慢性粒細胞白血病發病機制及治療進展

[摘要] 慢性粒細胞白血病（CML）存在特征性的遺傳學異常，靶向作用于Bcr—Abl融合基因編碼的P210蛋白的酪氨酸激酶抑制劑，使得CML的治療發生了革命性進展。作為第一代酪氨酸激酶抑制劑，伊馬替尼明顯地改善CML患者的療效及預后，然而逐漸出現的耐藥使其療效受到了影響。隨著對耐藥機制的深入研究，認為Bcr—Abl激酶區基因點突變是引起伊馬替尼耐藥的重要原因，對此研發了第二代酪氨酸激酶抑制劑尼洛替尼及達沙替尼。尼洛替尼及達沙替尼較伊馬替尼對P210融合蛋白具有更強的親和力和抑制性，能夠使各階段CML耐藥患者獲得更好的緩解，并能使大部分患者獲得長期的生存，但對T315I突變無效。處于臨床試驗中的第三代特異性分子抑制劑，如Bosutinib、Ponatinib等，能夠逆轉T315I所致的耐藥，且能作用于Aurora激酶、SFK、LYN及SRC等其他分子靶點，有望解決更多的耐藥難題。

[關鍵詞] 慢性粒細胞白血病；發病機制；耐藥；治療

[中圖分類號] R733.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673—9701（2012）27—0009—04

The pathogenesis and therapy of chronic myeloid leukemia

LUO Mi1 OUYANG Zhao2

1.Clinical Laboratory， Yueyang Changlian Hospital of Hunan Province， Yueyang 414012， China； 2.Department of Hematology， Xiangya Hospital， Central South University， Changsha 410008， China

[Abstract] The chronic myeloid leukemia （CML） is characterized by a cytogenetic abnormality. The inhibitors of protein tyrosine kinase which targeting the protein P210 encoded by Bcr—Abl fusion protein have made a revolutionary progress in the treatment of CML. As the first—generation of tyrosine kinase inhibitors （TKIs）， imatinib obviously improves the therapeutic efficacy and the prognosis of patients with CML. However，the gradual occurrence of resistance to imatinib limits its efficacy. With the advances in the understanding of molecular mechanisms of resistance， we consider that Bcr—Abl kinase domain mutations have been extensively implicated in the pathogenesis of imatinib resistance. The limitations of imatinib have inspired the development of second—generation TKIs nilotinib and dasatinib. Compared to imatinib，nilotinib and dasatinib have stronger affinity and efficacy on P210 fusion protein，and make patients in each phase who resistant to imatinb achieving better response. Long—term survival is a reality for majority of patients，with the exception of those with the T315I mutation. The third—generation clinical candidates which targeting Aurora kinase， SFK， LYN and SRC， such as bosutinib and ponatinib，are effective salvage for patients with T315I mutation，and are expected to overcome the effect of resistance.

[Key words] Chronic myeloid leukemia； Pathogenesis； Resistance； Treatment

慢性粒細胞白血病（chronic myeloid leukemia，CML）是一種起源于多能造血干細胞的惡性骨髓增殖性疾病，占所有白血病的15%～20%，全世界年發病率（1.0～1.5）/10萬，臨床上分慢性期（chronic phase，CP）、加速期（accelerated phase，AP）和急變期（blastic phase，BP或blast crisis，BC）[1]。95%以上的CML患者存在特征性的遺傳學異常，即t（9；22）（q34；q11）而形成的Ph染色體和/或Bcr—Abl融合基因[2]。Bcr—Abl融合基因編碼的P210融合蛋白不僅是導致CML發生及進展的根本原因，也是治療的重要靶點。目前治療CML的主要目標是達到細胞遺傳學甚至分子生物學緩解，預防疾病進展，延長生存期，提高生活質量和治愈疾病[3]。本文就CML發病機制以及在此基礎上的治療進展作一簡述。

