一文讲清 | 肿瘤靶向耐药的『主要机制』及『干预策略』！

发布日期：2025-06-25浏览次数：

2001年，随着首个小分子靶向抗癌药物伊马替尼(imatinib)的成功上市，抗癌药物的研究正式进入了“靶向药物时代”。截至目前，美国食品药品监督管理局(FDA)和中国国家药品监督管理局(NMPA)批准的以激酶抑制剂为代表的小分子靶向抗癌药物超过100个。但随着小分子靶向抗癌药物的广泛应用，肿瘤耐药现象随之出现。 癌症治疗耐药是一个涉及多种因素共同作用的过程, 包括肿瘤异质性、基因突变、表观遗传修饰以及肿瘤微环境等。这些因素的变化极大地影响了化疗、靶向治疗和免疫治疗的有效性, 成为治疗失败的主要原因。 化疗、靶向治疗和免疫治疗三种方法的耐药机制 耐药的主要发生机制 耐药几乎存在于所有类型的肿瘤和所有抗癌药物中, 是肿瘤治疗面临的重大挑战。肿瘤耐药是宿主、肿瘤细胞、免疫系统与肿瘤微环境共同作用的结果。耐药的机制复杂且处于动态变化中, 微环境的改变、肿瘤细胞在治疗压力下发生基因突变等诸多复杂的因素都可能诱发耐药, 不同的影响因素可以同时发生在单个肿瘤中。主要发生机制包括肿瘤内药物蓄积减少、药物灭活、基因突变、代偿通路激活、细胞死亡方式、DNA损伤修复和表观遗传学改变、肿瘤可塑性以及肿瘤微环境等8个方面。其中对基因突变、代偿通路激活两个方面的研究探讨，是目前靶向药物耐药研究及突破的重点。 基因突变 肿瘤突变负荷和异质性是靶向药物最常见的耐药机制。全基因组测序结果显示, 与亲代细胞相比，靶向药物治疗后的肿瘤细胞基因突变频率更高。 ①空间位阻 靶向激酶的“看门突变”(gatekeeper mutation)是最常见的获得性耐药机制, 比如伊马替尼作用靶点BCR-ABL T315I突变。ABL第315位氨基酸由小而亲水的苏氨酸突变为大而亲脂的异亮氨酸, 致使伊马替尼与靶点结合的空间位阻增加, 亲和力降低。 ALK L1196M突变位于ATP结合域的底部, 突变后形成空间位阻, 影响药物与靶点结合, 是克唑替尼耐药的重要突变。FGFR2第564氨基酸由结构较小的缬氨酸突变为结构更大的苯丙氨酸、异亮氨酸或亮氨酸, 可以导致泛FGFR抑制剂耐药。 ②亲和力改变 部分靶点药物通过竞争辅因子或底物发挥作用, 当目标蛋白与辅因子或底物之间的亲和力增强, 耐药性就随之产生。典型代表EGFR T790M突变增加了EGFR与ATP之间的亲和力, 导致了药物活性显著降低。此外, FGFR2其他位点如N549、K658以及E565等发生突变, 可以导致靶蛋白和药物竞争性底物的亲和力增加从而使肿瘤细胞对FGFR2抑制剂产生耐药性。 ③构象变化 BCR-ABL Y253C和E255K/V等突变破坏了蛋白质的非活性构象, 从而导致“Ⅱ型”抑制剂结合的非活性蛋白质构象不稳定而耐药。该类突变主要发生在激酶的“P环”。ALK基因突变引起的“P环”构象改变是第一/二代抑制剂耐药的常见突变, 如塞瑞替尼治疗失败后常见的F1174C/L/V突变。除管家残基区(L1196M)突变外, ALK基因的其他耐药突变散布在激酶结构域的各个区域, 包括溶剂前沿(G1202R、D1203N及L1198F)、ATP结合区(G1269A)和αC-螺旋N末端(1151Tins、L1152R和C1156Y)。溶剂前沿G1202R突变导致的构象变化使ALK抑制剂与结合袋之间的快速解离, 是第二代ALK抑制剂治疗后最常见的继发耐药机制; L1198F突变导致蛋白ATP结合位点的构象变化使得肿瘤细胞对劳拉替尼耐药。此外, 在奥希替尼治疗耐药的患者中也检测到EGFR溶剂前沿突变EGFR G796S/R、C797S/G和L792F/H。 干预策略 针对基因突变引起耐药的问题, 干预策略主要包括药物结构优化、设计共价抑制剂和别构抑制剂, 以及非经典结合模式、蛋白水解靶向嵌合体和靶向多位点等新型药物的研发。通过分析突变蛋白与小分子共晶结构，在原有小分子上优化化合物结构, 设计筛选新的克服耐药的化合物。其中最具有代表性的例子是二代和三代ALK-TKIs的开发。二代赛瑞替尼可以限制ALK野生型和突变型复合物中P环的构象改变, 对除G1202R及F1174C耐药突变外的多数耐药突变有明显疗效。三代劳拉替尼可以克服包括G1202R在内的多种ALK耐药突变。多项研究已证实克唑替尼序贯ALK-TKIs的治疗模式可使转移性非小细胞肺癌患者的总生存期达7年以上。 设计不同结合模式的抑制剂也是克服靶向药物耐药的有效策略之一。共价抑制剂可通过利用靶蛋白活性口袋中的亲核氨基酸残基与小分子抑制剂中的亲电基团形成共价键。如三代EGFR-TKI奥西替尼通过不可逆的共价结合于EGFR C797位点, 克服了T790M突变产生的耐药。靶向ABL激酶别构位点肉豆蔻酸口袋的抑制剂阿西米尼可以有效地抑制ABL T315I突变激酶活性, 克服肿瘤对ATP竞争性抑制剂伊马替尼等产生的耐药性。 EGFR抑制剂耐药机制 随着药物化学和化学生物学的创新, 其他一些新型化合物的研发也为克服基因突变导致的靶向治疗耐药带来了新的希望。四代EGFR-TKI BLU-945是苯胺喹唑啉衍生物, 在苯胺基团上引入了氟和甲氧基以提高结合能力, 可以克服EGFR C797S突变导致的奥西替尼耐药。基于天然产物Sanglifehrin A改造而来的化合物RMC-4998和RMC-6291可通过与亲环蛋白A结合, 形成对KRAS具有高亲和力的二元复合物, 作用于活性状态的KRAS G12C蛋白, 抑制其下游信号通路的活化。