肿瘤的细胞周期治疗*

综述 审校

不同细胞周期蛋白异常可以引起肿瘤细胞失控的复制，这是肿瘤的特征之一。以细胞周期蛋白为靶标的肿瘤细胞周期治疗前景广阔[1]。过去的20年里，细胞周期素依赖性激酶（cyclin-dependent kinas⁃es，CDKs）抑制剂的发展取得了长足的进步，选择性CDK4/6抑制剂已经批准用于ER阳性/HER-2阴性晚期乳腺癌的治疗。肿瘤细胞周期治疗时代已经来临[2]。现将近年来肿瘤细胞周期治疗的新进展进行综述。

1 细胞周期药物的主要靶标

直接调节细胞周期的蛋白，如CDKs、检查点激酶（checkpoint kinase，CHK）、Aurora激酶、Polo样激酶和WEE1激酶是细胞周期治疗药物的主要靶标。

1.1 CDKs

有丝分裂信号激活细胞周期素（cyclins）和CDKs的复合物，通过磷酸化抑癌基因RB和激活E2F家族转录而促进细胞从G1期进入S期。激酶抑制蛋白和CDK作用蛋白家族上调CDK4抑制剂而阻滞细胞从G1期进入S期。cyclin-CDKs复合物也调控细胞周期通过S期并从G2期进入M期[1]。其中，CDK4/6是细胞周期的关键驱动者，其抑制剂不仅能抑制肿瘤生长，甚至引起肿瘤消退[3]。

另外，细胞周期相关激酶CDK7是三阴性乳腺癌的驱动者和治疗靶标。Li等[4]研究发现，CDK7抑制剂BS-181和THZ1可以下调CDK7介导的RNA聚合酶Ⅱ磷酸化和抑制转录，联合Bcl-2/Bcl-XL抑制剂可以提高三阴性乳腺癌的治疗效果。CDK8与其同源基因CDK19协同调节肿瘤中的几个转录因子，CDK8/CDK19抑制剂也已进入临床研究。Chen等[5]研究显示，通过小分子激酶抑制剂或shRNAs抑制CDK8/CDK19可以阻止核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）诱导的转录，也能够阻抑RNA聚合酶ⅡC端区域磷酸化，后者为转录所必需。虽然CDK8/CDK19抑制剂阻止NF-κB驱动的转录，但对大多数NF-κB所调节基因的表达无影响。CDK9和CDK12均可以调控细胞转录和RNA修饰，因此也是新的肿瘤细胞周期治疗靶标[6]。

1.2CHK

当DNA损伤时，细胞通过CHK1和CHK2启动细胞周期阻滞。其中，CHK1使细胞周期停滞在S期或G2期，而CHK2使细胞周期停滞在G1期。Sen等[7]报告了靶向小细胞肺癌中细胞周期CHK1的临床前效果。研究发现，CHK1抑制剂prexasertib单独应用显示了良好的抗肿瘤效果，不仅增加化疗药物顺铂或多聚核苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂奥拉帕尼的效果，还能够提高顺铂耐药肿瘤的反应。

1.3 Aurora激酶

Aurora激酶控制细胞周期从G2期进入M期。Aurora激酶属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族，由Aurora A、Aurora B和Aurora C构成。Aurora激酶通过调节有丝分裂特别是染色体分离而被认为是细胞分裂的关键酶。除了调节有丝分裂，Aurora激酶还能调节减数分裂。Aurora激酶抑制剂能够增加化疗效果，因此成为新的肿瘤细胞周期治疗方法[8]。多个Aurora激酶抑制剂正在开展研究。Aurora激酶抑制剂TC-A2317通过引起中心体和微管纺锤体突变以及延长有丝分裂间期而减缓细胞增殖。另外，TC-A2317可以使紫杉醇激活的纺锤体装配检查点失活，加重有丝分裂灾难[9]。Aurora A激酶抑制剂alisertib联合溶瘤疱疹病毒治疗对恶性外周神经鞘瘤和神经母细胞瘤有良好的抗肿瘤效果。溶瘤疱疹病毒提高了肿瘤细胞对alisertib的敏感性，而alisertib增加了溶瘤疱疹病毒峰值并减缓了在肿瘤中的清除[10]。

1.4 Polo样激酶

Polo样激酶和cyclin-CDKs联合作用控制细胞周期从G2期进入S期。Polo样激酶抑制剂可以引起有丝分裂阻滞和细胞凋亡。Polo样激酶抑制剂volasert⁃ib已进入Ⅲ期临床研究，与靶向其他通路药物的联合将是未来治疗模式[11]。

