针对胃肠间质瘤的KIT激酶抑制剂的药物学研究

发布时间：2020-07-20 09:42

【摘要】：胃肠间质瘤(Gastrointestinal stromal tumor,GIST)是一种最常见的胃肠道间叶组织中出现的肿瘤。大多数的胃肠间质瘤是由KIT基因的过度表达或功能获得性突变引起的。目前KIT激酶已成为肿瘤分子靶向治疗的一个重要的靶标,已有的一线治疗药物伊马替尼长期使用后会引起多种耐药突变,因此开发一种能克服伊马替尼耐药性的药物具有非常重要的临床意义。白血病是骨髓和血液中异常细胞的增殖的血细胞癌症。在FLT3 ITD阳性介导的急性髓细胞白血病和慢性髓细胞白血病中,STAT5是高度活化的,在这两种血液病中起重要作用。然而现有的STAT5抑制剂pimozide活性低,因此开发一种药效作用强的STAT5抑制剂对于治疗髓细胞白血病有着非常重要的意义。本论文一共分为四个部分,主要围绕针对胃肠间质瘤的KIT抑制剂药物学研究和STAT5抑制剂的药物作用机制两个方面开展研究。第一部分:针对胃肠间质瘤的高选择性KIT V559D抑制剂的发现和研究KITV559D突变是胃肠间质瘤中一种很常见的原发性突变,它是属于功能获得性突变。我们使用高通量药物筛选得到了一种高选择性的KIT V559D激酶抑制剂。我们将这个小分子命名为CHMFL-KIT-031。我们发现在体外酶活实验上它对于KIT V559的药效作用是KIT WT的10-20倍,在细胞实验上是15倍左右。在检测中我们也发现与其他突变相比,如L576P、T670I、V654A(ATP结合口袋)、N822K 和 D816V(活化环),CHMFL-KIT-031 对 KITV559D 的活性强15-400倍。CHMFL-KIT-031在KITV559D介导的细胞信号中和体内抗肿瘤活性上显示出很高的抑制效率。CHMFL-KIT-031的高选择性将使它成为研究胃肠间质瘤中KITV559D引起的疾病的一个很好的工具。第二部分:阿西替尼克服GIST模型中多种耐伊马替尼KIT突变的研究KIT激酶过表达和功能获得性突变是胃肠道间质瘤(GIST)的关键发病机制,伊马替尼尽管提高了患者的生存率,但原发性和功能获得性突变导致的耐药性仍是一个急需解决的难题。尽管用于GIST治疗的多靶点激酶抑制剂,如舒尼替尼和瑞戈非尼可以克服一些突变,但是这两种药物的毒性和有限的药效作用仍然限制了它们对于GIST的治疗。因此在精确医学时代,我们迫切需要针对不同突变灵敏度不同的靶向治疗。通过药物重新定位的方法,我们发现已被批准用于肾细胞癌(RCC)的阿西替尼显示出针对各种KIT相关的原发性和继发性突变的有效活性。特别是对于KIT V559D/A/G和L576P主要功能获得性突变,它显示出比伊马替尼,舒尼替尼和瑞戈非尼更好的活性。此外,它还可以克服伊马替尼耐药KITT670I和V654A突变。阿西替尼在KIT和KITT670I和/V654A突变的GIST临床前模型中表现出很好的体外和体内药效。它对于这两种突变的细胞抑制活性分别是108和5nM,蛋白水平的抑制活性分别是51.8和4.56nM。鉴于阿西替尼在人体中的药物毒性和药代动力学特征已被很好地研究过,我们的结果将为将阿西替尼扩展到可能无法响应治疗和耐受目前治疗的GIST患者中提供了理论基础。第三部分:尼达尼布克服GIST模型中多种耐伊马替尼突变和FGFR活化引起的耐药虽然阿西替尼能克服GIST模型中多种耐伊马替尼突变。但是对于某些突变如T670I,阿西替尼的作用并不强。而且临床上胃肠间质瘤患者出现的伊马替尼耐药,有一部分是由于FGFR信号通路的活化引起的,这样的耐药是阿西替尼无法克服的。在筛选了一组经临床批准和研究的激酶抑制剂后,我们发现了另一种药物尼达尼布,它针对各种KIT相关的原发性和继发性突变表现出比阿西替尼更高效的活性。特别对于T670I,尼达尼布体现出比阿西替尼更强的药效作用(GI503nM,IC50=1.65nM)。GIST-5R这个胃肠间质瘤临床前模型上尼达尼布表现出很强的体内抑制效应(GI50=9nM)。并且它在小鼠同种异体移植瘤模型上体现出剂量依赖性抑制作用,在25mg/kg/d的剂量下对肿瘤抑制率达到44.6%。另外,尼达尼布本身也是一种FGFR2抑制剂,对FGFR2的活性具有较强的作用,我们在探索中发现,它能克服GIST-T1上由于FGFR信号通路活化产生的伊马替尼耐药(GI50=490nM)。我们的结果为胃肠间质瘤耐药性的研究提供了一种重要的解决思路和新的治疗方案,对于临床治疗具有重要的意义。第四部分:针对急性和慢性髓细胞白血病的STAT5抑制剂的开发和研究在FLT3 ITD阳性介导的AML和CML中STAT5是活化的,是这两种血液病细胞中最重要的信号传导因子之一。目前已被报道的STAT5抑制剂pimozide对STAT5的抑制活性比较弱,因此开发一种针对STAT5的抑制剂具有非常重要的临床意义。我们通过计算机辅助药物设计、药物化学和生物化学等方法开展了一系列研究,发现了高活性的STAT5抑制剂LXX-5-111,对FLT3-ITD阳性介导的细胞生长活性影响较大。它能将以上三种细胞周期阻滞在G0-G1期,诱导细胞凋亡。我们还证明了 LXX-5-111能在体外与STAT5结合并抑制它的活性。我们的结果为FLT3-ITD阳性的AML和CML的治疗提供新方案。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R91
【图文】：

