医学前沿
2019年09月号

自噬抑制剂抗癌正卷土重来

作者:刘亚青

目前,学术界的主要兴趣仍然集中在重新定位抗疟药物氯喹及其衍生物上。氯喹及其衍生物是自噬的间接抑制剂,价格低廉、安全、易于临床试验。

以细胞的循环过程——自噬为目标来治疗癌症的想法正在卷土重来。在大多数大型制药公司放弃将其用于治疗肿瘤的多年之后,一些学术团体和新兴公司已开始将注意力重新放在自噬抑制上。

目前,学术界的主要兴趣仍然集中在重新定位抗疟药物氯喹及其衍生物上。氯喹及其衍生物是自噬的间接抑制剂,价格低廉、安全、易于临床试验。病例研究表明,当这些药物以正确的组合给予正确的患者时,即使在面对耐药性或靶向癌症驱动因子的治疗失败时,也能产生显著的反应。
例如,五年前,科罗拉多丹佛大学的Jean-Mulcahy Levy和Andrew Thorburn领导的一个研究小组在《癌症发现》一书中描述了这样的病例:一个患有BRAF突变型脑癌的少女,利用常规抗BRAF治疗取得了效果,随后在联合氯喹治疗2.5年后,脑癌消退了。今年3月,犹他大学亨茨曼癌症研究所的癌症生物学家Martin McMahon及其同事在《自然•医学》杂志上报道了一名胰腺癌患者击退癌症的案例:该男子68岁,患有KRAS突变型胰腺癌,他已经用尽了所有已获批上市的治疗方案,但都没有效果,但随后用羟氯喹和一种MEK靶向抑制剂治疗时有了反应,这可能是由于部分KRAS介导了MAPK级联反应。

McMahon说:“在许多不同的疾病中,抑制自噬都可能会增强靶向MAPK通路治疗的反应或减少耐药。”

目前已有数十个小型试验继续评估在其他抗癌药物基础上加用羟氯喹的益处。

然而,羟氯喹只提供有限的自噬调节。 “自噬抑制剂是一个相当宽泛的定义,”北卡罗来纳大学的Channing Der说,他和McMahon在《自然•医学》上共同发表了一篇论文,该论文利用小鼠和细胞模型来探索为什么针对自噬和MAPK信号的双重靶向会给临床带来希望。“羟氯喹是溶酶体抑制剂,” Der说,它阻止了自噬的最后一步,自噬体是吞噬细胞碎片的关键细胞器,它与溶酶体(一种废物处理囊)融合,降解不需要的物质。

因此,包括Vescor Therapeutics、Deciphera Pharmaceuticals和Sprint Bioscience在内的少数几家公司正在寻找更多针对自噬途径的靶向抑制剂。纽约大学放射肿瘤学家Alec Kimmelman表示:“(阻断自噬)在临床上重新燃起了人们的兴趣。“他去年与人共同创立了Vescor,以开发下一代自噬抑制剂。

重新利用的想法

Victor Bedoya在1970年首次在实验室证明氯喹可以抑制肿瘤细胞的生长。之后花了30年时间,研究人员才从机理上证明抗疟药物实际上影响自噬通量,而自噬相关蛋白可以调节肿瘤的发展。

到2000年,学术界一直在努力阐明自噬在癌症中所起的作用,发现代谢过程既能抑制新肿瘤的形成,又能促进已形成的肿瘤生长。这些发现导致了数十项试验,将氯喹或羟氯喹与放疗、化疗药物和靶向抗癌药物联合,用于难治性皮肤、大脑、血液和其他癌症患者。

不过,Thorburn说,第一波试验的存活率基本上都极低。尽管如此,肿瘤学家仍然很兴奋,尤其是看到在RAS驱动的癌症中(占癌症的30%以上)使用自噬抑制剂的机会。因为Kimmelman和新泽西罗格斯癌症研究所的Eileen White分别开展的研究表明:自噬抑制可以限制这些癌症的生长。

然而,科学家们却难以复制与RAS相关的发现。辉瑞肿瘤学研究部门的高级首席科学家Christina Eng说:尽管在细胞培养和异种移植小鼠模型中研究了几种不同的肿瘤系,但是从来没有重现那些最初的发现。在她的团队看来,敲除自噬不会影响KRAS驱动的细胞系的增殖,也不会使细胞对几种抗癌药物敏感。此外,诺华的研究人员在他们自己的几十个细胞系中也得出了几乎相同的结论。

这两家公司在2014年的Keystone自噬会议上公布了他们的研究结果,并在次年的《PNAS》上共同报告了他们的阴性结果。辉瑞很快放弃了寻找自噬小分子抑制剂的计划。其他公司如诺华关闭了VPS34抑制剂计划、赛诺菲关闭了VPS34抑制剂SAR405、千禧制药放弃了ATG7小分子调节剂。

诺华制药的药物研发负责人Leon Murphy认为开发一种既安全又对肿瘤有强大疗效的自噬抑制剂是非常困难的。

然而,2019年早些时候发表在《Nature Medicine》和《PNAS》两篇论文中的新数据似乎驳斥了这一观点。当三个独立的研究组将自噬阻滞剂和MAPK级联抑制剂结合在一起使用时,它们能够抑制不同肿瘤细胞系的生长,而之前诺华和辉瑞的科学家并没有对此进行过评估。

备胎体系

Der团队的研究结果解释了这种现象。肿瘤通过增强自噬活性来补偿由MAPK抑制带来的糖酵解抑制和线粒体功能障碍。因此,自噬可以被视为癌症的备用能源,Der解释说。而像羟氯喹这样的药物的加入破坏了这种适应性反应,导致肿瘤细胞死亡。