新型小分子化合物RMC-7977, 通过与KRAS蛋白结合形成可逆的三元复合物, 对携带KRAS G12X突变的癌症模型表现出显著的抗肿瘤活性。 代偿通路激活 除了靶向耐药突变外, 癌细胞还可以通过药物靶点上游或下游的功能获得突变或通过平行信号通路的激活产生耐药。 ①下游途径激活 以 EGFR为例，其下游信号通路 PI3K/AKT和RAS/RAF/MEK/ERK等的持续激活可引起耐药。EGFR抑制剂治疗的肺癌中出现BRAF突变可导致耐药。此外,多项研究已证实MAPK再激活可能是KRAS G12C耐药的重要原因。BRAF下游MEK激酶(MAP2K1/2)的突变激活是接受BRAF抑制剂治疗后黑色素瘤患者耐药的常见机制。 ②上游激活 致癌信号的上游激活可以通过超激活途径中的通量来降低下游抑制的效力。例如 BRAF抑制剂治疗黑色素瘤后出现NRAS突变或NF1缺失导致RAS-MAPK信号通路重新激活。 ③平行旁路激活 为了维持细胞存活和增殖, 肿瘤细胞还可以激活替代的致癌途径。MET扩增是在一/二代EGFRTKI获得性耐药分子机制中, 除T790M外最重要的机制之一, 发生率为5%~20%。7%~15%一线使用奥希替尼的NSCLC患者也可发生MET扩增而导致耐药。MET扩增或重排同样可导致劳拉替尼的耐药, 发生率超过 20%。有研究表明在接受Adagrasib单一疗法治疗的KRAS G12C突变肿瘤患者的肿瘤组织样本中同样检测到了MET扩增。 干预策略 药物联用策略利用非重叠耐药谱和合成致死原则, 不但能克服单药耐药, 还能增强药物的总体疗效。PARP抑制剂和铂类化疗药物联合使用治疗BRCA1/2突变的卵巢癌或乳腺癌可以发挥协同作用效果。此外, 同一靶点不同结合模式的联合用药也可以克服耐药, 如BCR-ABL激酶的ATP结合位点抑制剂达沙替尼与其变构抑制剂阿西米尼联合应用可显著克服达沙替尼的耐药问题。 联合应用靶向代偿活化通路的抑制剂可以克服代偿通路活化导致的耐药, 比如联合使用MET抑制剂和EGFR-TKI可克服MET介导的第三代EGFRTKI获得性耐药。基于EGFR信号的反馈激活在维持致癌信号和限制FGFR抑制后的细胞死亡方面具有重要作用, 联合使用EGFR抑制剂以提高FGFR2阳性肝内胆管癌患者的初始应答率, 并扩大获得性FGFRi耐药性患者的临床受益。 新型药物的研发也是克服靶向治疗耐药的重要手段之一。例如新型可逆性三元复合物 RAS抑制剂RMC-7977, 它可以广泛抑制突变型及野生型KRAS、NRAS和HRAS, 还能有效抑制那些因RAS信号通路恢复而对KRAS(G12C)抑制剂产生耐药性的肿瘤的生长。 部分靶向药物的耐药机制 参考文献： [1]Li X, Li M, Huang M, Lin Q, Fang Q, Liu J, Chen X, Liu L, Zhan X, Shan H, Lu D, Li Q, Li Z, Zhu X. The multi-molecular mechanisms of tumor-targeted drug resistance in precision medicine. Biomed Pharmacother. 2022 Jun;150:113064. doi: 10.1016/j.biopha.2022.113064. Epub 2022 May 5. PMID: 35658234. [2]廖敏,强晓妍,盛泽娟,等. 小分子靶向抗肿瘤药物耐药机制与应对策略 [J]. 药学进展, 2023, 47 (09): 693-705. DOI:10.20053/j.issn1001-5094.2023.09.005. [3]钟桂香,陈剑锋,谭静. 肿瘤治疗耐药的遗传变异与表观遗传调控 [J]. 中国细胞生物学学报, 2025, 47 (03): 619-631. [4]Yang M, Cui M, Sun Y, Liu S, Jiang W. Mechanisms, combination therapy, and biomarkers in cancer immunotherapy resistance. Cell Commun Signal. 2024 Jun 19;22(1):338. doi: 10.1186/s12964-024-01711-w. PMID: 38898505; PMCID: PMC11186190. [5]王芳,付凯,潘灿,等. 肿瘤耐药机制及其干预策略的新进展 [J]. 中国细胞生物学学报, 2025, 47 (03): 646-660. [6]Liu HQ, Wu XD, Fang XW, An YS, Xia M, Luo XH, Li JZ, Wang GH, Liu T. Tumor-Targeted Magnetic Micelles for Magnetic Resonance Imaging, Drug Delivery, and Overcoming Multidrug Resistance. ACS Omega. 2024 Dec 9;9(50):49566-49579. doi: 10.1021/acsomega.4c07132. PMID: 39713686; PMCID: PMC11656234.