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第四代EGFR抑制剂将入临床 有望破解肺癌C797S耐药突变

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发表于 2019-7-9 10:36:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
一百年前,肺癌在医学的视野中还是一种罕见病。一百年后,非小细胞肺癌已跃居为全球多地发病率、死亡率最高的恶性肿瘤。表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)基因突变型患者,在非小细胞肺癌人群中占比极高(20-40%),因此每一代EGFR靶向抑制剂推向临床和市场,都是世人翘首期盼的重磅突破。第三代EGFR抑制剂问世后,终于从根本解决了EGFR-T790M耐药突变问题;然而如何应对与第三代药物相伴的C797S耐药突变,这个答案却令产业界求索多年。

本月,正大天晴在研新药TQB3804在中国即将率先步入1期临床试验,它不仅能克服第三代抑制剂耐药后产生的两大类常见三重突变,更能抑制EGFR野生突变和前二代靶向药物引发的T790M突变。该药物由药明康德国内新药研发服务部(DDSU)提供一体化新药研发服务,从药物发现至IND审评历时整整四年,有望成为破解C797S耐药突变的第四代EGFR靶向抑制剂。

▲科学家已研发多类EGFR激动剂与抑制剂(图片来源:《自然》杂志)

发现EGFR原癌基因:“美丽因子”的附加题

EGFR蛋白的发现始于70年代。对于诺奖学者Stanley Cohen教授而言,这是一道充满惊喜与意外的附加题,以至于他在耄耋之年常常感叹:“我不曾想到EGFR蛋白的科研发现,在日后会开启肺癌精准治疗的大幕。而这一发现,只是缘起于实验小鼠提前睁开的双眸,缘起于我对幼雏孵化机制的好奇。”

从年少时起,他便对胚胎发育的奥妙异常着迷:“光秃秃的鸡蛋壳背后,究竟蕴藏着怎样神奇的力量,可以孕育出五脏俱全的小生命?”这位成长于二战时代的纽约少年,在大学毕业后找到了职业生涯的最佳拍档——意大利女科学家Rita Montalcini教授。在探寻细胞生长分化机制的进程中,二人发现了人类医学史上首个确认的生长因子——神经生长因子(nerve growth factor)。这个发现令二人多年后荣膺诺奖;而Cohen教授的第二个重磅研究突破的灵感,也源自这个发现的相关实验。

▲Rita Montalcini(左)与Stanley Cohen(右)于1986年获得诺贝尔生理学或医学奖(图片来源:nobelpriz.org)

早在纯化神经生长因子的过程中,Cohen教授已经隐约从小鼠唾液腺的分泌物中,发现了第二种神奇因子的端倪:他猜测一种热稳定性多肽物质,能让新生小鼠提前睁开双眼、长出乳牙。通过反复实验,他与团队终于证实了表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)的存在,并将之戏称为“乳牙-眼睑因子”。因为对皮损和粘膜溃疡有强大组织修复功能,EGF也被不少人誉为“美丽因子”。通过后续实验,Cohen教授团队更发现了与EGF结合的巨大跨膜糖基受体——具有酪氨酸激酶活性的EGFR。

至此,“美丽因子”与其受体的发现之旅,将迎来峰回路转、惊艳世人的续篇。1984年EGFR基因被确认与HER/erbB原癌基因家族高度同源,而这一发现则是肺癌精准治疗的起点:EGFR受体激活后会发生二聚化,并启动RAS-RAF-MEK-MAPK、PI3K-PTEN-AKT、STAT多种重要信号通路,与肿瘤发生发展密切相关。最初,科学家只发现非小细胞肺癌细胞EGFR蛋白表达远高于正常癌旁组织,并基于这一片面认识开始设计酪氨酸激酶抑制剂,第一代EGFR靶向抑制剂研发由此起步,且终于本世纪初横空出世。从上世纪60年代传统化疗方式诞生至此,患者中位生存期从4个月提升到40个月以上;而这一指数级突破的实现,整整跨越了将近半个世纪的时光!

▲EGFR蛋白结构(图片来源:Boghog [Public domain])

耐药突变如影随形,三突变抑制剂脱颖而出

第一代EGFR靶向抑制剂上市后不久,便有科学家发现亚洲患者的药物响应率远超西方患者。之后通过一系列全球范围的基因筛查和具有里程碑意义的IPASS临床研究,人们终于确认:EGFR基因突变(而非单纯的EGFR表达量)才是非小细胞肺癌靶向治疗的根本依据。相关数据还显示:EGFR突变在西方患者中占比不超过20%,而在亚洲可高达40%以上;野生突变集中于18-21外显子酪氨酸激酶结构域,高频突变为Del19、L858R,低频突变包括G719X、E709X、Del18等。然而基因突变谜底揭开的同时,靶向抑制剂导致的EGFR基因耐药突变,也如影随形地相伴而来。

