慢性粒細胞白血病

1、一、什么是慢性粒細胞白血??？ 慢性骨髓性白血?。╟hronic myelogenous (or myeloid) leukemia (CML)），又稱為慢性粒細胞白血病（chronic granulocytic leukemia (CGL)），是一種造血干細胞克隆增生性疾病。臨床上根據其癥狀可分為慢性期、加速期和急變期。其特點為由于骨髓干細胞失常而導致的，髓細胞的加速且失控地增長，以及髓細胞在血液中的過度積累。其主要臨床表現為粒細胞（嗜中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞）及其前體過量。 慢性粒細胞白血病在所有年齡階段都有發(fā)生，但在2050歲人群中發(fā)病率較高。其年發(fā)病率為

2、0.10.2%，男性發(fā)病率略高于女性，占成年白血病患者的1520%。我國每年新增病例高達30000例。使用傳統(tǒng)治療，病人患病后11.5年內由慢性期進入加速期，36個月后，進入急變期并死亡，另外有2025%的病人不經過加速期而直接進入急變期。病人平均存活時間為三年，少于20%的病人能存活五年以上。 二、Bcr-Abl癌基因是慢性粒細胞白血病的元兇 慢性粒細胞白血病的發(fā)病機制是9號染色體長臂與22號染色體長臂的異位。臨床上以費城染色體，即由于染色體異位而異常短小的9號染色體，為特征。由于此種異位，Bcr基因與Abl基因并置在一條染色體上形成Bcr-Abl（Breakpoint

3、cluster region-Abelson leukemia）癌基因，其編碼產生了致癌的Bcr-Abl融合蛋白。這種Bcr-Abl融合蛋白是一種構成性激活的酪氨酸激酶，能導致細胞癌變。而Bcr-Abl激酶也成為了治療慢性粒細胞白血病小分子藥物的主要靶點，通過抑制其活性，可達到控制及改善慢性粒細胞白血病的目的。 三、人類發(fā)明治療慢性粒細胞白血病藥物的過程 由于只作用于Bcr-Abl相關蛋白，Bcr-Abl激酶抑制劑以其療效顯著，副作用小的優(yōu)點，成為慢性粒細胞性白血病的主要治療手段。目前已有伊馬替尼、尼羅替尼、達沙替尼、博舒替尼和普納替尼等五種Bcr-Abl激酶抑制劑上市。然

4、而，隨著臨床應用的增加，部分患者對伊馬替尼產生了耐藥性。伊馬替尼耐藥的產生主要與BCR-Abl激酶的突變有關，目前已證實的BCR-Abl突變有15種，包括Y253H、E255V、F359V、T315I等在內，其中T315I在突變中占的比重最大，達20%的耐藥程度，且耐藥程度最高。隨后開發(fā)的一系列藥物如博舒替尼、巴菲替尼、塞卡替尼等也都對該突變束手無策。更糟糕的是，如果患者反復使用達沙替尼和尼羅替尼等二代激酶抑制劑（TKI），T315I突變的比例會進一步增加。因此，開發(fā)針對T315I突變有效的TKI已迫在眉睫，為克服耐藥性以及毒副作用問題，多種新型Bcr-Abl選擇性抑制劑正在開發(fā)中。 

5、;本報告所依托的課題就是通過分析已上市的以及開發(fā)中的Bcr-Abl抑制劑的化學結構及其與蛋白的結合模式，通過生物電子等排，計算機輔助藥物設計等合理設計方法，設計并合成一系列新型抗T315I突變的Bcr-Abl抑制劑，并與生物學家和藥理學家合作，進行結構優(yōu)化，構效關系研究，以及藥理、藥代性質等成藥性評價。 1.已上市的治療CML的小分子靶向藥物 1.1伊馬替尼（Imatinib，Glivec®，STI571） 伊馬替尼（商品名：格列衛(wèi)，化合物名：STI571）是由瑞士諾華公司研發(fā)的第一個被批準上市的選擇性酪氨酸激酶小分子抑制劑。伊馬替尼通過競爭性地抑制AT

6、P與Bcr-Abl激酶的結合，阻止Bcr-Abl激酶磷酸化激活，從而抑制CML癌細胞的增殖，并誘導其凋亡。由于伊馬替尼靶向CML癌細胞特有的Bcr-Abl激酶，療效顯著，副作用小。臨床研究表明，伊馬替尼能使95%的慢性期病人，53%的加速期病人以及15%的急變期病人得到完全血液學緩解。于2001年5月，獲美國FDA加速審批通過上市。上市后作為治療CML的一線藥物應用于臨床，用藥病人平均5年生存率達88.7%。伊馬替尼的成功證明了采用合理藥物設計，分子靶向的，治療特定疾?。ㄌ貏e是癌癥）的藥物開發(fā)策略是切實可行的。為藥物研發(fā)提高療效，降低副作用指明了方向。 然而，隨著伊馬替尼在臨床上的廣

