Literature DB >> 33113617

[Resistance mechanisms and treatment strategies of Venetoclax in chronic lymphocytic leukemia].

H S Zou1, S H Yi1, L G Qiu1.   

Abstract

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Year:  2020        PMID: 33113617      PMCID: PMC7595867          DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2020.09.018

Source DB:  PubMed          Journal:  Zhonghua Xue Ye Xue Za Zhi        ISSN: 0253-2727


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近年来,慢性淋巴细胞白血病(CLL)的治疗已经从以免疫化疗为主的治疗进入了靶向治疗时代。Venetoclax是一种新型口服靶向BCL-2的小分子药物,通过诱导内源性凋亡途径杀伤肿瘤细胞[1],在CLL相关研究中均观察到患者的无进展生存(PFS)及总生存(OS)期明显获益,但如同其他治疗方案,治疗选择压力下导致的耐药问题逐渐增多。因此,明确耐药机制对于减少Venetoclax耐药的发生及选择合适的挽救治疗尤为重要。 一、Venetoclax的作用机制 BCL-2的全称为B细胞肿瘤因子2,BCL-2家族参与调节细胞内源性凋亡途径,结构上大多包含BH1-BH4同源结构域,功能上可分为抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。抗凋亡蛋白包括BCL-2BCL-XL、BCL-W、MCL-1BCL-2A1/BFL-1,促凋亡蛋白可分为凋亡效应蛋白BAXBAK和仅含BH3结构域(BH3-only)的BIM、BID、PUMA、NOXA等蛋白[2]。生理情况下,抗凋亡蛋白直接或间接(与BH3-only蛋白结合)抑制BAX/BAK激活,但当细胞内压力如DNA损伤等增加时,BH3-only蛋白会结合并激活BAX/BAK,寡聚化后插入线粒体外膜,增加其通透性并释放细胞色素c,从而激活Caspase凋亡途径导致细胞程序性死亡[2]。 BCL-2家族抗凋亡蛋白在多种血液肿瘤中高表达,但其驱动机制不尽相同,在CLL中主要是miR-15amiR-16-1缺乏或下调,导致BCL-2表达上调[3]。BCL-2对外周血白血病细胞的生存起关键作用,CLL细胞对其依赖程度远超MCL-1,故靶向BCL-2是治疗CLL的理想策略[4]。Venetoclax是一种结构上与BH3-only蛋白相似的小分子化合物,可竞争性结合BCL-2,释放BIM等蛋白,启动上述凋亡途径。与上一代BCL-2抑制剂navitoclax不同的是,Venetoclax与血小板的BCL-XL亲和力较低,故能避免因抑制BCL-XL带来的血小板减少[1]。对化学免疫治疗和BCR抑制剂(BCRi)而言,Venetoclax诱导的细胞凋亡不依赖于TP53信号[5],所以能较好地克服TP53异常。 二、Venetoclax在CLL治疗中的疾病进展现状 Venetoclax单药治疗高危复发/难治(R/R)CLL的临床试验中,总体反应率(ORR)接近80%,完全缓解(CR)率达20%[6]–[7],而Venetoclax联合CD20单抗的ORR高达92%,外周血微小残留病阴性(uMRD)率(< 10−4)约84%[8]–[9]。凭借其良好的临床疗效,Venetoclax已被NCCN指南推荐单药或联合CD20单抗用于初治或R/R CLL的一线治疗。 但随着治疗时间的延长,部分患者不可避免地发生疾病进展(PD)。MURANO研究中194例R/R CLL患者接受了Venetoclax联合利妥昔单抗治疗,随访3年后,PFS率由2年时的83.5%下降到71.4%[10]。一项回顾性分析中,研究者收集了来自3个临床试验67例CLL患者的资料,Venetoclax单药(76%)或联合利妥昔单抗治疗后中位随访23个月,25例患者PD,其中17例确诊为Richter转化(RT),8例为CLL/小淋巴细胞淋巴瘤(SLL)进展[11]。另一项真实世界研究纳入来自多中心的141例CLL患者(98%为R/R),89%既往接受过BCRi治疗,入组后接受Venetoclax单药(82.6%),或联合伊布替尼/CD20单抗治疗,中位随访7个月,41例患者停药,其中21例为CLL/SLL进展,1例发生RT[12]。 