1 發病機制

95%以上的CML患者初診時存在Ph染色體，并且在患者的各個造血系統細胞內均可檢測到該異常。這些研究提示該特征性遺傳學異常最初發生于造血干細胞水平。Ph染色體是由9號和22號染色體長臂的平衡易位導致的，即位于9號染色體q34的原癌基因Abl易位至22號染色體q11上的斷裂從集區（Bcr），從而形成Bcr—Abl融合基因[4]。Bcr基因斷裂點位置的不同，Bcr—Abl融合基因拼接方式亦有差異。CML中Bcr基因的斷裂點幾乎都位于主斷裂點從區（M—Bcr，Bcr外顯子12～16，又稱b1～b5），形成的融合基因轉錄產物為b2a2或b3a2，表達相對分子質量為210kD的蛋白P210。偶爾，Bcr基因的斷裂點位于μ區（μ—Bcr，Bcr外顯子17～20，又稱c1～c4），形成的轉錄產物為e19a2，編碼分子質量為230kD的融合蛋白P230[5]。

研究證實，P210融合蛋白是導致CML發病的根本原因。P210是一種異常的受體型酪氨酸激酶蛋白，與正常酪氨酸蛋白激酶比較，P210具有異常增高的酪氨酸蛋白激酶（PTK）活性，可引起信號傳導通路下游的特定底物蛋白分子的磷酸化水平顯著提高。蛋白磷酸化是細胞信號傳導的一種重要形式，是在蛋白激酶催化下發生的，參與調節細胞的各項生理功能。在正常狀況下，酪氨酸蛋白激酶的活性受到嚴格的調控。在CML患者細胞內，P210蛋白與ATP結合后，為一系列底物蛋白提供結合位點，如GAP、GRB—2、SHC、FES、CRKL及paxillin，使其酪氨酸磷酸化水平大大提高，進而激活RAS—MAPK，JAK/STAT，PI3K/AKT等信號傳導通路，改變核內基因的表達，如c—myc、bcl—2、bcl—x、bad、c—fos、cyclin D、NF—κB等，干擾細胞的正常生理功能。以上三條異常的信號傳導通路導致細胞增殖加快、生長因子依賴性減弱、凋亡受抑、細胞外基質與基質細胞的相互作用受到干擾，從而引起細胞的惡性轉化：①激活RAS—MAPK通路，使前體細胞異常過度增殖；②通過STAT激活下游分子轉錄活性；③通過PI3K/Akt通路抑制細胞凋亡；④通過細胞骨架蛋白磷酸化，降低CML前體細胞與骨髓基質細胞和細胞外基質的黏附性，促使大量異常未成熟細胞釋放入外周血[6—8]。此外，P210蛋白不僅是CML發病最重要的原因，也參與疾病由CP向AP或BC的進展以及對各類TKIs的耐藥。

2 治療進展

在特異性酪氨酸蛋白激酶抑制劑（TKI）應用于臨床之前，CML的治療方法主要以羥基脲、α干擾素及化療、脾臟放療為主。此類傳統治療方案療效差、副作用大，且不能從根本上消除致病的Bcr—Abl基因，因而無法使患者獲得遺傳學或分子生物學緩解。異基因造血干細胞移植被認為是有望治愈CML的唯一方法，但是，受到年齡與合適供體的限制，且移植相關并發癥發生率高、死亡風險大，因而只有小部分患者能做異基因造血干細胞移植。為了提高CML患者的治療效果及改善長期生存狀況，必須尋找一種特異性針對其致病機制、具有更低毒副作用的治療藥物。研究已經證實了Bcr—Abl融合基因編碼的P210蛋白是導致CML發生、病程進展的根本，針對P210蛋白的靶向藥物TKI使CML的治療獲得重大突破。與傳統的治療方案相比，TKI直接針對表達P210蛋白的惡性細胞，對正常細胞不具有殺傷抑制作用，因而特異性強、副作用少。

2.1 伊馬替尼

中文商品名為格列衛，是一種2—苯基氨基嘧啶類化合物。伊馬替尼是第一個人工合成的針對腫瘤發生機制的靶向抗癌藥物。格列衛于2001年在美國獲準上市，作為首個針對P210蛋白的TKI，成為治療CML的一線藥物。伊馬替尼的作用機制：通過競爭性抑制ATP及底物蛋白與P210酪氨酸激酶催化中心區域的結合，阻止P210蛋白及其底物的酪氨酸激酶活化，抑制PTK活性，因而干擾了CML細胞生存所依賴的信號傳導通路[9]。