1.5 WEE1激酶

WEE1激酶在细胞有丝分裂前G2～M期细胞周期检查点阻滞中发挥关键作用。正常细胞在G1期修复DNA，但是肿瘤细胞伴有G1～S期检查点缺陷，通常依赖G2～M期检查点完成DNA修复。靶向WEE1激酶抑制G2～M期检查点可能是潜在的肿瘤治疗方法[12]。Ⅱ期临床研究证实，WEE1抑制剂AZD1775对一线治疗抵抗或耐药的TP53突变卵巢癌患者有效。24例患者接受卡铂[曲线下面积5 mg/（mL·min）]联合AZD1775（225 mg口服，2次/d）治疗，21天为1个周期，直至疾病进展。该研究结果显示，整体反应率为43%，中位无进展生存时间（progression-free survival，PFS）和整体生存时间分别为5.3个月和12.6个月，其中2例患者至截止日期持续反应时间达31个月和42个月，不良反应可耐受[13]。

另外，细胞周期检查点在维持基因组的完整和细胞分裂的平衡方面发挥重要作用。单极纺锤体1（monopolar spindle 1，Mps1）又称为TTK蛋白激酶，是纺锤体装配检查点的核心成分。Mason等[14]报道Mps1抑制剂CFI-402257的抗肿瘤作用。CFI-402257可以使纺锤体装配检查点失活、染色体分离错误和形成非整倍体，并最终导致细胞死亡，与PD-1抗体联合可以抑制肿瘤生长，这为Mps1抑制剂进入人类肿瘤临床试验研究提供了实验基础。

2 细胞周期治疗的作用机制

2.1 阻滞细胞周期从G1期进入S期

细胞分裂通过cyclin-CDKs调节细胞周期的完成。其中，cyclin D和CDK4/6在细胞周期进程中发挥关键作用，其使Rb蛋白磷酸化和失活而阻滞细胞周期从G1期进入S期。特异性ATP竞争性CDK4/6抑制剂可以诱导Rb蛋白阳性肿瘤不可逆的细胞周期G1期阻滞[1]。选择性CDK4/6抑制剂，包括ribociclib、abemaciclib和palbociclib，可以阻滞细胞从G1期进入S期，提高了抗肿瘤效果并且减少不良反应[15]。

2.2 激活抗肿瘤免疫

Goel等[16]应用乳腺癌和其他实体瘤小鼠模型研究证实，CDK4/6抑制剂不仅能诱导肿瘤细胞周期阻滞，还能够促进抗肿瘤免疫。抗肿瘤免疫反应有两个基础：首先，CDK4/6抑制剂激活肿瘤细胞内源性逆转录病毒成分表达，增加细胞内双链RNA水平，进而刺激产生Ⅲ型干扰素并增加肿瘤抗原递呈；其次，CDK4/6抑制剂显著抑制调节性T细胞的增殖，促进细胞毒性T细胞对肿瘤细胞的清除。此研究为CDK4/6抑制剂联合肿瘤免疫治疗提供了理论基础。

2.3 控制细胞代谢功能

细胞分裂需要cyclin和CDKs这类关键的细胞周期调节蛋白，cyclin-CDKs复合体能够调节细胞代谢从而引起肿瘤消退。Wang等[17]研究显示，cyclin D3-CDK6激酶可以磷酸化糖代谢通路中的两个关键酶（6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶M2）并抑制其代谢活性，这直接激活糖代谢的磷酸戊糖通路和丝氨酸通路。研究提示，cyclin D3-CDK6可能成为人类肿瘤亚型的分层因子，cyclin D3-CDK6抑制剂通过调节细胞周期和细胞代谢而成为新的肿瘤治疗方法。

2.4 调节转录水平

Palozola等[18]认为在有丝分裂期间细胞转录保持在低水平状态，当有丝分裂结束后转录将重新激活。CDK9和CDK12可以调控细胞转录[6]。目前细胞周期治疗领域的研究主要是寻找转录CDKs的抑制剂。表1总结了细胞周期药物的主要靶标和作用机制。

表1 细胞周期药物的主要靶标和作用机制

3 细胞周期治疗的应用模式

虽然单独应用CDK4/6抑制剂可以抑制细胞生长，但很快产生耐受，因此更多是联合治疗策略。CDK4/6抑制剂联合内分泌治疗、上游表皮生长因子（epidermal growth factor receptor，EGFR）抑制剂、磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）抑制剂或自噬抑制剂可以提高抗肿瘤效果。与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）抑制剂和分裂原激活蛋白激酶（mitogen-acti⁃vated protein kinase，MAPK）抑制剂的联合研究正在进行。