在不良预后因素方面,Mato等[12]发现在包括TP53异常、复杂核型和既往接受伊布替尼治疗的多因素分析中,有TP53异常的患者PFS期更短(HR=2.8,P=0.03)。Roberts等[13]回顾性分析了436例CLL患者,多因素分析显示,伴淋巴结肿大(≥5 cm)、BCRi难治、del(17p)和(或)TP53突变、NOTCH1突变的患者应答持续时间明显缩短,且淋巴结肿大和BCRi难治还意味着更低的CR率。另外两项关于BCRi治疗后应用Venetoclax治疗的CLL回顾性分析发现,基线数据中因不良事件停用BCRi较因PD停药的患者有更长的PFS期和OS期[14]–[15];接受≥2种BCRi的患者预后不良[15];TP53突变在多因素分析中与PFS、OS无明显相关性[14]。 三、Venetoclax耐药机制研究进展 1. 原发耐药机制:尽管Venetoclax治疗CLL应答率高,但CLL患者的预后具有高度异质性,多项临床及真实世界研究显示仍有7%~28%的病例对治疗无应答[6]–[9],[11]–[13],提示部分患者存在原发耐药。此外,研究者在不同成熟B细胞淋巴瘤中观察到抗凋亡蛋白如BCL-2MCL-1的表达有明显差异[16],也可部分解释临床试验中不同肿瘤Venetoclax疗效的差异。 2. 获得性突变相关耐药机制:Blombery等[17]率先报道了BCL-2获得性突变,研究分析了Venetoclax治疗后复发的15例CLL患者,二代测序(NGS)检测BCL-2编码区后,4例患者在PD后检测出Gly101Val突变,进一步用微滴数字PCR技术在另外3例治疗后样本中检测到G101V低频突变。伴G101V突变的CLL细胞系体外实验中,VenetoclaxBCL-2结合的能力较野生型降低了180倍,且对Venetoclax的敏感性下降了30倍。研究者进一步在10例进展期CLL患者中发现了与G101V平行的多个获得性突变,但其作用仍有待进一步验证[18]。Tausch等[19]应用NGS在3例Venetoclax难治的CLL中同样发现了G101V突变,其中1例还伴有BCL-2 Asp103Tyr突变,研究者还证实2例患者的突变较临床进展至少早1年,可能成为预测耐药的标志。最近一项研究通过展示G101V突变的BCL-2蛋白与Venetoclax结合的晶体结构揭示了两者结合障碍的分子基础[20]。 BCL-2以外的突变同样会参与耐药的产生。Herling等[21]分析了8例Venetoclax耐药CLL患者的全基因组测序数据,发现了BTG1错义突变(2例)、CDKN2A/B纯合子缺失(3例)以及癌症相关基因BRAF、CD274NOTCH1、RB1、SF3B1TP53的突变或扩增(各1例),研究指出,BRAF过表达可以增加对Venetoclax的耐药且往往伴MCL-1蛋白表达水平升高,BTG1如何影响耐药尚不明确,而单纯CDKN2A/B纯合子缺失不足以诱导耐药。 此外,亚克隆在疾病复发中有非常重要的地位,Tausch等[19]的研究证实1例患者在39和44个月时G101V、Asp103Tyr突变丰度分别为0、7%和14%、18%,表明可能存在两个亚克隆导致耐药增强。另一项研究在6例Venetoclax治疗后复发的CLL患者中也发现了明显的亚克隆转移,不同亚克隆随着突变或扩增的明显累积而逐渐耐药[22]。Herling等[21]通过描述治疗压力下CLL的不同克隆动力学演变模式提出了细胞内耐药机制形成的复杂性。 3. 肿瘤微环境相关耐药机制:既往研究表明,淋巴结、脾、骨髓微环境可以促进CLL细胞生存和增殖[23]。微环境中的骨髓基质细胞(BMSC)、单核细胞来源的NLC及T细胞可通过BCR信号、CD40L、细胞因子如IL-4等与肿瘤细胞相互作用,通过激活下游PI3K/AKT、MAPK/ERK、NF-κB等信号通路调节BCL-2家族的表达水平导致耐药[23]。 VenetoclaxBCL-2具有高度选择性,体外实验表明,VenetoclaxBCL-XLMCL-1依赖的血液恶性肿瘤细胞杀伤作用很小[1]。故一旦CLL细胞中这些抗凋亡蛋白过表达即可能导致耐药。 基因表达谱数据库分析发现多种成熟B细胞淋巴瘤中BCL-2家族表达失调,主成分分析显示CLL细胞可形成外周血、淋巴结和骨髓三个相对不同的亚群,BCL-2家族基因表达谱在各亚群中也表现出差异[16]。另外一项研究则对比了淋巴结和外周血中CLL细胞BCL-2家族蛋白表达谱,发现淋巴结中MCL-1BCL-XL表达上调,而NOXA表达减少[24]。