7、泛應用，耐藥性問題日益凸顯：部分CML病人對伊馬替尼天然耐受；另一部分病人在用藥一段時間后，產生獲得性耐藥。在伊馬替尼用藥42個月后，16%的慢性期病人、大部分加速期和急變期病人產生耐藥而復發(fā)。耐藥的主要原因是Bcr-Abl激酶的突變所導致的ATP口袋形狀及電性的改變阻礙了伊馬替尼的結合。目前已發(fā)現的Bcr-Abl激酶點突變達一百多種，其中T315I突變在突變中占的比重最大。 1.2尼羅替尼（Nilotinib，Tasigna®，AMN107） 尼羅替尼是瑞士諾華公司為克服伊馬替尼耐藥問題所開發(fā)的第二代酪氨酸激酶抑制劑。于2007年被FDA批準作為CML二線治療藥

8、物上市，用于治療伊馬替尼耐藥或不耐受的費城染色體陽性CML。在2010年6月被批準作為一線藥物，用于治療新發(fā)病例。對于野生型Bcr-Abl，尼羅替尼表現出比伊馬替尼強20倍的細胞抑制活性，而且尼羅替尼對于大部分的伊馬替尼耐藥突變型有抑制作用。然而，對主要突變T315I尼羅替尼無顯著抑制作用。  1.3達沙替尼（Dasatinib，Sprycel®，BMS-354825） 達沙替尼是美國百時美施貴寶公司開發(fā)的Src/Abl雙靶點抑制劑。與伊馬替尼和達沙替尼只抑制非活化態(tài)（DFG-out）Bcr-Abl激酶不同，達沙替尼不僅能抑制非活化態(tài)激酶，而且能抑制活化態(tài)（DFG

9、-in）激酶。其對野生型Bcr-Abl激酶的抑制活性是伊馬替尼的325倍和尼羅替尼的16倍，且對除T315I外的大部分突變保持抑制作用。2006年，FDA批準達沙替尼作為二線藥物上市，治療對于伊馬替尼耐藥或不耐受的CML病例。2010年10月，經FDA批準成為治療CML的一線藥物。 1.4博舒替尼（Bosutinib，Bosulif®，SKI-606） 博舒替尼是Bcr-Abl/Src/Stat-5抑制劑，2011年由輝瑞公司在歐洲上市，用于治療慢性期CML。在臨床試驗中，用藥24周，有31%的病人獲得主要細胞學緩解。平均用藥24.2個月后，86%的病人獲得完全血

10、液學緩解， 53%的病人獲得主要細胞學緩解（其中41%獲得完全細胞學緩解）。用藥兩年，有79%的病人無病情惡化，92%的病人存活。博舒替尼對大部分的Bcr-Abl突變型有效，但對T315I無效。2012年，美國FDA批準了該藥的上市，作為二線藥物用于治療其他抑制劑耐藥或不耐受的慢性期、加速期及急變期的費城染色體陽性CML。 1.5普納替尼（Ponatinib，Iclusig®，AP24534） 基于良好的ADME性質以及臨床試驗數據，普納替尼已作為抗耐藥Bcr-Abl抑制劑，于2012年12月，獲FDA加速審批上市，用于治療耐藥或不耐受的CML和費城染色體陽性急性

11、淋巴細胞白血?。≒h+ ALL）。普納替尼是目前上市藥物中唯一能抑制Bcr-Abl T315I突變型的抑制劑。 2.抗T315I突變類的CML治療藥物研究 2.1 什么是T315I突變 “守門人”殘基蘇氨酸，是在多種酪氨酸激酶中常見的，位于激酶催化域旁的重要殘基。它控制著小分子抑制劑進入活性口袋的通路。在Bcr-Abl激酶中，315位的蘇氨酸突變?yōu)楫惲涟彼幔Q為T315I（Threonine to Isoleucine at 315 position）突變。 2.2 T315I突變導致耐藥 在使用伊馬替尼治療失敗的CML病人中，有1520%檢測