3.1 联合内分泌治疗

此为细胞周期治疗目前最主要的应用模式，CDK4/6抑制剂也已成为晚期乳腺癌治疗的新标准。对于HR阳性/HER-2阴性的晚期乳腺癌患者，联合来曲唑较单药来曲唑有更长的PFS，但血液毒性增加[19]。另外一项Ⅱ期临床试验也显示ribociclib联合来曲唑较单药来曲唑有更长的PFS，同样骨髓抑制的发生率也增高[20]。联合氟维司群组较安慰剂联合氟维司群组有更长的PFS（16.4个月vs.9.3个月，P＜0.001），两组的客观缓解率分别为48.1%和21.3%[21]。

3.2 联合EGFR抑制剂

Goel等[22]研究显示CDK4/6抑制剂能抵抗HER-2阳性乳腺癌靶向治疗的耐药。CDK4/6抑制剂不仅能抑制Rb磷酸化，还能减少TSC2磷酸化和mTORC1活性，这解除了EGFR家族激酶的抑制，使肿瘤重新对EGFR/HER-2抑制剂敏感。因此，抗EGFR/HER-2和CDK4/6抑制剂双靶向治疗可能是HER-2阳性乳腺癌的新治疗选择。Zhou等[23]发现CDK4/6抑制剂可以提高EGFR抑制剂对食管鳞状细胞癌的疗效并逆转耐药。

3.3 联合PI3K抑制剂

Teo等[24]研究发现，CDK4/6抑制剂联合PI3K抑制剂可以增加人三阴性乳腺癌细胞株的凋亡、细胞周期阻滞、肿瘤免疫原性和免疫原性细胞死亡。联合治疗也能够显著改善人移植瘤模型的疾病控制率，增加肿瘤浸润T细胞活性和降低免疫抑制性骨髓来源抑制细胞数量。另外，CDK4/6和PI3Kα抑制剂联合免疫检查点抑制剂诱导体内三阴性乳腺癌的完全缓解和持续消退。

3.4 联合自噬抑制剂

虽然CDK4/6抑制剂已经用于晚期雌激素受体阳性乳腺癌的治疗，但两个主要的临床挑战不容小觑：不良反应可能导致治疗中断和缺乏疗效生物标记物。CDK4/6抑制剂联合自噬抑制剂能够维护G1/S期检查点完整，可能成为包括乳腺癌在内的多种实体瘤的新治疗策略[25]。

4 未来方向

克服CDK4/6抑制剂的获得性耐药将是细胞周期治疗时代的研究热点。寻找针对细胞周期的新调控靶标是细胞周期治疗的未来方向。生长信号激发cyclin D1 mRNA在母细胞中累积，而DNA损伤则导致母细胞中活化p53升高。遗传了更多细胞周期蛋白D1的子细胞继续进入下一个细胞周期，而遗传更多活化p53的子细胞则进入静止状态，因此cyclin D1或p53可能成为细胞周期治疗的新靶标[26]。CDK8抑制剂也已成为肿瘤靶向治疗的新希望[27]。通过靶向细胞周期的miRNA抑制多种cyclin和CDK的表达水平能够选择性阻断肿瘤细胞的增殖并减少细胞周期补偿机制的发生。Hydbring等[28]实验筛选出调节细胞周期蛋白的miRNA（miR-195、miR-193a和miR-214），靶向miRNA可以用于难治性肿瘤的治疗。在整合基因组学时代[29]，细胞周期抑制剂增添了肿瘤精准治疗的新内容，开辟了肿瘤治疗的新篇章。

[1]Otto T,Sicinski P.Cell cycle proteins as promising targets in cancer therapy[J].Nat Rev Cancer,2017,17(2):93‐115.

[2]Ingham M,Schwartz GK.Cell‐Cycle Therapeutics Come of Age[J].J Clin Oncol,2017,35(25):2949‐2959.

[3]Minton K.Cancer immunotherapy:Cell cycle inhibitors boost tu‐mour immunogenicity[J].Nat Rev Drug Discov,2017,16(10):679.

[4]Li B,Ni Chonghaile T,Fan Y,et al.Therapeutic Rationale to Target Highly Expressed CDK7 Conferring Poor Outcomes in Triple‐Nega‐tive Breast Cancer[J].Cancer Res,2017,77(14):3834‐3845.

[5]Chen M,Liang J,Ji H,et al.CDK8/19 Mediator kinases potentiate induction of transcription by NFκB[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2017,114(38):10208‐10213.

[6]Chilà R,Guffanti F,Damia G.Role and therapeutic potential of CDK12 in human cancers[J].Cancer Treat Rev,2016,50:83‐88.

[7]Sen T,Tong P,Stewart CA,et al.CHK1 Inhibition in small‐cell lung cancer produces single‐agent activity in biomarker‐defined disease subsets and combination activity with cisplatin or olaparib[J].Can‐cer Res,2017,77(14):3870‐3884.