外显子,激酶,出现在,出现频率

根据临床统计，ＫＩＴ基因的大部分突变出现在第丨丨个外显子（约７０－８０％），逡逑第９个外显子重复突变的比例也很高，第１３和１７个外显子中的突变出现频率比逡逑较低１５，如图１．２所示。逡逑５逡逑

激酶,外显子

被认为是用药引起的耐药。继发性突变是继发性耐药出现的主要原因，逡逑一般发生在ＫＩＴ激酶的ＡＴＰ结合口袋（第１３个外显子丨３和第１４个外显子，如逡逑图１．２），以及活化环区域（第１７和１８个外显子）上。最常见的耐药突变是Ｔ６７０Ｉ，逡逑正常的野生型ＫＩＴ激酶的第６７０位的酪氨酸与伊马替尼形成稳定的氢键，从而逡逑使伊马替尼进去发挥作用。而突变成更大的异亮氨酸后，阻止了伊马替尼进入疏逡逑水结合口袋，因此失去了肿瘤抑制作用１８。除了原发性和继发性耐药外，ＦＧＦＲ逡逑信号通路的活化也是引起伊马替尼耐药的机制之一邋１９。逡逑１．邋１．５邋ＫＩＴ激酶抑制剂的研究现状逡逑１、伊马替尼（Ｉｍａｔｉｎｉｂ）逡逑伊马替尼是由诺华公司开发的获得美国ＦＤＡ批准的第一个胃肠间质瘤一线逡逑治疗药物。正常的野生型ＫＪＴ激酶的第６７０位的酪氨酸与伊马替尼形成稳定的逡逑６逡逑

抑制剂,和信号,哌啶类,精神病

逑的，能直接被ＢＣＲ－ＡＢＬ或ＦＬＴ３－丨ＴＤ磷酸化ＳＨ２结构域的Ｙ６９４位点，发生二逡逑聚化，进入到细胞核内，与ＤＮＡ结合，启动下游的转录发生，如图１．３。逡逑＾＾Ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑■ｆ｜邋ｖＣ邋■？逦一邋Ｃｅｌｌ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑Ｔｙｒｏｓｉｎｅ邋Ｔｙｒｏｓｉｎｅ逡逑ｋｉｎａｓｅ邋ｋｉｎａｓｅ逡逑＠邋Ｓ）逡逑逦．？？？？？逡逑？＊邋Ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ＾逡逑．逦Ｉ￣Ｓ＾ｒ逦｜￣ＳＴＡＴ逡逑逦！▲．？？？邋Ｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ逡逑１ＳＴＡＴ逡逑＾邋ｎｕｃｌｅａｒ邋ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ逡逑ＤＮＡ邋ｂｉｎｄｉｎｇ邋一？邋ｇｅｎｅ邋ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ逡逑ＡＭＬ逦［邋ＣＭＬ逡逑ＦＬＴ３－ＩＴＤ逦ＢＣＲ－ＡＢＬ逡逑Ｌ＿逦■／逦Ｖ逦ｉ逦Ｖ逡逑／Ｚ７逡逑ＳＴＡＴ５邋一一ｊ持续活化Ｉ逡逑／邋＼—逡逑Ｐｉｍ－ｌＪＭｍ－２逦Ｃｙｃｌｉｎ邋Ｄｌ，逡逑＾逦ｃＭｙｃ，ｐ２Ｉ，ｅｔｃ逡逑Ａｎｔｉ－ａｐｏｐｔｏｓｉｓ邋Ａｂｎ0ｒｍａｌ邋ｃｅＵ邋ｇｒｏｗ１ｈ邋ｕｕＴｅｒｃｎｌＵｔｉｏｎ邋ｂｌｏｃｋ逡逑图１．３邋ＳＴＡＴ５的活化和信号通路逡逑ｌ．２．３邋ＳＴＡＴ５抑制剂的研究现状逡逑现有文献报道的ＳＴＡＴ５抑制剂很少，Ｐｉｍｏｚｉｄｅ是己经被批准上市的。它是逡逑一种二苯丁哌啶类化合物，药效作用是能够有效治疗精神病３３。Ｐｉｍｏｚｉｄｅ对于逡逑１０逡逑

【参考文献】