卡非佐米治疗多发性骨髓瘤的耐药机制研究进展.pdf

综述 卡非佐米治疗多发性骨髓瘤的耐药机制研究进展崔倩倩马艳萍综述秦小琪审校摘要治疗多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）的药物主要以蛋白酶体抑制剂（proteasome inhibitors，PIs）、免疫调节剂（immunomodulatory drugs，IMiDs）为主。近年来包括 CD38 单抗、CAR-T 细胞治疗以及其他一些新药的使用，显著提高了 MM患者的治疗疗效，改善了患者的生存期。其中 PIs 仍然是 MM 治疗的基本药物。卡非佐米（carfilzomib，CFZ）作为新一代的 PIs，相较于硼替佐米（bortezomib，BTZ）以及伊沙佐米（ixazomib，IXZ），由于其治疗机制的不同，更多地使用于复发难治性MM（relapsed or refractory multiple myeloma，RRMM）以及耐药 MM 的患者，且其疗效已被大量数据证实。但随着卡非佐米的临床应用，部分患者出现耐药现象。本文将根据近些年对于卡非佐米耐药的研究，从自噬水平、药物代谢、蛋白酶体结构及数量、基因的修饰、细胞代谢 5 个方面分析卡非佐米的耐药机制，并据此给出可能的新的治疗方案。根据上述新的治疗方案有望增强卡非佐米的疗效，减少耐药现象的出现，延长患者的生存时间。关键词多发性骨髓瘤蛋白酶体抑制剂卡非佐米耐药doi:10.12354/j.issn.1000-8179.2023.20230448Research progress on the mechanism of drug resistance in the treatment of multiplemyeloma with caffezomilQianqian Cui1,Yanping Ma2,Xiaoqi Qin2Correspondence to:Yanping Ma;E-mail:1Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China;2Department of Hematology,Second Hospital of Shanxi Medical University,Taiy-uan 030001,ChinaAbstractProteasome inhibitors(PIs)and immunomodulatory drugs(IMiDs)are currently used for the treatment of multiple myeloma(MM);however,CD38 monoclonal antibody(anti-CD38 monoclonal antibody,anti-CD38),CAR-T cell(chimeric antigen receptor T-cell)ther-apy,and other new drugs have substantially improved the therapeutic efficacy and survival rate of patients with MM in recent years.Amongthem,PIs are still the basic drugs for MM treatment.Due to its unique therapeutic mechanisms,carfilzomib(CFZ),a new-generation PI,is ex-tensively used in relapsed or refractory MM(RRMM)and drug-resistant MM than bortezomib(BTZ)and ixazomib(IXZ),and its efficacy hasbeen confirmed by a large number of data.Nevertheless,some patients developed resistance to carfilzomib.Based on the recent studies oncarfilzomib resistance,this study aims to analyze the resistance mechanism of carfilzomib from five aspects:autophagy level,drug metabol-ism,proteasome structure and quantity,gene modification,and cell metabolism,and thereby provide potential