[8]Tang A,Gao K,Chu L,et al.Aurora kinases:novel therapy targets in cancers[J].Oncotarget,2017,8(14):23937‐23954.

[9]Min YH,Kim W,Kim JE.The Aurora kinase A inhibitor TC‐A2317 dis‐rupts mitotic progression and inhibits cancer cell proliferation[J].Oncotarget,2016,7(51):84718‐84735.

[10]Currier MA,Sprague L,Rizvi TA,et al.Aurora A kinase inhibition en‐hances oncolytic herpes virotherapy through cytotoxic synergy and innate cellular immune modulation[J].Oncotarget,2017,8(11):17412‐17427.

[11]Gutteridge RE,Ndiaye MA,Liu X,et al.Plk1 Inhibitors in cancer ther‐apy:from laboratory to clinics[J].Mol Cancer Ther,2016,15(7):1427‐1435.

[12]Matheson CJ,Backos DS,Reigan P.Targeting WEE1 kinase in cancer[J].Trends Pharmacol Sci,2016,37(10):872‐881.

[13]Leijen S,van Geel RM,Sonke GS,et al.Phase II study of WEE1 inhib‐itor azd1775 plus carboplatin in patients with tp53‐mutated ovari‐an cancer refractory or resistant to first‐line therapy within 3 months[J].J Clin Oncol,2016,34(36):4354‐4361.

[14]Mason JM,Wei X,Fletcher GC,et al.Functional characterization of CFI‐402257,a potent and selective Mps1/TTK kinase inhibitor,for the treatment of cancer[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2017,114(12):3127‐3132.

[15]O'Leary B,Finn RS,Turner NC.Treating cancer with selective CDK4/6 inhibitors[J].Nat Rev Clin Oncol,2016,13(7):417‐430.

[16]Goel S,DeCristo MJ,Watt AC,et al.CDK4/6 inhibition triggers anti‐tumour immunity[J].Nature,2017,548(7668):471‐475.

[17]Wang H,Nicolay BN,Chick JM,et al.The metabolic function of cy‐clin D3‐CDK6 kinase in cancer cell survival[J].Nature,2017,546(7658):426‐430.

[18]Palozola KC,Donahue G,Liu H,et al.Mitotic transcription and waves of gene reactivation during mitotic exit[J].Science,2017,358(6359):119‐122.

[19]Finn RS,Martin M,Rugo HS,et al.Palbociclib and Letrozole in Ad‐vanced Breast Cancer[J].N Engl J Med,2016,375(20):1925‐1936.

[20]Hortobagyi GN,Stemmer SM,Burris HA,et al.Ribociclib as first‐line therapy for hr‐positive,advanced breast cancer[J].N Engl J Med,2016,375(18):1738‐1748.

[21]Sledge GW Jr,Toi M,Neven P,et al.MONARCH 2:Abemaciclib in combination with fulvestrant in women with hr+/her2‐advanced‐breast cancer who had progressed while receiving endocrine thera‐py[J].J Clin Oncol,2017,35(25):2875‐2884.

[22]Goel S,Wang Q,Watt AC,et al.Overcoming therapeutic resistance in her2‐positive breast cancers with CDK4/6 inhibitors[J].Cancer Cell,2016,29(3):255‐269.

[23]Zhou J,Wu Z,Wong G,et al.CDK4/6 or MAPK blockade enhances efficacy of EGFR inhibition in oesophageal squamous cell carcinoma[J].Nat Commun,2017,8:13897.

[24]Teo ZL,Versaci S,Dushyanthen S,et al.Combined CDK4/6 and PI3Kα inhibition is synergistic and immunogenic in triple negative breast cancer[J].Cancer Res,2017,77(22):6340‐6352.

[25]Vijayaraghavan S,Karakas C,Doostan I,et al.CDK4/6 and autopha‐gy inhibitors synergistically induce senescence in Rb positive cyto‐plasmiccyclin E negative cancers[J].Nat Commun,2017,27(8):15916.

[26]Yang HW,Chung M,Kudo T,et al.Competing memories of mitogen and p53 signalling control cell‐cycle entry[J].Nature,2017,549(7672):404‐408.

[27]Philip S,Kumarasiri M,Teo T,et al.Cyclin‐Dependent Kinase 8:A New Hope in Targeted Cancer Therapy[J]?J Med Chem,2018,9.[Epub ahead of print]

[28]Hydbring P,Wang Y,Fassl A,et al.Cell‐Cycle‐Targeting MicroRNAs as Therapeutic Tools against Refractory Cancers[J].Cancer Cell,2017,31(4):576‐590.

[29]Kumar‐Sinha C,Chinnaiyan AM.Precision oncology in the age of in‐tegrative genomics[J].Nat Biotechnol,2018,36(1):46‐60.