乳腺癌是全球范围内重要的健康问题，它作为第二大常见的癌症类型，是女性中癌症相关死亡的主要原因之一[1]。乳腺癌所有亚型中最常见的是激素受体（HR）阳性/人类表皮生长因子受体2（HER2）阴性亚型，占病例的74%[2]，可分为Luminal A型和Luminal B型（HER2阴性）乳腺癌[3]。HR+/HER2-乳腺癌与雌激素密切相关，后者促进了肿瘤细胞的生长和扩散[4]。内分泌治疗可以通过减少雌激素的产生、调节雌激素受体（ER）信号传导和/或拮抗并降解ER本身来抑制肿瘤细胞的增殖[5]。细胞周期蛋白依赖性激酶4/6（CDK4/6）抑制剂的引入革新了HR+/HER2-乳腺癌的治疗策略，其在降低肿瘤形成概率方面表现出色[6]。然而，由于存在耐药性，CDK4/6抑制剂在临床应用中仍面临重要挑战。
2024年9月，Therapeutic Advances in Medical Oncology发表了一篇名为“Advances in the mechanism of CDK4/6 inhibitor resistance in HR+/HER2- breast cancer”的综述，专门研究了HR+/HER2-乳腺癌中CDK4/6抑制剂耐药的机制，以及对抗这种耐药性的前瞻性治疗方法[7]。本文梳理CDK4/6抑制剂耐药机制相关内容，以飨读者。
细胞周期特异性的耐药机制
具体机制见图1。
图1 细胞周期特异性耐药机制的示意图
CDK4或CDK6的扩增被认为是对CDK4/6抑制剂产生耐药的一个重要因素。CDK4/6在细胞周期的G1到S期转换中扮演关键角色，其扩增激活了cyclinD-CDK4/6-RB通路，推动细胞周期的进展，从而减少了CDK4/6抑制剂对细胞周期的阻断效果。此外，CDK6可以通过c-Jun调节VEGF-A的表达，并促进新血管生成，进而促进肿瘤进展和药物耐药性。
p16是由CDKN2A基因编码的蛋白，属于INK4家族的CDK抑制因子之一，是一个重要的肿瘤抑制因子。p16通过与CDK4/6结合，抑制cyclinD-CDK4/6复合物的形成和CDK4/6介导的RB磷酸化，保持RB在低磷酸化状态，并增强其与E2F的相互作用，进而阻断G1期，减弱或消除CDK4/6抑制剂的效果。此外，研究表明，与敏感性乳腺癌相比，耐药性乳腺癌中p16蛋白的表达显著更高。所有这些发现都暗示p16的扩增与对CDK4/6抑制剂的药物耐药性密切相关。
cyclinE-CDK2复合物的过表达
cyclinE-CDK2复合物也能通过类似于cyclinD-CDK4/6的机制，将细胞从G1期推进到S期。因此，cyclinE-CDK2复合物的异常激活能够完全磷酸化RB并释放E2F，从而绕过CDK4/6的抑制，使细胞进入S期。此外，当CDK2被抑制时，cyclinE的过度表达效应消失，CDK2/4/6抑制剂与内分泌疗法的联合使用能够有效抑制细胞生长。
作为肿瘤抑制因子的p27，在细胞增殖、分化、迁移和死亡等多个生物学过程中发挥作用。p21和p27能够附着并阻碍cyclin E-CDK2和cyclin A-CDK2复合物，导致细胞周期在G1期停止。由FZR1激活的后期促进复合物/细胞周期体（APC/C）泛素连接酶能够形成APC/C-FZR1复合物，该复合物在G1期与RB相互作用，导致细胞周期停滞；它还降解S期激酶相关蛋白，进而进一步抑制p27，导致CDK2、CDK4和CDK6的减少。最终，FZR1的缺乏促进了从G1期到S期的过渡。因此，FZR1的移除可能导致对CDK4/6抑制剂的耐药性，尽管这种耐药性背后的确切机制仍需要进一步的研究。
p53-p21-RB通路的抑制
p53作为一种转录因子，对细胞周期的停止、衰老、DNA修复和程序性细胞死亡有重大影响。p21蛋白是p53的一个重要靶点，它与p21/CDKN1A启动子区域结合并激活该区域。p21阻碍了负责磷酸化RB的不同G1期cyclin-CDK复合物的活性，因此阻止了细胞周期的进展。未磷酸化的RB与E2F相互作用形成复合物，通过附着在目标基因启动子上的E2F结合位点来抑制转录。由这些组分构成的p53-p21-RB传导机制，促进了细胞周期的停滞和凋亡。
MDM2癌基因是一种负向调节p53活性的蛋白。在正常生理条件下，MDM2可以通过直接结合到p53的转录激活区域或泛素化它来抑制p53的功能。同时，p53可以通过结合到其启动子上来控制MDM2的表达，从而形成一个负反馈环。因此，MDM2的过度表达可以阻碍DNA修复，促进不当的细胞周期进展，并阻碍遭受重大损伤的细胞的凋亡。CDK4/6抑制剂耐药细胞由于MDM2上调导致的p53信号通路破坏，无法有效诱导衰老，从而导致药物耐药。