12、到了T315I突變。早期研究認為，T315I突變對伊馬替尼耐藥的機制是由于突變后減少了一個與藥物作用的氫鍵并增大了藥物與伊馬替尼的位阻作用。然而，最新分子動態(tài)模擬研究表明，氫鍵個數的減少并不是T315I伊馬替尼耐藥的主要原因，為適應突變殘基而發(fā)生的蛋白構象調整才是導致伊馬替尼親和力下降的主要因素。 2.3 針對T315I突變的CML治療藥物研究 目前，上市藥物中，只有最新上市的普納替尼能抑制該突變。其它該突變抑制劑尚在開發(fā)中（進入臨床的抗T315I突變Bcr-Abl抑制劑活性及分類見表1-1）。 表1-1.進入臨床的抗T315I突變Bcr-Abl抑制劑 

13、結合口袋 抑制劑 IC50（nM） 臨床試驗階段 臨床試驗號 野生型 T315I 突變型 活性構象 ATP口袋 PHA-739358 21 2 II期 NCT00335868 VX-680 10 30 終止 NCT00405054 AT9283 <5 <5 終止 NCT00522990 非活性構象 ATP口袋 Pon

14、atinib 0.37 2 上市 NCT01207440 變構口袋 Rebastinib 5.8 7.9 I/II期 NCT00827138   3、開發(fā)中的CML小分子靶向治療藥物的小分子靶向藥物 雖然尼羅替尼，達沙替尼和博舒替尼成功提高了對野生型Bcr-Abl激酶的抑制活性，并能有效抑制對大部分伊馬替尼耐藥的突變型。然而，對于位于激酶口袋入口的，占所有突變15%20%的T315I突變卻束手無策。目前，除剛上市的普納替尼外，沒有其它上市藥物能夠有效抑制T

15、315I突變型。各大制藥公司競相開展了多項藥物研發(fā)工作（大部分針對T315I突變型），下面簡單介紹已進入臨床試驗階段的Bcr-Abl抑制劑。 3.1 PHA-739358 PHA-739358（Danusertib，Jonsson Comprehensive Cancer Center）為吡咯并吡唑類化合物，PHA-739358最初由輝瑞公司開發(fā)，意圖是作為激酶Aurora A、B和C的抑制劑，治療多發(fā)性骨髓瘤。最新研究表明，PHA-739358能夠抑制野生型Bcr-Abl激酶，并且對T315I突變型的抑制活性達5nM。通過對其與Bcr-Abl T315I突變型激酶的共結晶

16、研究表明，PHA-739358適應了異亮氨酸至蘇氨酸的突變，結合于活化態(tài)激酶的ATP口袋。2006年，PHA-739358進入臨床二期試驗，用于治療包括T315I突變型在內的CML。 3.2 VX-680 VX-680（Tozasertib，MK-0457，Merck）是另一個被發(fā)現有Bcr-Abl激酶活性的Aurora激酶抑制劑，對野生型以及T315I突變型Bcr-Abl的IC50分別為10 nM and 30 nM。蛋白晶體學研究表明，VX-680亦結合于活化態(tài)Bcr-Abl激酶。2006年，VX-680進入臨床I/II期試。但由于其具有引起心臟QTc間期延長的副作用，

17、目前已暫停臨床試驗。 3.3 AT9283 AT928312b（Astex Pharmaceuticals）能有效抑制T315I突變型Bcr-Abl激酶（IC50< 5nM），同時也是Aurora A/B、JAK2和JAK3的抑制劑。計算機分子模擬研究表明，AT9283可與活化態(tài)Bcr-Abl T315I突變型激酶結合，競爭性地抑制ATP與激酶的結合，從而抑制其活性。2007年，AT9283進入臨床I/II期試驗。2013年，在臨床II期試驗中被FDA推薦終止試驗。 3.4 巴菲替尼 巴菲替尼（Bafetinib，INNO-406）是Bcr-Abl

18、/Lyn雙激酶抑制劑。目前由CytRx Oncology公司進行臨床II期研究，用于治療B細胞慢性淋巴細胞白血病，轉移性前列腺癌和惡性膠質瘤。發(fā)明人Nippon Shinyaku亦研究了INNO-406在CML病人中的療效，19%的CML病人獲得主要血液學緩解，對加速期和急變期的病人無效。對多種突變有效，但對T315I突變無效。 3.5 Rebastinib Rebastinib（DCC-2036，DP-1919.TO，Deciphera Pharmaceuticals LLC）是由Deciphera公司開發(fā)的非ATP競爭型Bcr-Abl小分子抑制劑，作用于活化態(tài)以及非活化態(tài)的Bcr-Abl激酶的變構口袋，用于口服治療慢性粒細胞白血病和急性淋巴細胞白血病。在Ba/F3細胞增殖試驗中，Rebastinib能有效抑制野生型以及T315I突變型Bcr-Abl細胞，IC50分別為5.8 nM和7.9 nM，而對正常Ba/F3細胞無顯著影響。且每天服用Rebas