CDK4/6抑制剂在非小细胞肺癌治疗中的研究进展

Abstract

肺癌是全球癌症相关死亡的首要原因，非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）占肺癌的80%-85%。恶性肿瘤可以无限增殖，细胞周期失调控是恶性肿瘤特征之一。细胞周期依赖激酶（cyclin D-dependent kinase, CDK）4/6抑制剂能阻滞肿瘤细胞通过G1期进入S期从而抑制肿瘤增殖，该药物在激素受体阳性乳腺癌中取得了良好的疗效，联合内分泌治疗成为这类患者一线标准治疗。细胞周期失控在NSCLC中比较常见，发生率约为22%-45%，CDK4/6抑制剂也进行了一系列的探索研究，并取得一定的效果，将来有可能成为新的治疗手段。本文重点讨论CDK4/6抑制剂在NSCLC的研究进展，包括作用机制、获批药物、在NSCLC中的临床研究进展、疗效预测生物标记物及局限性等。

肺癌是严重威胁人类健康的疾病，无论在中国还是全世界，其均为发病率、死亡率位居第一的恶性肿瘤^{[1, 2]}。其中非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）占80%-85%，并且很大一部分患者发现时已经为晚期，失去手术根治的机会。近年来，靶向驱动基因表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）、间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase, ALK）的靶向治疗取得了非常好的效果^{[3, 4]}，与化疗相比，明显延长了无进展生存期（progression-free survival, PFS）和总生存期（overall survival, OS），但是，靶向治疗不可避免地会产生耐药；以PD-1和PD-L1为代表的免疫治疗^[5]取得了长足进步，但是，整体获益人群有限，需要积极寻找新的治疗靶点。

细胞周期通路的调控异常在NSCLC中非常常见^[6-8]，有22%-25%患者存在细胞周期蛋白D1-3（cyclin D1-3）和细胞周期依赖激酶（cyclin D-dependence kinase, CDK）4/6扩增、点突变等，导致细胞增殖能力过度活化；6%-45%的患者有CDK抑制因子（CKIs，又称INK4家族）CDKN2A（p16^INK4a）、CDKN2B（p15^INK4b）、CDKN2C（p18^INK4c）和CDKN2D（p19^INK4d）的缺失、点突变和多重改变^{[8, 9]}，导致抑制细胞增殖能力减弱，为CDK4/6抑制剂的治疗提供理论依据。临床上，CDK4/6抑制剂单用或联合来曲唑、氟维司群等内分泌治疗药物在雌激素受体（estrogen receptor, ER）阳性的晚期乳腺癌治疗中取得了非常好的疗效，明显延长了患者PFS和OS^{[10, 11]}。在NSCLC中，CDK4/6抑制剂也进行了大量探索性研究，主要集中在作用机制、单药、联合其他药物以及优势人群的选择等方面，现综述如下。

1. CDK4/6抑制剂作用机制及目前获批药物

多种细胞外信号通过CDK4/6桥梁作用来影响细胞周期进程^[12]。在正常细胞中，促进生长的信号，通过包括有丝分裂原受体、RAS、RAF、MAPK、Fun、Jun通路和PI3K、PIP3、AKT/PKB、β-Catinin等多种通路激活Cyclin D，进一步和CDK4/6结合启动视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein, Rb）初始磷酸化，进而激活CyclinE-CDK2促使Rb高度磷酸化形成正反馈，使Rb和转录因子E2F分离，促使细胞通过R点，进入细胞增殖分裂期^[13]。正常情况下，Cyclin D-CDK4/6复合物和P16（CDKN2A）、P15（CDKN2B）结合，抑制CyclinD-CDK4/6对Rb的初始磷酸化，发挥抑制细胞增殖的作用^{[12, 14]}。