therapeutic options.Thesenovel therapeutic options are expected to enhance the efficacy of carfilzomib,reduce the emergence of drug resistance,and prolong theoverall survivalrate.Keywords:multiple myeloma(MM),proteasome inhibitors(PIs),carfilzomib(CFZ),drug resistance 1多发性骨髓瘤的概况多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一种分化成熟的浆细胞恶性肿瘤，是继非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkins lymphoma，NHL）之后位于第 2 位常见的血液系统恶性肿瘤1。浆细胞的恶性增殖不仅局限于骨髓中，随着疾病进展也可能出现在髓外部位，如软组织和其他器官。在大多数 MM 中，浆细胞产生的单克隆免疫球蛋白（M-protein，M 蛋白）和细胞因子导致了本病的临床表现，典型表现为 CRAB 症状，即高钙血症、肾功能不全、贫血和骨病2。目前，尽管 MM 仍不可治愈，但经过积极治疗后，研究显示从 1975 至 2018 年，患者的 5 年生存率上升了 23%，超过 25%的患者可以预期生存 10 年以上3。这归因于广泛采用自体干细胞移植（autologous stemcell transplantation，ASCT）作为标准的 MM 一线治疗以及各种新药的使用，包括蛋白酶体抑制剂（protea-some inhibitors，PIs）、如硼替佐米、伊沙佐米和卡非佐米等；及免疫调节剂（immunomodulatory drugs，IM-iDs），如沙利度胺（thalidomide）、来那度胺（len-alidomide）、泊马度胺（pomalidomide）等在内的新型 作者单位：山西医科大学（太原市030001）；山西医科大学第二医院血液科通信作者：马艳萍 746中国肿瘤临床 2023 年第 50 卷第 14 期Chin J Clin Oncol 2023.Vol.50.N药物。虽然上述药物在治疗疗效上取得了成就，但在耐药性和克隆进化方面仍然存在问题，需要新的药物来进一步治疗。MM 治疗的新方法包括抗 CD38 单抗、CAR-T 细胞治疗、新一代 PIs、组蛋白脱乙酰酶抑制剂（histone deacetylase inhibitor，HDACI）以及靶向肿瘤微环境的药物等4。其中 PIs 是在过去 20 年里出现的治疗 MM 的较为重要的一类药物，临床中经常与 IMiDs 共同用于 MM 的一线治疗5。2PIs 与 MM泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system，UPS）的作用包括调控细胞内蛋白降解系统，参与细胞周期进程的基因修复和抗原呈递以及生命周期的许多过程。UPS 由泛素、三种特殊酶、26S 蛋白酶体及其底物组成6。体内大多数受损蛋白质都是通过该系统降解，整个系统过程分为先在泛素活化酶 E1、泛素结合酶 E2、泛素连接酶 E3 的级联催化下完成底物的泛素化7，再由蛋白酶体负责降解多余、错误折叠的蛋白质8。UPS 功能异常与包括恶性肿瘤在内的多种疾病的发生发展密切相关。因此，UPS 成为相关疾病治疗的靶点之一，PIs 基于该机制产生，PIs 可以使蛋白酶体系统抑制，从而导致蛋白质过载、内质网应激，最终导致 MM 细胞死亡9。PIs 包括第一代药物硼替佐米，以及第二代药物卡非佐米、伊沙佐米和奥普罗佐米（oprozomib，ONX 0912）等。临床上多数使用的硼替佐米及伊沙佐米的药物疗效已被证实，但在后续治疗过程中产生了耐药。而新一代 PIs 卡非佐米是一种四肽环氧酮结构，其可以不可逆地结合 5 亚基位点，这不同于硼替佐米、伊沙佐米的硼酸盐类结构，从而可以不可逆地阻断蛋白酶体功能10。故卡非佐米的特殊结构，使得其可以克服硼替佐米及伊沙佐米一部分的耐药性。在临床使用中卡非佐米主要应用于硼替佐米耐药及复发难治型的多发性骨髓瘤，并且疗效也被证实，但随着药物的应用，也出现了不同程度的耐药。3PIs 耐药机制及其耐药的解决思路 3.1 自噬水平升高UPS 系统和自噬系统都属于细胞质量控制系统中的重要组成部分，两者各有针对性也有联系11。硼替佐米耐药很大原因是肿瘤细胞自噬水平的提高12。卡非佐米的出现可以克服部分硼替佐米在该原因下的耐药性，但后续的研究发现卡非佐米的耐药也与某些促生存自噬水平升高有关，在携带 t（4；14）易位基因的 MM 患者中，同时伴有 KLF4 高水平表达。