为模拟体内淋巴微环境,研究者将CLL外周血细胞和CD40LIL-4/IL-21共培养,可诱导BCL-XLBFL-1MCL-1的表达增加,并下调BIMNOXA[24]–[27];与抗IgM抗体共培养时主要通过BCR信号诱导MCL-1上调导致Venetoclax耐药[28]。Jayappa等[29]将CLL细胞与sCD40L、CpG-ODN等微环境信号分子共培养后发现除MCL-1BCL-XL高表达,survivin的表达也可轻度增加。 4. 线粒体重编程相关耐药:线粒体是细胞的产能场所,其功能直接影响细胞生存。近期有研究表明,调节细胞内能量代谢同样参与Venetoclax耐药的发生,Guièze等[22]在体外实验中观察到线粒体重编程导致耐药细胞内氧化磷酸化(OXPHOS)的能力增强,伴更高的稳态活性氧和线粒体膜电位水平,在OXPHOS及其上游信号腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)的抑制剂作用下可增加细胞对Venetoclax的敏感性。同时在CLL复发患者的样本中发现了基因组水平的amp(1q)(包含编码MCL-1AMPK的基因座)和蛋白水平的MCL-1AMPK表达增加。 四、Venetoclax耐药的治疗策略 1. 靶向肿瘤微环境:BTK是BCR信号通路的关键分子,BTK抑制剂(BTKi)伊布替尼可以促进肿瘤细胞由淋巴微环境进入外周血,并减少其归巢及黏附[30],导致外周血中的CLL细胞更依赖于BCL-2抗凋亡途径,此时协同应用Venetoclax可显著杀伤肿瘤细胞[31]。近期两项关于Venetoclax联合伊布替尼治疗CLL的Ⅱ期临床研究同样展现了令人印象深刻的结果,在初治CLL队列中,ORR、CR率分别达到97%、88%,而R/R队列中的ORR、CR率则为89%、51%,在初治CLL中,骨髓uMRD率达到61%[32]–[33],与此同时,这两项研究在达到骨髓uMRD的基础上尝试停药,可减少持续用药带来的克隆选择压力。 抑制PI3K-AKT-mTOR信号通路在非霍奇金淋巴瘤(NHL)细胞系中被证实可以通过下调MCL-1BCL-XL增加Venetoclax的敏感性[34]。虽然机会性感染等不良事件在一定程度上限制了PI3K抑制剂Idelalisib和Duvelisib的应用,但鉴于其良好的应答率,Duvelisib联合Venetoclax治疗R/R CLL的Ⅰ/Ⅱ期临床试验正在进行中(NCT03534323),结果值得期待。mTOR抑制剂CC-115和p-AKT/mTOR抑制剂NVP-BEZ235也已进入临床研究阶段。 SYK抑制剂可阻断BCR信号发挥作用,其单药治疗CLL/NHL的临床试验显示应答率一般,但联合用药仍值得探索。Bojarczuk等[35]在体外实验中证实SYK抑制剂Entospletinib可减少MCL-1蛋白而增加Venetoclax的杀伤力,且作用较伊布替尼及Idelalisib更强[28]。SYK/JAK双靶点抑制剂Cerdulatinib可通过抑制BCR和IL-4信号下调MCL-1BCL-XL,从而协同诱导CLL细胞凋亡。 在广义的激酶抑制剂方面,Dasatinib已被证实可以抑制BTK和LYN,且DasatinibImatinib可在体外通过抑制CD40L介导的抗凋亡蛋白过表达逆转Venetoclax耐药[26]。Oppermann等[36]利用CLL原代细胞建立体外微环境模型后进行高通量激酶抑制剂筛选,发现多靶点激酶抑制剂Sunitinib可以有效下调MCL-1BCL-XLBCL-2A1表达,从而克服Venetoclax耐药。 在靶向肿瘤微环境中,CD20单抗发挥着重要作用,其主要通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用、补体依赖性细胞毒效应等作用杀伤肿瘤细胞,但有研究表明CD20单抗同样可以阻断微环境介导的BCL-XL表达而克服Venetoclax耐药[26]。联合用药在临床试验中也取得了非常好的疗效,Venetoclax联合利妥昔单抗的Ⅲ期临床试验显示外周血uMRD率和2年PFS率分别为83.5%、84.9%,而联合Obinutuzumab则分别为75.5%、88.2%[8]–[9]。 鉴于Venetoclax或伊布替尼联合CD20单抗的临床疗效显著,目前正在探索三药联合固定周期治疗方案,理论上可能达到更高的应答率和更深的缓解,减少耐药的发生。一项Ⅲ期临床试验探索三药联合在初治或R/R CLL患者中的疗效,前期数据显示,初治患者(25例)的ORR、CR率、骨髓uMRD率分别为92%、50%、65%[37],R/R患者(25例)的ORR、CR率分别为92%、24%,骨髓和外周血同时uMRD率为70%[38]。