伊馬替尼能使初診CML患者獲得較高的血液學、細胞遺傳學及分子生物學緩解率，延緩疾病的進展，并具有良好的耐受性，明顯提高患者的生活和生存質量。2006年一項多中心大樣本的臨床研究（IRIS）回顧性分析總結了伊馬替尼治療533例CP—CML患者的療效[10]。在接受治療12個月，獲得顯著細胞遺傳學緩解（MCyR）及完全細胞遺傳學緩解（CCyR）的患者分別有85%和69%。治療5年后，獲得MCyR和CCyR的患者分別為92%和87%。對于干擾素治療無效或不耐受的患者，經伊馬替尼治療后，分別有95%和41%的患者達到完全血液學緩解（CHR）和CCR。患者的5年無事件生存率為83%。2008年IRIS的研究表明CP—CML患者接受伊馬替尼治療7年后的無病生存率和總生存率分別達到81%和86%[11]。如上所述伊馬替尼治療CP—CML患者的療效顯著，但是仍有部分患者，特別是AP和BC—CML患者出現了原發性或繼發性耐藥。2006年美國血液學年會公布的伊馬替尼療效判斷標準如下（用藥劑量≥400 mg/d），3個月無血液學效應、6個月無細胞遺傳學效應、12個月無MCyR、18個月無CCR，判斷為治療失敗；3個月未獲得CHR、6個月未微細胞遺傳學緩解、12個月無MCyR、18個月無CMR，判斷為療效欠佳[12]。繼發性耐藥：已獲得的血液學、細胞遺傳學或分子生物學緩解被破壞，病程進展至AP或BC[13]。

原發性耐藥的機制尚不明確，繼發性耐藥的發生機制主要有以下3條：①伊馬替尼依賴途徑，如由ABCB1和ABCG2轉運子過度表達導致藥物向細胞增多；由OCT1表達減弱導致藥物向細胞內流入減少以及伊馬替尼在血清被封閉[14]；②Bcr—Abl依賴途徑，如Bcr—Abl基因擴增或表達增強、Bcr—Abl激酶區點突變；③不依賴Bcr—Abl的途徑，如基因組不穩定性、處于靜止休眠狀態的白血病干細胞及其他信號傳導通路的影響[15，16]。Bcr—Abl激酶區基因點突變或基因表達增加導致的P210酪氨酸激酶活性增強是引起耐藥的主要原因。目前已證實的點突變類型逐漸增多，可發生在ATP結合環（P—環）、伊馬替尼結合位點、激活環（A—環）、催化區（C—環）。在伊馬替尼耐藥患者中，發生在P—環的突變（如M244V、G250E、Y253F/H及E255K/V等）及T315I（位于伊馬替尼結合區）占所有突變類型的85%。此類點突變直接阻斷或間接干擾藥物與P210蛋白的結合，因而降低了患者對治療的敏感性，并且賦予細胞更強的惡變潛能，預后較差[17，18]。

一旦出現耐藥，可以根據患者的耐受性、激酶區點突變等分析，加大藥物劑量，加用或改用其他化療藥物，或者改用第二代靶向Bcr—Abl酪氨酸激酶抑制劑，或者進行異基因造血干細胞移植。多項多中心臨床研究已證實，第二代TKI治療伊馬替尼耐藥患者具有良好的療效。目前獲準上市的第二代TKIs包括尼洛替尼和達沙替尼。