组蛋白去乙酰化酶（HDAC）作为表观遗传修饰因子，能够抑制p21。有研究证明，HDAC5与RB和组蛋白相互作用，从它们中移除乙酰基团，导致与细胞周期进展相关的基因表达受到抑制，并促进致癌作用，最终抑制细胞生长。此外，CDK4/6抑制剂能够增强这种结合效应。然而，实体瘤通常缺乏HDAC5，这导致对CDK4/6抑制剂的耐药性。HDAC还可以通过增加染色质凝聚来抑制p21，从而降低CDK4/6抑制剂的效力。
CDK7的过表达和CDK9的激活
CDK7因其能够调节细胞周期和转录而在癌症治疗中被视为一个有前景的靶点。它与cyclin H和辅助蛋白MAT1结合，作为CDK激活激酶，通过维持CDK1/2/4/6的活性参与G1和G2期，并促进细胞周期进展导致药物耐药性。
另一方面，CDK7在与cyclin H和MAT1结合后被激活，这进一步促进了RNA聚合酶II的Ser5和Ser7位点的磷酸化，从而有助于RNA聚合酶II的预启动复合物解离并驱动转录启动。CDK7通过激活下游转录调节因子CDK9延伸促进RNA聚合酶II磷酸化和转录。CDK9在促进对CDK4/6抑制剂的耐药性中的作用需要更多的研究。
CDK1抑制
CDK1在细胞周期的不同阶段磷酸化下游信号因子，从而促进细胞周期的进展。WEE1是一个关键的酪氨酸激酶，在调节细胞周期的G2/M期和S期中起着至关重要的作用。WEE1与CDK1协同控制受损DNA的细胞进入有丝分裂。但WEE1引起对CDK4/6抑制剂产生耐药性的特定过程尚未被完全理解。
RB缺失和E2F过表达
RB是CDK4/6抑制剂作用链中的一个重要下游靶标。多种HR+/HER2-乳腺癌细胞在诱导产生CDK4/6抑制剂耐药性时显示出RB表达减少。尽管RB表达减少，但细胞周期可以通过激活其他细胞周期机制（如E2F和cyclin-CDK2轴）继续进行。
由于E2F靶点众多，它可以通过多种机制参与肿瘤发生和进展。无论RB的状态如何，E2F的增加都可以覆盖CDK4/6的抑制，直接刺激DNA复制和有丝分裂，导致对CDK4/6抑制剂产生耐药性。
细胞周期非特异性机制的改变
具体机制见图2。
图2 CDK4/6抑制剂非特异性耐药机制的示意图
成纤维细胞生长因子受体1的激活
FGFR家族由高度保守的跨膜受体（FGFR1~4）组成，对乳腺癌有显著的致癌影响。它控制着细胞增殖、迁移、侵袭和血管生成等关键生物学过程。研究表明，FGFR1和FGFR2不仅与内分泌耐药性有关，也与对CDK4/6抑制剂的耐药性有关。还有研究表明，FGFR1扩增触发了对治疗产生耐药性的乳腺癌细胞中PI3K/AKT通路和MAPK的激活。MAPK通路的激活导致肿瘤细胞恢复增殖能力。
MAPK通路的激活
乳腺癌与MAPK通路密切相关。研究表明，大多数带有KRAS突变的恶性肿瘤患者表现出cyclinD1表达水平的升高。此外，在对CDK4/6抑制剂耐药的患者肿瘤活检样本中，观察到RAS家族癌基因（KRAS、HRAS、NRAS）的激活。这解释了KRAS在CDK4/6抑制剂存在的情况下产生异常生长信号，导致细胞产生耐药性。
PI3K/AKT/mTOR通路的激活
PI3K/AKT/mTOR通路在包括细胞生长、增殖、代谢和存活等多种重要生物学功能中扮演着关键角色。有研究发现，在对CDK4/6抑制剂产生耐药性的细胞中，PI3K/AKT通路被激活。PI3K/AKT通路使p21和p27失活，而CDK4/6抑制剂则增强肿瘤细胞中的cyclinD，后者与通路的下游调节因子p21和p27结合。当这两种CDK抑制剂被抑制时，它们不会与CDK2结合，从而允许细胞增殖。此外，通过使用特定的p21 siRNA恢复p21的功能意义，也恢复了肿瘤细胞对CDK4/6抑制剂的敏感性。这证实了PI3K-AKT通路的激活与对CDK4/6抑制剂的耐药性可能是相互关联的。还有研究发现mTORC1/2抑制剂减少了E2F介导的转录，这表明mTOR扩增的细胞可以通过E2F介导的转录抵抗CDK4/6抑制剂的影响，从而导致药物耐药性。
EMT通路的激活