二代BTKi Acalabrutinib联合VenetoclaxObinutuzumab的临床试验也在进行中(NCT03580928)。 2. 靶向抗凋亡蛋白:目前AMG-176AZD-5991等多个特异性MCL-1抑制剂正在进行临床评价,但主要集中在多发性骨髓瘤、急性髓系白血病(AML)和NHL领域[39],其中AMG-176在CLL原代细胞系中可有效诱导凋亡,和Venetoclax联用具有相加或协同作用[40]。还有研究报道在弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)模型中新型BCL-2抑制剂APG-2575联合BTKi可协同抗肿瘤[41],而在NHL模型中可观察到BCL-2/BCL-XL双靶点抑制剂BM-1197使肿瘤生长明显受抑[42],但其靶向BCL-XL对血小板的影响还有待验证。 3. 其他小分子靶向药:Voruciclib是处于临床研究阶段的CDK抑制剂,在DLBCL和AML的临床前研究中均可有效阻断MCL-1的转录调节子CDK9,抑制MCL-1表达,可协同Venetoclax促进细胞凋亡,抑制肿瘤生长[43]–[44]。 BET蛋白家族在调控基因表观遗传学方面有重要作用。JQ1是BET家族BRD4蛋白抑制剂,在多种肿瘤中被证实可抑制BCL-2、c-MYC、AKT等蛋白的表达,在CLL耐药细胞的临床前研究中表现出很强的杀伤作用,联合Venetoclax可显著提高疗效[45]。此外,MEK1/2、XPO-1抑制剂等小分子靶向药也在研发中。 4. 调节细胞内代谢:如前所述,线粒体重编程同样参与耐药,OXPHOS酶复合体抑制剂Antimycin、OligmycinAMPK抑制剂Dorsomorphin可使肿瘤细胞对Venetoclax更敏感[22]。谷氨酰胺是肿瘤细胞能量代谢中的重要物质,Al-Zebeeby等[46]靶向谷氨酰胺摄取及其下游信号通路如谷氨酰胺分解、胆固醇生成等,可显著增加CLL细胞对Venetoclax的敏感性。还有研究表明辛伐他汀联合Venetoclax在CLL细胞系中可增强疗效,回顾性分析显示有服用他汀史的患者更容易达到CR,机制可能是他汀抑制羟甲基戊二酰辅酶A还原酶导致PUMA上调[47]。 5. 联合免疫化疗:尽管免疫化疗已逐渐被新药取代,但联合Venetoclax仍是值得探索的方向,CLL2-BAG研究共纳入63例CLL患者,首先予Bendamustine治疗2个周期以降低肿瘤负荷,随后予Venetoclax+Obinutuzumab治疗,结果显示,序贯用药未见明显累积毒性,在初治患者(34例)中,ORR和外周血uMRD率分别高达100%、91%,R/R患者(29例)中则分别为90%、83%,但两组的骨髓uMRD率仅有12%~14%[48]。 6. CAR-T治疗与allo-HSCT:虽然allo-HSCT被认为是CLL的唯一治愈手段,但在新药时代,其适应证较窄,目前仅少数无明显并发症的患者在靶向药物治疗无效时才会考虑[49]。CAR-T治疗在血液肿瘤中获得了巨大成就,尽管在CLL领域的治疗经验有限,但在多项研究中显示了良好的安全性和有效性[50]。一项CD19 CAR-T临床试验纳入24例经伊布替尼治疗的高危CLL患者(6例Venetoclax难治),ORR达到71%[51]。另外一项研究采用CAR-T联合伊布替尼治疗19例R/R CLL患者(11例既往接受Venetoclax治疗),ORR和骨髓uMRD率分别达到83%和72%[52],显示了良好的前景,有望成为CLL的有效挽救方案。 五、小结与展望 Venetoclax和其他小分子靶向药的发展改变了CLL的传统治疗模式,但Venetoclax在CLL中的应用时间不长,需要更多真实世界的分析明确药物的安全性及耐药等问题。目前针对耐药主要的解决办法是:①尽早联合BTKi或抗CD20单抗治疗,减少耐药及复发;②使用伊布替尼或Acalabrutinib作为挽救治疗,可能取得一定程度缓解;③对于治疗失败的患者可考虑进入CAR-T相关临床试验治疗。总之,随着Venetoclax等靶向药物的应用,CLL患者的OS时间及生存质量将不断提高。
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1.  Differential Noxa/Mcl-1 balance in peripheral versus lymph node chronic lymphocytic leukemia cells correlates with survival capacity.