2.2 尼洛替尼

尼洛替尼是一種新型的以氨基嘧啶為基礎的伊馬替尼的衍生物，能選擇性抑制P210酪氨酸激酶的活性。尼洛替尼的作用比伊馬替尼強約25倍，并且對多種伊馬替尼耐藥點突變仍有較高親和力[19，20]。ENESTnd研究對比尼洛替尼和伊馬替尼的療效表明，尼洛替尼組在12個月、24個月的MMR率分別為44%和62%，CCR率分別為80%和87%，而伊馬替尼組12個月、24個月的MMR率分別為22%和37%，CCR率分別為65%和77%[21]。尼洛替尼療效顯著優于伊馬替尼。多項Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗證明該藥對伊馬替尼耐藥的各期CML患者的CHR和CCR率分別為11%～80%和8%～22%[22]。一項針對220例伊馬替尼耐藥CP—CML患者的研究表明，患者在接受尼洛替尼治療19個月后的MCyR、CCR率分別為56%和41%，更為重要的是，超過75%的患者在接受治療2年后依然能維持MCyR，疾病無進展生存率達到50%～60%[23]。雖然尼洛替尼對大多數伊馬替尼耐藥的突變有效，但不能抑制T315I突變及Src家族激酶。目前尼洛替尼的耐藥機制尚不完全清楚，可能與新的Bcr—Abl激酶區基因點突變有關[24]。此外，基因擴增、Pgp過度表達以及Lyn激酶活化也可能參與引起尼洛替尼耐藥的發生[25]。

患者對尼洛替尼耐受性較好，不良事件發生率低。常見的不良反應主要是3～4級血液學毒性，包括血小板和中性粒細胞減少，膽紅素、轉氨酶、淀粉酶和脂肪酶升高。其他非血液學不良事件有胸腔積液、心包積液、肺水腫和左心室功能不全。

綜上所述，尼洛替尼對于伊馬替尼耐藥的CML患者，療效顯著，能明顯延長疾病進展時間，且患者具有很好的耐受性。因此，尼洛替尼于2010年6月被美國FDA正式批準為CML的一線治療用藥。

2.3 達沙替尼

達沙替尼是一個Bcr—Abl酪氨酸激酶和Src家族激酶的雙向激酶抑制劑，其中Src激酶家族參與了Bcr—Abl介導的發病機制，并且激活非Bcr—Abl激酶依賴的耐藥途徑。與伊馬替尼不同的是，達沙替尼與活化和非活化形式的P210蛋白均能結合，因此能夠克服許多ABL激酶區點突變導致的耐藥。此外，達沙替尼同時可以抑制其他多種可能參與介導伊馬替尼耐藥的酪氨酸激酶家族，如Src、Lck、PDGFR—β[26]。臨床前的體外實驗顯示，其作用約為伊馬替尼的300倍以上，且能克服除T315I突變以外的21種突變[27]。

一項針對達沙替尼治療84例伊馬替尼耐藥或不耐受的各期CML和Ph+ALL的研究表明，CP—CML患者獲得CHR、MCR率分別為92%和45%，AP/BC—CML和Ph+ALL患者的MHR和MCR率分別為70%和25%。在12個月的中期隨訪中分別有95%和82%的CP—CML和AP—CML患者維持緩解[28]。START—C項目評估了288例伊馬替尼耐藥患者接受達沙替尼的療效，在15個月的中期隨訪中CHR和MCyR率分別為87%和56%，疾病無進展生存率為90%[29]。對于許多伊馬替尼耐藥的患者，達沙替尼可以作為一種二線治療藥物。

雖然多個臨床機構的研究結果均表明，是否存在點突變并不影響達沙替尼治療伊馬替尼耐藥CML患者的CHR和MCyR率。但是，有些新發現的點突變可能引起達沙替尼耐藥[20，24]。達沙替尼治療CP—CML患者的MCyR、CCyR率及疾病無進展生存率與點突變的類型有關，而AP或BC—CML患者的長期生存率則不受點突變類型的影響[30]。達沙替尼的耐藥機制尚不清楚，但可能與點突變無關。

達沙替尼最常見的副作用是3～4級骨髓抑制，非血液學不良事件包括胸腔積液，尤其在急變期更常見。惡心、頭痛、皮疹、腹瀉、表皮水腫和胃腸道出血、轉氨酶升高等不良反應程度較輕[26]。