有研究表明，在不同肿瘤及环境下，KLF4 可以作为肿瘤抑制因子或致癌基因13。而在 MM 细胞中，KLF4 蛋白的表达水平升高和卡非佐米的耐药相关14。该项研究还发 现，KLF4 通 过 与 一 种 介 导 自 噬 的 受 体 蛋 白SQSTM1/p62（sequestosome 1）启动子区域结合，增加编码 SQSTM1/p62 的基因表达，该蛋白可连接蛋白酶体途径和选择性自噬途径，导致肿瘤细胞的逃逸及耐药。这可能是由于在抗肿瘤药物长期的作用下，自噬可以增加肿瘤细胞的活力，从而促进肿瘤细胞对抗肿瘤治疗耐药15。进一步证实了自噬水平的提高是某些复发难治性 MM耐药的潜在机制。如果 t（4；14）易位基因阳性患者出现卡非佐米耐药，则可以通过联合自噬抑制类药物，如联合氯喹协同治疗以降低其自噬水平，从而克服肿瘤细胞对卡非佐米的耐药。但近期研究表明联合某些药物，如大黄素（emodin），增加诱导MM 细胞凋亡和自噬途径，进一步使卡非佐米疗效增强。所以自噬水平的提高与 MM 预后的关系，目前还未有明确的定论16。3.2 药物代谢方面药物的外排转运蛋白，与抗肿瘤药物的耐药相关，ABC 超家族（ATP-binding cassette superfamily）是与癌症相关的外排转运体中研究最多的一类，其与化疗药物的外排密切相关，从而导致多种药物耐药17。ABC 超家族包括 P-gp（P-glycoprotein）、MRP 家族（multidrug resistance protein family）和 BCRP（brestcancer resistance protein），关于硼替佐米、伊沙佐米与药物转运体相互作用的研究尚不充分，并且 ABCB1（multidrug resistance protein-1，MDR-1/P-glycoprotein，P-gp）在 MM 患者中的高表达以及高活性和硼替佐米、伊沙佐米耐药机制方面的研究，出现了相矛盾的结果。而目前研究探讨卡非佐米与 ABCB1 的过表达的关系，证实了无论是在体外18还是体内研究卡非佐米的细胞毒性强度均与 ABCB1 的过度表达高度相关19。对于这一项耐药机制，加用奈非那韦和洛匹那韦可抑制由 ABCB1 引起的外排作用，增加卡非佐米的敏感性，进一步证实了 ABCB1 可引起药物外排机制导致耐药。Byrgazov 等20研究也指出了 ABCB1 水平升高会引起大多数抗肿瘤药物的排出，应考虑受 ABCB1 外排影响小且具有高细胞毒性的药物，或联合具有调节ABCB1 作用的药物治疗。美氟芬是具有上述条件的药物，其能够在低浓度下抑制复发难治性骨髓瘤细胞的克隆生长，且在后续研究中并未出现明显耐药性。Soriano 等 21添加 ABCB1 抑制剂维拉帕米或利血平显著降低了对卡非佐米耐药的 MM 细胞的生存期，研究结果提示 ABCB1 抑制剂为复发难治及晚期 MM的治疗提供了新的选择。3.3 蛋白酶体结构及数量变化PSMB5 的单点突变以及 PSMB5 的过表达已经被大量的研究证实为硼替佐米的耐药机制之一22，大部分 PSMB5 的单点突变都与硼替佐米的耐药相关，与硼替佐米相比，卡非佐米则可以更好地克服突变引起的耐药性。但后续的研究发现，PSMB5 的 CDK5中国肿瘤临床 2023 年第 50 卷第 14 期Chin J Clin Oncol 2023.Vol.50.N747调节亚基的突变使硼替佐米及卡非佐米均产生耐药23。这些位点的突变引起了蛋白酶体与 PIs 结合位点的构象或空间变化，从而引起了大部分蛋白酶体的耐药。PSMB5 突变引起的的蛋白酶体活性变化可以由其他的分子途径来平衡，如 VCP（the ATPase valosin-con-taining protein/p97）是一种膜结合蛋白质，通常在细胞的蛋白质降解与细胞周期调控中起作用，VCP 的抑制导致细胞内蛋白毒性应激和细胞死亡24。研究表明，突变的 PSMB5 介导的 PIs 耐药可以通过抑制 P97 的途径来克服，但目前 P97 抑制剂正在研究阶段或临床试验阶段25。蛋白酶体 2 亚基的活性上调导致骨髓瘤细胞对卡非佐米耐药。Zhou 等26研究发现，卡非佐米耐药细胞中蛋白酶体 2 和 1 亚基的水平升高，这也是一种潜在的耐药机制，抑制 2 亚基能够克服卡非佐米的耐药性。Kraus 等27开发了一种选择性的蛋白酶体 2 亚基活性抑制剂 LU-102，联合卡非佐米可显著延长蛋白酶体抑制作用。另一方面，有研究发现蛋白酶体的 19S 亚基的减少也导致了反常的耐药性，相关联的 19S 亚基的基因缺失或突变导致了蛋白质转换途径的选择性上调，蛋白质降解的因子的选择性积累，随之导致细胞对治疗药物的敏感下降28。此外，MM 的缓解率也与 19S 亚基的水平升高相关，其数量可以预测患者的预后情况。