Authors:  Laura A Smit; Delfine Y H Hallaert; René Spijker; Bart de Goeij; Annelieke Jaspers; Arnon P Kater; Marinus H J van Oers; Carel J M van Noesel; Eric Eldering
Journal:  Blood       Date:  2006-10-12       Impact factor: 22.113

2.  Chronic Lymphocytic Leukemia/Small Lymphocytic Lymphoma, Version 4.2020, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology.

Authors:  William G Wierda; John C Byrd; Jeremy S Abramson; Syed F Bilgrami; Greg Bociek; Danielle Brander; Jennifer Brown; Asher A Chanan-Khan; Julio C Chavez; Steve E Coutre; Randall S Davis; Christopher D Fletcher; Brian Hill; Brad S Kahl; Manali Kamdar; Lawrence D Kaplan; Nadia Khan; Thomas J Kipps; Megan S Lim; Shuo Ma; Sami Malek; Anthony Mato; Claudio Mosse; Mazyar Shadman; Tanya Siddiqi; Deborah Stephens; Suchitra Sundaram; Nina Wagner; Mary Dwyer; Hema Sundar
Journal:  J Natl Compr Canc Netw       Date:  2020-02       Impact factor: 11.908

3.  Erratum: Jayappa KD, Portell CA, Gordon VL, et al. Microenvironmental agonists generate de novo phenotypic resistance to combined ibrutinib plus venetoclax in CLL and MCL. Blood Adv. 2017;1(14):933-946.

Authors: 
Journal:  Blood Adv       Date:  2017-08-17

4.  Fixed Duration of Venetoclax-Rituximab in Relapsed/Refractory Chronic Lymphocytic Leukemia Eradicates Minimal Residual Disease and Prolongs Survival: Post-Treatment Follow-Up of the MURANO Phase III Study.