2.4 新的靶向藥物（第三代TKIs）

如前所述，第二代TKIs尼洛替尼和達沙替尼的耐藥與Bcr—Abl激酶區點突變有關，尤其不能克服T315I突變導致的耐藥。第三代TKIs競爭結合ATP底物，其對Bcr—Abl激酶的抑制作用不受激酶區結構或活化形式的影響，因此能夠逆轉T315I所致的耐藥。此外，第三代TKIs不僅能靶向抑制Bcr—Abl酪氨酸激酶，還能作用于其他分子靶點，如Aurora激酶、SFK、LYN及SRC等。目前處于臨床試驗階段的幾種主要第三代TKIs有Bosutinib、Ponatinib、INNO—406、XL228、AT9283、PHA—739358、KW—2449[20]。

綜上所述，伊馬替尼可以使CML患者獲得良好的細胞遺傳學甚至分子生物學緩解，但仍有部分患者出現耐藥。第二代TKIs尼洛替尼及達沙替尼作用較伊馬替尼更強。對于伊馬替尼耐藥的患者，尼洛替尼及達沙替尼是一種有效的治療選擇。此外，針對更多耐藥途徑的新型特異性分子靶向藥物有望解決更多CML患者的耐藥難題。

[參考文獻]

[1] Gunz FW. The epidemiology and genetics of the chronic leukaemia[J]. Clin Haematol，1977，6：3—21.

[2] Quintas—Cardama A，Cortes J. Molecular biology of bcr—abl1—positive chronic myeloid leukemia[J]. Blood，2009，113：1619—1630.

[3] 王建祥. 中華醫學會血液學分會中國慢性髓系白血病診斷與治療指南（2011版）[J]. 中華血液學雜志，2011，32（6）：426—432.

[4] Patnaik MM，Tefferi A. Molecular diagnosis myeproliferative neoplasm[J].Expert Rev Mol Diagn，2009，9（5）：481—492.

[5] Melo JV. The diversity of Bcr—Abl fusion proteins and the relationship to leukemia phenotype[J]. Blood，1996，88：2375—2384.

[6] Thielen N，Ossenkoppele GJ，Schuurhuis GJ，et al. New insights into the pathogenesis of chronic myeloid leukaemia：towards a path to cure[J]. Neth J Med，2011，69（10）：430—440.

[7] Jatiani SS，Cosenza SC，Reddy MV，et al. A non—ATP—competitive dual inhibitor of JAK2 and BCR—ABL kinases：elucidation of a novel therapeutic spectrum based on substrate competitive inhibition[J]. Genes Cancer，2010，1：331—345.

[8] Nakamura S，Yokota D，Tan L，et al. Down—regulation of Thanatos—ssociated protein 11 by BCR—ABL promotes CML cell proliferation through c—Myc expression[J]. Int J Cancer，2012，130（50）：1046—1059.

[9] Druker BJ，Talpaz M，Resta DJ，et al. Efficacy and safety of a specific inhibitor of the bcr—abl tyrosine kinase in chronic myeloid leukemia[J]. N Engl J Med，2001，344（14）：1031—1037.

[10] Druker BJ，Guilhot F，Stephen G，et al. Five—year follow—up of patients receiving imatinib for chronic myeloid leukemia[J]. N Engl J Med，2006， 355（23）：2408—2417.

[11] O Brien SG，Guilhot F，Goldman JM，et al. International randomized study of interferon versus STI571.（IRIS） 7—year follow—up：sustained survival，low rate of transformation and increased rate of major molecular response（MMR） in patients（pts） with newly diagnosed chronic myeloid leukemia in chronic phase（CMLCP） treated with imatinib（IM）[J]. Blood，2008，112：186.

[12] 張之南，沈悌. 血液學診斷及療效標準（第三版）[M]. 北京：科學出版社，2007：137—138.

[13] Mauro MJ. Defining and managing imatinib resistance[M]. In：ASH Education Program Book，2006：219—225.

[14] Thomas J，Wang L，Clark RE，et al. Active transport of imatinib into and out of cell implications for drug resistance[J]. Blood，2004，104：3739—3745.