在肿瘤细胞中，由于Cyclin D1过表达、INK4（CDKN2A、CDKN2B等）失活、CDK4/6基因突变等细胞增殖环路失去正常调控，CDK4/6抑制剂可以和CDK4/6结合抑制Cyclin D-CDK4/6功能，阻滞肿瘤细胞通过R点，发挥抗肿瘤的机制^[14]。尽管Rb是CDK4/6在细胞周期调控中的主要靶标，但CDK4/6抑制剂同时也影响细胞分化、凋亡激活、线粒体活性、调节免疫、促进衰老以及细胞代谢等许多非Rb靶点功能^[15-17]。然而，在机体内CDK4/6抑制剂究竟如何发挥抗肿瘤作用，仍不是非常清楚，因此，没有找到准确预测其疗效的生物标记物。

目前，在世界范围内批准上市的CDK4/6抑制剂主要有3种：哌柏西利（Palbociclib）、瑞柏西利（Ribociclib）和安博西利（Abemaciclib）。哌柏西利在2016年最早批准上市，在结构式上，瑞柏西利和哌柏西利非常类似。体外研究显示安博西利和瑞柏西利对CDK4的抑制作用要强于CDK6，而哌柏西利对于CDK4和CDK6的抑制作用类似^[18]。3种药物均为口服，哌柏西利和瑞柏西利半衰期分别为28 h和30 h-50 h，用法分别为每日125 mg和600 mg，口服1次，连用3周，停用1周，主要剂量限制性毒性为中性粒细胞减少；安博西利半衰期为21 h，每次200 mg，每日两次，持续口服，主要剂量限制性毒性为消化道反应^[19]。

2. CDK4/6抑制剂在NSCLC中的临床研究进展

2.1. CDK4/6抑制剂单药治疗

2.1.1. 哌柏西利（Palbociclib）

哌柏西利在NSCLC中的研究多为Ⅰ期/Ⅱ期研究。在晚期肺鳞癌Lung-MAP（SWOG S1400）试验中一组队列为哌柏西利对比多西他赛，这些患者均为CDK4/6突变或Cyclin D扩增；2018年美国临床肿瘤学协会（American Society of Clinical Oncology, ASCO）年会公布结果：32例患者接受哌柏西利治疗，有2例患者部分缓解（partial response, PR）（均为Cyclin D扩增）、12例患者疾病稳定（stable disease, SD），客观有效率（objective response rate, ORR）为6.3%，疾病控制率为44.0%^[20]。另外一项哌柏西利Ⅱ期研究^[21]纳入患者为肿瘤组织免疫组化p16缺失、一线治疗失败后的患者，在19例接受哌柏西利治疗的患者中，16例进行疗效评估，SD患者8例，疾病控制率为50.0%，客观有效率为0.0%，中位PFS为3.2个月（95%CI：2.1个月-6.0个月），中位OS为7.7个月（95%CI：4.0个月-13.5个月）；在SD患者中，中位PFS长达6.1个月，中位OS长达16.5个月，均较疾病进展患者中位PFS（2.2个月）和中位OS（4.2个月）明显延长（P < 0.001和P=0.003）。该研究提示，在CDK4/6抑制剂临床终点选择上，PFS、OS终点优于ORR的终点。

2.1.2. 安博西利（Abemeciclib）

安博西利在晚期NSCLC中也进行了一系列研究^[22-25]。在Ⅰ期针对晚期NSCLC的研究中^[22]，纳入患者均为常规治疗失败的NSCLC，既往接受1线-10线治疗，中位接受治疗线数为4线；入组68例患者中，疾病控制率为49%（33/68），6个月PFS率为26%，4例患者PFS超过12个月；2例患者达到PR，ORR为2.9%。进一步分析2例PR的患者，1例患者为Kras突变，1例为CDKN2A拷贝数缺失的肺鳞癌患者。亚组分析，Kras突变29例患者，疾病控制率为55%（16/29），高于K-ras野生型患者的39%（13/33）；在SD时间超过24周的患者中，Kras突变患者也明显高于Kras野生型患者（31% vs 12%）；Kras突变型患者中位PFS较Kras野生型患者延长（2.8个月vs 1.9个月）。