Authors:  Arnon P Kater; John F Seymour; Peter Hillmen; Barbara Eichhorst; Anton W Langerak; Carolyn Owen; Maria Verdugo; Jenny Wu; Elizabeth A Punnoose; Yanwen Jiang; Jue Wang; Michelle Boyer; Kathryn Humphrey; Mehrdad Mobasher; Thomas J Kipps
Journal:  J Clin Oncol       Date:  2018-12-03       Impact factor: 44.544

5.  Phase II Study of Combination Obinutuzumab, Ibrutinib, and Venetoclax in Treatment-Naïve and Relapsed or Refractory Chronic Lymphocytic Leukemia.

Authors:  Kerry A Rogers; Ying Huang; Amy S Ruppert; Lynne V Abruzzo; Barbara L Andersen; Farrukh T Awan; Seema A Bhat; Allison Dean; Margaret Lucas; Christin Banks; Cara Grantier; Nyla A Heerema; Gerard Lozanski; Kami J Maddocks; Thomas R Valentine; David M Weiss; Jeffrey A Jones; Jennifer A Woyach; John C Byrd
Journal:  J Clin Oncol       Date:  2020-08-14       Impact factor: 44.544

6.  Egress of CD19(+)CD5(+) cells into peripheral blood following treatment with the Bruton tyrosine kinase inhibitor ibrutinib in mantle cell lymphoma patients.

Authors:  Betty Y Chang; Michelle Francesco; Martin F M De Rooij; Padmaja Magadala; Susanne M Steggerda; Min Mei Huang; Annemieke Kuil; Sarah E M Herman; Stella Chang; Steven T Pals; Wyndham Wilson; Adrian Wiestner; Marcel Spaargaren; Joseph J Buggy; Laurence Elias
Journal:  Blood       Date:  2013-08-12       Impact factor: 22.113

7.  Structures of BCL-2 in complex with venetoclax reveal the molecular basis of resistance mutations.

Authors:  Richard W Birkinshaw; Jia-Nan Gong; Cindy S Luo; Daisy Lio; Christine A White; Mary Ann Anderson; Piers Blombery; Guillaume Lessene; Ian J Majewski; Rachel Thijssen; Andrew W Roberts; David C S Huang; Peter M Colman; Peter E Czabotar
Journal:  Nat Commun       Date:  2019-06-03       Impact factor: 14.919

8.  A novel Bcl-2 inhibitor, BM-1197, induces apoptosis in malignant lymphoma cells through the endogenous apoptotic pathway.

Authors:  Yue-Li Sun; Wen-Qi Jiang; Qiu-Yun Luo; Da-Jun Yang; Yu-Chen Cai; Hui-Qiang Huang; Jian Sun
Journal:  BMC Cancer       Date:  2019-12-31       Impact factor: 4.430

9.  Inhibition of bromodomain and extra-terminal proteins increases sensitivity to venetoclax in chronic lymphocytic leukaemia.

Authors:  Giovanna Carrà; Paolo Nicoli; Marcello Francesco Lingua; Beatrice Maffeo; Antonio Cartellà; Paola Circosta; Mara Brancaccio; Guido Parvis; Valentina Gaidano; Angelo Guerrasio; Giuseppe Saglio; Riccardo Taulli; Alessandro Morotti
Journal:  J Cell Mol Med       Date:  2019-12-10       Impact factor: 5.310

10.  Inhibition of CDK9 by voruciclib synergistically enhances cell death induced by the Bcl-2 selective inhibitor venetoclax in preclinical models of acute myeloid leukemia.

Authors:  Daniel A Luedtke; Yongwei Su; Jun Ma; Xinyu Li; Steven A Buck; Holly Edwards; Lisa Polin; Juiwanna Kushner; Sijana H Dzinic; Kathryn White; Hai Lin; Jeffrey W Taub; Yubin Ge
Journal:  Signal Transduct Target Ther       Date:  2020-02-26
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