[15] O'HareT，Eide CA，Deininger MW，et al. Persistent LYN signaling in imatinib—resistant，BCR—ABL—independen chronic myelogenous leukemia[J]. J Natl Cancer Inst，2008，100：908—909.

[16] Chomel JC，Turhan AG. Chronic myeloid leukemia stem cells in the era of targeted therapies：resistance，persistence and long—term dormancy[J].Oncotarget，2011，2（9）：713—727.

[17] Apperley JF. Part I：mechanisms of resistance to imatinib in chronic myeloid leukaemia[J]. Lancet Oncol，2007，8：1018—1029.

[18] Milojkovic D，Apperley J. Mechanisms of resistance to imatinib and second—generation tyrosine inhibitors in chronic myeloid leukemia[J].Clin Cancer Res，2009，15：7519—7527.

[19] Kantarjian HM，Giles F，Gattermann N，et al. Nilotinib（formerly AMN107），a highly selective BCR—ABL tyrosine kinase inhibitor，is effective in patients with Philadelphia chromosome—positive chronic myelogenous leukemia in chronic phase following imatinib resistance and intolerance[J]. Blood，2007，110：3540—3546.

[20] Bixby D，Talpaz M. Mechanisms of resistance to tyrosine kinase inhibitors in chronic myeloid leukemia and recent therapeutic strategies to overcome resistance[J]. Hematology Am Soc Hematol Educ Program，2009，461—476.

[21] Cortes JE，Jones D，O Brien S，et al. Nilotinib as front—line treatment for patients with chronic meyloid leukemia in early chronic phase[J]. J Clin Oncol，2010，28（3）：392—397.

[22] Koren—Michowitz M，le Coutre P，Duyster J，et al. Activity and tolerability of nilotinib：a retrospective multicenter analysis of chronic myeloid leukemia patients who are imatinib resistant or intolerant[J]. Cancer，2010，116（19）：4564—4572.

[23] Kantarjian H，Giles F，Bhalla K，et al. Nilotinib in chronic myeloid leukemia patients in chronic phase（CML—CP）with imatinib（IM）resistance or intolerance：longer follow—up results of a phase Ⅱ study[J]. J Clin Oncol（Meeting Abstracts），2009，27：7029.

[24] Soverini S，Gnani A，Colarossi S，et al. Philadelphia—positive patients who already harbor imatinib—resistant Bcr—Abl kinase domain mutations have a higher likelihood of developing additional mutations associated with resistance to second—or third—line tyrosine kinase inhibitors[J].Blood，2009，114：2168—2171.

[25] Mahon FX，Hayette S，Lagarde V，et al. Evidence that resistance to nilotinib may be due to BCR—ABL，Pgp，or Src kinase overexpression[J].Cancer Res，2008，68：9809—9816.

[26] Rix U，Hantschel O，Durnberger G，et al. Chemical proteomic profiles of the BCR—ABL inhibitors imatinib，nilotinib，and dasatinib reveal novel kinase and nonkinase targets[J]. Blood，2007，110：4055—4063.

[27] Quintas—Cardama A，Cortes J. Therapeutic options against BCR—ABL T315I—positive chronic myelogenous leukemia[J]. Clin Cancer Res，2008，14（14）：4392—4399.

[28] Talpaz M，Shah NP，Kantarjian H，et al. Dasatinib in imatinib—resistant philadelphia chromosome—positive leukemias[J]. N Engl J Med，2006， 354（24）：2531—41.

[29] Hochhaus A，Baccarani M，Deininger M，et al. Dasatinib induces durable cytogenetic responses in patients with chronic myelogenous leukemia in chronic phase with resistance or intolerance to imatinib[J]. Leukemia，2008，22：1200—1206.

[30] Jabbour E，Jones D，Kantarjian HM，et al. Long—term outcome of patients with chronic myeloid leukemia treated with second generation tyrosine kinase inhibitors after imatinib failure is predicted by the in vitro sensitivity of BCR—ABL kinase domain mutations[J]. Blood，2009， 114：2037—2043.

（收稿日期：2012—07—16）