基于Ⅰ期研究在NSCLC中良好的效果，安博西利开展JUNIPER研究^{[6, 23, 25, 26]}。该研究纳入患者为Kras突变患者，随机按3:2分组，安博西利+最佳支持治疗对比厄洛替尼+最佳支持治疗，在既往接受过多线治疗的Ⅳ期NSCLC患者中进行。患者被随机分为安博西利200 mg q12h组或厄洛替尼150 mg qd组。共入组453例患者，其中安博西利组270例，厄洛替尼组183例，主要研究终点为OS，次要研究终点为PFS和ORR。结果显示：与厄洛替尼组相比，安博西利组中位PFS明显延长（3.6个月vs 1.9个月，P < 0.001）、ORR（8.9% vs 2.7%, P=0.01）和疾病控制率（54.4% vs 31.7%）均明显提高；但两组间OS并无显著差异（7.4个月vs 7.8个月，P=0.771），该研究没有达到主要临床终点，宣告失败。

另外一项Ⅱ期随机研究^[24]入组为一线铂类为基础化疗失败的晚期肺鳞癌，比较安博西利和多西他赛的疗效。入组159例，按2:1随机分配，安博西利组106例，多西他赛组53例。两组患者中位PFS分别为2.5个月和4.2个月（HR=1.77, 95%CI: 1.17-2.67, P=0.006, 8），中位OS分别为7.0个月和12.4个月（HR=1.33, 95%CI: 0.88-2.02, P=0.174, 6）；疾病控制率分别为50.9%和64.2%，ORR分别为2.8%和20.8%。因此，和多西他赛相比，单药安博西利没有改善晚期肺鳞癌患者的二线治疗生存^[24]。

综上所述，单药CDK4/6抑制剂尽管在晚期NSCLC中有一定的疗效，但是整体疗效较差，需要探索更好的治疗策略。

2.2. CDK4/6抑制剂联合其他药物

2.2.1. CDK4/6抑制剂联合MEK抑制剂

早期研究结果表明，ras突变可以激活Cyclin D，促进细胞增殖，并且在结直肠癌和胰腺癌临床前研究模型中，证实CDK4/6抑制剂和MEK抑制剂具有协同增效作用，因此，该策略也在肺癌治疗中引起极大的兴趣^{[27, 28]}。在Kras突变的肺癌细胞系中，MEK抑制剂曲美替尼（Tremetinib）联合哌柏西利可以明显降低细胞存活率；在对MEK抑制剂耐药细胞中，部分是因为P16突变导致，联合CDK4/6抑制剂能增加细胞敏感性^[29]。目前正在开展一项MEK抑制剂比美替尼（Binimetinib）联合哌柏西利在Kras突变NSCLC的Ⅰ期/Ⅱ期研究（NCT03170206）。

2.2.2. CDK4/6抑制剂联合PI3KCA抑制剂治疗PI3KCA突变肺鳞癌

在肺鳞癌中，PI3K通路异常是非常重要的一种亚型，通常表现为PIK3CA突变、扩增和PTEN缺失，在肺鳞癌中其发生率分别为10%-15%、50%和20%-30%^[25]。PI3K是CDK4/6的上游活化信号，通过Cyclin D的活化发挥作用^[30]。临床前肺鳞癌患者人源肿瘤异种移植（patient-derived tumor xenograft, PDX）模型显示，在PI3KCA突变的模型中，CDKN2A纯合性缺失和杂合性缺失比例非常高，单用PI3K抑制剂BKM1220或者BYL719在动物体内有效率为33%，主要是针对PI3K突变患者。联合PI3K抑制剂和安博西利，在PI3K突变肺鳞癌动物模型中，较单药PI3K抑制剂更有效^[31]。CDK4/6抑制剂（哌柏西利或安博西利）联合PI3K抑制剂，能明显抑制模型中肿瘤细胞的生长，并且耐受良好。在4例裸鼠中，有3例出现不同程度的肿瘤缩小^[31]。可能的机制在于PI3K突变通过Akt、mTOR会导致Cyclin D激活，同时P16缺失减弱对CDK4/6抑制作用，联合PI3K和CDK4/6抑制剂可能同时减少Cyclin D1和增加对CDK4/6的抑制，起到协同作用^[31]。目前正在开展一项PI3K/mTOR抑制剂（Gedatolisib）联合哌柏西利在晚期实体肿瘤中的临床研究（NCT03065062）。