3.4 基因修饰的变化SUMO（small ubiquitin-like modififier）信号通路是指一些小的泛素样修饰物（small ubiquitin-like mod-ifiers，SUMOs）对翻译后的蛋白质进行修饰，进而参与维持基因组的完整性，调控基因表达和细胞内外信号转导。该信号通路与泛素化类似，包括 SUMO 特异性 E1 激活酶（SUMO-specifific E1-activating enzyme，SAE1/UBA2）、E2 偶联酶（E2-conjugating enzyme，UBE2I）和 SUMOE3 样连接酶（SUMO E3-like ligases）的复杂作用29。Heynen 等30研究表明，过度活跃的SUMO 信号通路与卡非佐米的耐药有关，并且证实了一种 SUMO 抑制剂在 MM 细胞系中的疗效。SUMO抑制剂联合卡非佐米治疗增强了细胞应激反应，并诱导细胞凋亡。该研究进行了体内外详细的研究分析，两者均表明 SUMO 抑制剂对 PIs 耐药的患者有效。但需要进一步研究 SUMO 过度表达与卡非佐米的耐药之间的机制，该研究提出，可能是由于 MM 细胞激活 SUMO 机制来应对 PIs 诱导的蛋白质毒性，从而导致进一步的线粒体应激，最终导致 PIs 耐药。另外，Zhuang 等31研究表明，泛素激活酶（SUMO 信号通道的酶之一）抑制剂诱导未折叠蛋白反应可以克服 MM对 PIs 的耐药。3.5 细胞代谢Findlay 等32研究表明，编码 MPC（mitochondrialpyruvate carrier）复合体中的 MPC1 亚基的基因过表达与卡非佐米的耐药有关。MPC1 是一种使丙酮酸进入线粒体基质的运输关键蛋白，通过促进丙酮酸的运输，从而给线粒体呼吸提供底物，最终推动三羧酸循环和促进氧化磷酸化33。另外 Weir 等34参与的多项研究表明，卡非佐米的耐药机制可能与线粒体代谢、蛋白质折叠和鞘磷脂合成的转换有关，抑制细胞的氧化磷酸化是一个用来对抗耐药性的潜在目标。Ben-nett 等35研究表明，SK2（sphingosine kinase 2）抑制剂 K145 联合卡非佐米，作用于鞘脂代谢可诱导卡非佐米耐药的骨髓瘤细胞的死亡。原因可能是：鞘脂是关键的膜成分和重要的信号分子，SK2 是调节鞘脂代谢关键的靶点，这可作为潜在的抗癌途径，其催化S1P（sphingosine-1-phosphate）的形成，抑制 SK2，从而激活 UPR（unfolded protein response）诱导骨髓瘤细胞死亡，所以 SK2 抑制剂联合卡非佐米可以在诱导细胞死亡方面发挥协同作用。4结语与展望随着 PIs 类药物的更新，以该类药物为基础的方案用于治疗 MM 患者的研究证据不断更新。PIs 在MM 治疗中的获益已经使其成为该领域的治疗基石。新型 PIs 卡非佐米的作用靶点与第一代药物硼替佐米不同，卡非佐米能够不可逆的选择性结合 5 亚基，从而抑制蛋白酶体的活性。因此对于硼替佐米耐药的MM 患者，新一代 PIs 卡非佐米不仅能够克服耐药性，而且其与不同药物联合如 IMiDs、CD38 单抗以及核输出蛋白抑制剂等都有一定的疗效，可以克服硼替佐米或伊沙佐米的耐药，从而延长 MM 患者的生存期。但随着卡非佐米的应用，亦出现不同程度的耐药，目前已有多项研究从不同的方面证实了卡非佐米耐药的机制，并且给出相应的解决方案。目前，为了缓解卡非佐米耐药仅考虑联合其他药物，但大多还未进入临床试验阶段，甚至还有一部分仅存在于假设阶段。未来在此领域仍需深入探索耐药机制和及时精准地进行疾病危险分层，也期待更大样本人群循证医学证据的积累和医疗政策的完善，从而使患者获益。本文无影响其科学性与可信度的经济利益冲突。参考文献 Siegel R,Miller K,Wagle NS,et al.Cancer statistics,2023J.CACancer J Clin,2023,73:17-48.1 Kundu S,Jha SB,Rivera AP,et al.Multiple myeloma and renal fail-ure:mechanisms,diagnosis,and managementJ.Cureus,2022,14(2):e22585.2 Pulte D,Redaniel MT,Brenner H,et al.Recent improvement insurvival of patients with multiple myeloma:variation by ethn-icityJ.Leuk Lymphoma,2014,55(5):1083-1089.3 Zhao 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