木單抗)，可以靶向癌細胞上的特定蛋白質，並觸發免疫系統攻擊癌細胞。
CAR-T 細胞療法： 這是一種過繼性細胞療法，其中患者自身的 T 細胞經過基因改造以表達嵌合抗原受體 (CAR)，該受體可以識別和殺死癌細胞。
4. 異基因造血幹細胞移植： 對於適合的患者，異基因造血幹細胞移植可以提供治癒的機會。
5. 開發新的 BTK 抑制劑： 研究人員正在積極開發新的 BTK 抑制劑，這些抑制劑可以克服現有抑制劑的抗藥性機制。
治療策略的選擇將取決於多種因素，包括患者的具體突變、疾病的階段和總體健康狀況。

是否所有類型的癌症都存在類似於 BTK 的激酶，可以作為藥物靶點，並且可能產生抗藥性？

是的，幾乎所有類型的癌症都存在類似於 BTK 的激酶，它們可以作為藥物靶點，並且可能產生抗藥性。激酶在細胞生長、增殖、分化和存活等許多細胞過程中發揮著至關重要的作用。

激酶在癌症中的作用： 在許多癌症中，激酶會因為基因突變、過度表達或異常活化而失調，從而導致細胞生長和增殖不受控制。因此，激酶已成為癌症治療的重要藥物靶點。

激酶抑制劑的抗藥性： 然而，與其他靶向治療一樣，癌細胞可以通過多種機制對激酶抑制劑產生抗藥性，包括：

靶點突變： 癌細胞可以在激酶基因中獲得突變，從而改變藥物結合位點或激酶的構象，從而降低藥物的結合親和力或抑制效力。
訊息傳遞途徑的活化： 癌細胞可以活化替代的訊息傳遞途徑，以繞過被抑制的激酶，從而維持細胞生長和存活。
藥物外排泵的過度表達： 癌細胞可以過度表達藥物外排泵，例如 P-醣蛋白 (P-gp)，從而將藥物從細胞中泵出，降低細胞內藥物濃度。
腫瘤微環境的影響： 腫瘤微環境中的細胞和因子可以保護癌細胞免受藥物的攻擊，並促進抗藥性的產生。

克服抗藥性的策略： 為了克服激酶抑制劑的抗藥性，研究人員正在開發新的策略，包括：

開發下一代激酶抑制劑： 這些抑制劑可以靶向抗藥性突變或結合激酶的不同位點。
聯合治療： 將激酶抑制劑與其他靶向藥物或化療藥物聯合使用，可以更有效地殺死癌細胞，並延緩或防止抗藥性的產生。
個人化醫療： 通過基因檢測和其他生物標記物分析，可以識別具有特定激酶突變或訊息傳遞途徑活化的患者，並針對性地給予相應的治療方案。
總之，激酶是癌症治療的重要藥物靶點，但癌細胞可以通過多種機制對激酶抑制劑產生抗藥性。克服抗藥性需要開發新的治療策略，例如下一代激酶抑制劑、聯合治療和個人化醫療。

如果可以設計出與任何目標蛋白質結合並抑制其功能的藥物，那麼藥物研發的未來將會如何？

如果我們可以設計出與任何目標蛋白質結合並抑制其功能的藥物，那麼藥物研發的未來將會發生革命性的變化：
1. 疾病治療的範疇將大大擴展：

目前，許多疾病，特別是那些由蛋白質功能異常引起的疾病，缺乏有效的治療方法。如果我們可以針對任何蛋白質設計藥物，我們將能夠治療更多種類的疾病，包括癌症、遺傳性疾病、神經退化性疾病、自身免疫性疾病和傳染病。
2. 藥物研發的效率將顯著提高：

傳統的藥物研發過程漫長、昂貴且失敗率高。如果我們可以理性地設計藥物，我們將能夠縮短研發時間、降低成本並提高成功率。
3. 個性化醫療將成為現實：

通過針對患者特異性基因突變或蛋白質表達模式設計藥物，我們可以實現個性化醫療，為每位患者提供最有效的治療方案。
4. 新的治療模式將不斷湧現：

例如，我們可以設計出可以穿過血腦屏障的藥物，用於治療神經退化性疾病；我們也可以設計出可以靶向特定細胞或組織的藥物，以減少副作用。
然而，實現這一目標也面臨著巨大的挑戰：

蛋白質結構的複雜性： 蛋白質具有複雜的三維結構，設計出可以與特定蛋白質結合並抑制其功能的藥物並不容易。
脫靶效應： 即使我們可以設計出高度特異性的藥物，也難以完全避免脫靶效應，即藥物與非目標蛋白質結合並產生副作用。
藥物遞送： 將藥物遞送至目標細胞或組織仍然是一個挑戰，特別是對於那些位於細胞內或血腦屏障後面的蛋白質。
儘管面臨挑戰，但設計出可以與任何目標蛋白質結合並抑制其功能的藥物的前景仍然令人興奮。隨著科學技術的進步，我們有理由相信，這一目標在未來終將實現，並為人類健康帶來巨大的福祉。