2.2.3. CDK4/6抑制剂联合mTOR抑制剂

在基础研究中，CDK4/6抑制剂能对多种肺癌细胞系H520、H538、H2347和H125发挥抑制作用，在联合mTOR抑制剂能协同增效并且逆转对CDK4/6抑制剂耐药^{[21, 32]}。其机制可能是：CDK4/6抑制剂可代偿性使Cyclin D1增加，这种增加反馈性影响AKT/mTOR通路，导致磷酸化P70S6K的下调，而mTOR抑制剂能阻断CDK4/6抑制剂治疗后Cyclin D1增加，发挥协同作用^[21]。

2.2.4. CDK4/6抑制剂联合细胞毒性化疗药物

CDK4/6抑制剂和化疗药物可能有拮抗作用，因此，需要注意用药顺序。在Calu-6细胞系异种移植裸鼠模型研究中发现，CDK4/6抑制剂联合吉西他滨增强抗肿瘤活性，但是没有出现G₁细胞周期停滞，可能与核苷还原酶表达的降低有关^[33]。目前正在开展一项吉西他滨联合安博西利在晚期NSCLC中的Ⅰ期研究（NCT02079636）。

2.2.5. CDK4/6抑制剂联合PD-1和PD-L1抑制剂

CDK4不但能促进肿瘤细胞增殖，同时也是肿瘤微环境成熟的重要条件，能影响肿瘤细胞抗原呈递和表达^[34]。CDK4/6能够促进T细胞PD-1表达，增加T细胞浸润，因此，哌柏西利联合PD-1抑制剂能增强肿瘤退缩，改善人源肿瘤异种移植模型裸鼠的生存时间^{[35, 36]}。目前一项帕博利珠单抗（Pembrolizumab）联合安博西利治疗晚期NSCLC的研究正在进行（NCT02079636）。

综上所述，CDK4/6抑制剂和多种药物联合使用可能协同增效，但是这些研究多数来自临床前数据，需要进一步得到临床验证。

3. CDK4/6抑制剂在NSCLC中疗效预测生物标记物

3.1. Kras突变

在Kras突变的肺癌细胞系中，CDK4的敲除会导致肺癌细胞生长明显抑制。同时对于Kras突变细胞在移植裸鼠模型中研究^[37]发现，应用CDK4/6抑制剂哌柏西利能明显降低转移率（17% vs 75%），减缓肿瘤生长。在安博西利的NSCLC Ⅰ期临床研究中发现，Kras突变患者疾病控制率明显高于Kras野生型（55% vs 29%），SD > 24周者，Kras突变型优于野生型（31% vs 12%），中位PFS也延长（2.8个月vs 1.9个月）^[22]。这些结果提示，Kras突变可能是CDK4/6抑制剂的有效人群，然而，在JUNIPER研究中，Kras突变型患者的ORR仅为8.9%，PFS为2.7个月^[25]，远较EGFR突变患者应用EGFR-TKI疗效差，因此，Kras突变并不是很好的生物标记物。

3.2. Kras和LKB1共突变

在安博西利NSCLC Ⅰ期研究中，进一步分析发现，在4例Kras突变合并有LKB1突变的患者，均取得肿瘤的不同程度缩小，其中2例接近PR^[22]。因此，是否对于Kras和LKB1共突变的NSCLC患者能获益更多，有待进一步临床验证。