亨茨曼癌症研究所(Huntsman cancer Institute)的科学家Conan Kinsey用羟氯喹和诺华的MEK抑制剂曲米替尼(trametinib)治疗胰腺癌患者,被治疗的男子肿瘤缩小了约50%,他在接受治疗后又活了7个月。相比于之前可能只剩大约一个月的生命,这是一个相当显著的增长,并且患者的生活质量很好。

值得注意的是,越来越多的证据表明,自噬抑制还可通过对肿瘤微环境和宿主免疫的影响来限制癌症的生长。例如,去年,Douglas Green和他在圣犹达儿童研究医院的同事在细胞中发现,在肿瘤微环境中发现的髓细胞,依赖自噬来阻断附近抗癌T细胞的活性。

因此,一些自噬专家现在质疑诺华和辉瑞依靠细胞系和免疫缺陷小鼠模型得出的阴性结果的相关性。“研究在培养皿中生长的细胞并不合适,” Vescor公司的联合创始人White强调,有必要研究具有完整免疫系统的基因工程小鼠模型的自噬反应,因为免疫系统可能影响代谢健康。“自噬的核心功能与新陈代谢有关,”她说,“因此,我们必须在生理相关的环境中研究它。”

诺华和辉瑞2014年PNAS论文相关的新闻稿称,两家制药公司联合起来“颠覆肿瘤学教条”。 Martin McMahon说,“这完全误导了这一领域”,那篇论文称在小鼠胰腺癌模型中显示自噬抑制可以促进肿瘤生长——这一结论后来受到质疑,因为小鼠模型不能准确反映人类状况。  
事事起伏,现在,Sprint Bioscience的运营主管Jessica Martinsson表示:“我们看到了与几年前完全不同的兴趣。”Sprint Bioscience正在开发VPS34抑制剂。

新的兴趣

尽管Sprint公司最初探索了将自噬阻滞剂与激酶抑制剂舒尼替尼(sunitinib)等靶向药物疗法结合应用于临床的想法,但该公司将其归类为能够提高免疫疗法一类。Martinsson说:“我们现在有(未公布的)数据显示,自噬是一种关键的免疫逃逸机制。”该公司的VPS34抑制剂似乎能促进肿瘤微环境的炎症反应,以增强免疫监视。她说:“我们基本上是在使冷肿瘤变热,”她希望这种药物能在2020年首次进入人体试验。

除了VPS34在自噬中的关键作用外,该酶还具有囊泡和内吞转运的功能,这促使许多研究人员对其作为药物靶点的安全性表示担忧。因此,其他科学家正致力于寻找另一种酶的抑制剂:ULK1,一种有助于调节自噬体生物发生的蛋白激酶。“从药理学的角度来看,这是最有吸引力的靶点,”索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的癌症代谢研究员Reuben Shaw说,他和同事们发现了一种ULK1抑制剂。

美国国家癌症研究所(NCI)的罗吉(Ji Luo)表示:“自噬途径具有高度的可成药性,该途径有多个可成药的靶点。”罗吉最近在PNAS上发表了一篇论文,内容是在RAS突变的癌细胞系中共同靶向RAF和自噬,这篇论文同样让人们对这一领域重新产生了兴趣。

然而,与直觉相反,在某些肿瘤微环境中,激活而不是抑制自噬有时可能更可取。例如,研究人员已经证明,癌细胞的自噬可以提高肿瘤的免疫原性,增强免疫原性抗癌药物的治疗潜力。最近有报道称,自噬诱导药物可以像靶向治疗HER2一样抑制HER2阳性乳腺癌的生长。

“强抑制或强诱导(自噬)都可能导致癌细胞死亡,”百能制药(Ability Pharma)生物研究主管Hector Perez-Montoyo表示这是两种截然相反的策略,但最终它们实现了相同的目标。“Ability正在开发一种II期候选药物,该药物被认为可以间接促进自噬介导的癌细胞死亡。”

大有希望

目前,很多临床研究人员还在继续研究各种形式的氯喹。舍布鲁克大学(University of Sherbrooke)的自噬研究人员Steve Jean警告称,这种药物“非常缺乏特异性”。但至少有六项早期试验仍在进行中,或计划将MEK抑制剂和羟氯喹联合应用于携带MAPK突变的大脑、胰腺和皮肤肿瘤的患者。

例如,宾夕法尼亚大学肿瘤学家Ravi Amaravadi正在进行一项单臂皮肤癌研究,评估曲米替尼加BRAF抑制剂达拉法尼联合羟氯喹治疗BRAF突变型黑色素瘤的效果。到目前为止,21名患者中有19名对治疗做出了反应。

“这表明,这种方案有希望阻止自噬,” Ravi Amaravadi谈到他未发表的研究结果时说。他现在正计划进行一项后续的随机II期研究,以确定三药联合在统计上是否优于标准组合。

Amaravadi还与Pinpoint Therapeutics公司合作,目的是发现氯喹的衍生物,以进一步推动该领域的发展。2019年早些时候,他与同事在《Cancer Discovery》杂志上报道说,其中一种叫做DC661的化合物比羟氯喹更能阻止自噬。他说:“这对提高疗效和降低脱靶毒性非常重要。”

多年来,Amaravadi一直从事癌症患者自噬抑制的研究。他表示,该领域正在“复苏”,“这是一个激动人心的时刻”。

(编译:刘亚青)

参考文献:Nature Reviews Drug Discovery 2019;18:408-410

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