正大天晴研究院院长张喜全博士表示:“第一、二代抑制剂可应对Del19、L858R等野生突变,但会产生EGFR-T790M耐药突变;直至第三代药物才能克服该突变。但从临床试验阶段开始,人们便发现并逐渐阐明第三代药物的耐药机制:包括C797S主要突变、C-MET扩增、HER2扩增等旁路突变,以及组织学转化等。”其中,C797S位于EGFR基因第20号外显子编码的酪氨酸激酶结构域,是EGFR蛋白与ATP竞争性靶向抑制剂结合的关键位点。C797S突变体现为半胱氨酸残基错义突变成丝氨酸,这一突变破坏了EGFR蛋白与第三代靶向药物结合,从而无法阻止EGFR蛋白与ATP结合及下游信号通路的活化。

在服用第三代EGFR靶向抑制剂患者人群当中,20-40%会产生Del19/T790M/C797S或L858R/T790M/C797S三突变。而目前有不少在研新药虽然聚焦C797S耐药突变,但体内、体外药效仍有不明确之处,或需要与抗体药物等其他疗法联用才能抑制肿瘤;且主要针对L858R/T790M/C797S三突变,对于Del19/T790M/C797S三突变则效果不佳;或主要聚焦于C-MET、HER2突变,以C797S耐药突变为旁路靶点。药明康德科研总裁陈曙辉博士表示:“通过多种EGFR-C797S突变细胞株实验,以及CDX(人源肿瘤细胞系异种移植)/PDX(人源肿瘤组织来源移植瘤)动物模型实验,TQB3804显示出良好的体外酶活性、抗增殖作用、体内疗效,有望解决两大类EGFR基因三重突变问题。”

该药物研发过程经历了数轮小分子活性筛选策略。张喜全博士与药明康德DDSU副总裁丁照中博士表示:“我们首先基于第三代EGFR不可逆抑制剂进行化学修饰,试图捕捉激酶区C797S突变位点的丝氨酸羟基;之后还利用计算机辅助设计,构建全新非共价键抑制剂结构模型并合成优化,但相关化合物在体外酶水平、细胞水平、动物体内药效评估中活性较弱,且显示一定细胞毒性和脱靶风险。之后我们不断扩大筛选范围,依靠DDSU丰富的激酶聚焦化合物库、药明康德生物部建立的磷酸化筛选平台,以及免疫与肿瘤部的分子、细胞、体内一体化靶标验证平台,终于发现了合格的先导化合物,并优化为TQB3804临床化合物。”

▲C797S耐药突变蛋白共晶结构(图片来源:Cancer Discovery)

未来靶向抑制剂畅想:古老蛋白结构域玄机无限

由于EGFR基因突变患者使用PD-1/PD-L1单抗药物响应率较低,因此在可预见的未来,小分子靶向抑制剂仍是此类患者最主要的用药选择。在近期召开的美国临床肿瘤学会(ASCO)年会上,由第一三共研发、靶向HER3的抗体偶联药物U3-1402,对于前三代EGFR抑制剂耐药突变,也显示出一定的肿瘤抑制效果和良好安全性。

针对最新的临床试验数据,张喜全博士认为:“这更说明下一代肺癌靶向抑制剂的研发方向,可以结合主路突变与旁路突变的耐药机制,开发包括EGFR、C-MET、ALK、HER、KRAS等在内的多靶点抑制剂。而对于特异性EGFR抑制剂的开发方向,现有上市及在研药物皆靶向EGFR基因高频突变位点,期待日后还会有更多低频、罕见突变位点,成为下一代药物的研发方向,更期待多突变抑制剂的靶点范围和研发管线数量不断扩大。”放眼诸多肺癌药物靶点,药明康德DDSU副总裁陈誌中博士认为:“EGFR基因突变是肺癌精准治疗的研究起点,抑制剂数量和管线矩阵也相对丰富。我们希望未来科学家们以EGFR基因的野生、耐药突变体系为研究样本,推进更多针对其他靶点的新药问世,并开拓小分子药物与抗体、核酸药物或其他前沿疗法联用的新空间。”

事实上,EGF家族蛋白一级结构域中包含着一个非常古老的母核分子:6个半胱氨酸残基通过3对二硫键,组成了3个内环形分子结构。不少识别、传递细胞间信息的其他蛋白质分子,也存在着类似EGF母核分子的结构域,比如凝血因子、胞外基质组分、Notch蛋白等等。目前科学家已经探明EGF-EGFR结合后,会触发RAS信号转导以及刺激细胞增殖的通路;然而在包含EGF结构域的浩繁蛋白矩阵中,是否也蕴藏着抑制甚至终止细胞增长的其他转导通路,从而为人类抗击癌症的征途带来更多希望与选择?我们拭目以待。
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