3.3. P16（CDKN2A）缺失（免疫组化阴性）

CDKN2A作为CDK4/6抑制因子，在正常细胞周期中对于控制Cyclin D介导CDK4/6激活起到非常重要作用，而CDKN2A在NSCLC中经常发生缺失，因此，CDKN2A可能是潜在生物标记物。在一项应用CDKN2A阴性作为筛选标志的Ⅱ期晚期NSCLC研究^[21]中，CDKN2A阴性患者接受哌柏西利治疗的16例患者中，并没有出现ORR的患者，PFS仅为2.2个月，因此CDKN2A阴性并不是理想的筛选生物标记物。

3.4. Rb表达功能完整

Cyclin D和CDK4/6结合后逐步磷酸化Rb，使其丧失对细胞周期的调控，细胞通过R点，进入增殖。因此，对于Rb存在突变、缺失的患者可能不能从CDK4/6抑制剂治疗中获益。一项基础研究^[38]显示：CDK4/6抑制剂能诱导Rb蛋白表达正常的肺癌细胞凋亡，其机制主要通过下调凋亡抑制物（FOXM1和Survivin），同时上调促凋亡因子SMAC和细胞色素C表达，促进肿瘤凋亡发挥抗肿瘤作用；而在Rb缺失突变患者中，CDK4/6抑制剂无促进肿瘤凋亡的功能。因此CDK4/6抑制剂单独应用在Rb突变的患者中可能无效。小细胞肺癌90%患者存在Rb的改变^[39]，而在NSCLC中90%患者的Rb功能正常^[6]，因此从信号通路角度提示，CDK4/6抑制剂在肺癌领域的研究主要集中于NSCLC，一旦发生Rb突变可能提示CDK4/6抑制剂无效。

3.5. SMARCA4缺失

SMARCA4基因是抑癌基因，该基因编码的蛋白是Swi/SNF蛋白家族的一员，具有螺旋酶和ATP酶活性，能通过改变基因周围的染色质结构来调节多种基因的转录^{[39, 40]}。既往研究发现，SMARCA突变是卵巢高钙血型小细胞癌（small cell carcinoma of the ovary of hypercalcemic type, SCCOHT）的驱动基因^[41]，该基因的缺失导致Cyclin D下降引起对CDK4/6抑制剂敏感性增加，CDK4/6抑制剂治疗有效^[42]。在NSCLC中SMARCA4突变失活，大约有10%左右，也存在这种机制^[43]。在SMARCA4缺失的情况下，SMARCA2影响SWI/SNF的亚基，可以调节Cyclin D和对药物的敏感性。SMARCA4/2缺失一方面通过限制Cyclin D1染色质的可及性，另一方面抑制Cyclin D1关键的转录激活因子c-jun来发挥效果。在NSCLC体外细胞系和小鼠体内证实SMARCA4缺失和CDK4/6抑制剂合成致死作用^[43]。在临床患者中发现SMARCA4缺失患者存在Cyclin D表达下降，这类患者可能预后较差，并且，其中20%患者存在Kras突变。因此，SMARCA4突变患者可能是CDK4/6获益的有效指标。

4. 局限性

CDK4/6抑制剂尽管在NSCLC中进行了一系列的研究，主要集中在Ⅰ期、Ⅱ期研究，但是在NSCLC中的整体疗效没有达到预期效果，和激素受体阳性的乳腺癌相比差距较大。未来研究主要集中在CDK4/6抑制剂联合其他药物治疗，希望将来在NSCLC中可以获得比较理想的效果。

综上所述，CDK4/6抑制剂在晚期NSCLC治疗中可能有一席之地。未来，希望有更多基础和临床研究继续探讨CDK4/6抑制剂的精准获益人群，以期获得较好的临床效果；同时，从信号通路、调节肿瘤免疫微环境等多个角度制定联合治疗策略，以期取得最佳疗效。