EMT通路指的是从上皮细胞向间充质细胞的转变，是癌症治疗耐药性的原因之一。CDK4/6抑制剂通过激活TGF-β-Smad通路和PI3K/AKT/mTOR通路刺激上皮-间充质转化（EMT）。磷酸化的TGF-β激活Smad2/3，与Smad4形成复合物，通过激活EMT转录因子导致EMT。此外，TGF-β通过PI3K/AKT/mTOR通路触发EMT。Smad3的抑制可以解除RB-E2F复合物对E2F的阻断，进而诱导细胞周期阻断的恢复。此外，Smad3的抑制与刺激cyclinE-CDK2轴强烈相关，最终导致对CDK4/6抑制剂产生耐药性。因此，抑制EMT或增强Smad3的活性可能被用作克服对CDK4/6抑制剂耐药性的策略。
Hippo通路抑制
FAT1是一种与Hippo通路相互作用的肿瘤抑制因子，参与肿瘤的发展、增殖、迁移和侵袭。Hippo通路包括NF2、MST1/2、LATS1/2、YAP1、TAZ和TEA结构域转录因子。Hippo通路的激活触发MST1/2的激活，进而触发LATS1/2的磷酸化，随后抑制YAP1和TAZ的活性。YAP/TAZ是转录共激活因子，与TEAD相互作用，控制许多参与细胞增殖、程序性细胞死亡和干细胞激活的蛋白的活性。它们还影响与凋亡和干细胞更新相关的基因表达。FAT1功能的突变性缺失虽然罕见，但已与CDK4/6i耐药性相关联。FAT1的缺失减少了Hippo信号，刺激YAP1/TAZ的核定位，增强CDK6表达。同时，NF2的失活导致CDK6表达上调。这两个过程共同作用，降低细胞对CDK4/6抑制剂的敏感性，导致药物耐药性的发展。
ATM-CHK2通路的激活
ATM蛋白在控制G1/S检查点中发挥着关键作用。激活后，ATM通过激活p53来激活CHK2，这抑制了Cdc25A和Cdc25C的活性，阻碍了细胞周期的进展。Cdc25A表现出双重特异性磷酸酶活性，它去磷酸化CDK2、CDK4和CDK6并促进它们的激活，以推动细胞周期的进展。CHK2的磷酸化通过蛋白酶体促进Cdc25A的降解，这抑制了CDK2的去磷酸化和激活过程。因此，ATM-CHK2-Cdc25A和cyclinD-CDK4/6-RB途径可能相互影响，导致对CDK4/6抑制剂产生耐药性。
其他机制
免疫机制
CDK4/6抑制剂通过改变肿瘤微环境，影响多种细胞因子的表达，包括PD-L1、MHC-I和T细胞。研究表明，CDK6可能介导免疫逃逸。NFAT是一系列转录因子，在触发免疫反应中的基因转录中起着关键作用。NFAT刺激T细胞并增强IL-2转录过程，而CDK6通过磷酸化并阻碍NFAT4的功能，导致IL-2水平降低。另一方面，CDK4/6抑制剂通过从NFAT4移除磷酸基团并增强其效果来提高IL-2水平，从而刺激机体对肿瘤的免疫反应。cyclin D/CDK4复合物通过Cullin3-SPOP E3泛素连接酶促进PD-L1蛋白的降解（图3）。同时使用CDK4/6抑制剂和抗PD-1免疫疗法可以改善肿瘤的退缩。这表明，结合CDK4/6抑制剂和PD-1/PD-L1免疫检查点抑制疗法有潜力提高肿瘤治疗效果。DNMT是一种针对E2F的蛋白，有助于细胞毒性T细胞介导的肿瘤抑制。研究表明，CDK4/6抑制剂通过降低DNMT活性，即负责DNA甲基化的酶，来阻碍肿瘤的生长。
图3 肿瘤免疫机制的示意图
自噬的激活
自噬是一个代谢过程，通过将细胞器和细胞组分运送到溶酶体中分解和处理。这不仅消除了有缺陷或受损的细胞器和组分，还在营养缺乏时回收维持体内稳态所需的底物。自噬在癌症中扮演着双重角色：首先，它通过限制受损蛋白质和细胞器的积累来阻碍肿瘤的发展；其次，它作为一种细胞生存机制，促进现有肿瘤的扩张。CDK4/6与cyclinD的相互作用触发了AMP激活的蛋白激酶（AMPK）的失活。AMPK是一种在进化过程中高度保守的蛋白激酶。它在代谢应激期间，无论是在细胞还是生理水平上，都作为细胞能量平衡的探测器。其主要功能是恢复和维持细胞能量平衡。AMPK的激活可以通过抑制mTOR激酶复合体和直接磷酸化ULK1来介导自噬过程。CDK4/6的激活导致AMPK失活，破坏了AMPK对mTOR的调节；mTOR的激活随后抑制自噬（图4）。
图4 自噬机制的示意图
小结
这项研究通过深入探讨CDK4/6抑制剂的耐药机制，揭示了肿瘤细胞如何通过多种复杂的生物学途径逃避药物的作用。研究不仅识别了细胞周期特异性的耐药机制、细胞周期非特异性机制的改变、肿瘤免疫机制和自噬机制等机制在耐药性发展中的作用，而且还提出了针对这些因素的潜在治疗策略。
这些发现对于开发新的治疗药物具有重要意义，因为它们提供了新的分子靶点，可以帮助设计出更有效的药物来克服或预防耐药性的发生。此外，这些发现对于改善现有治疗方案也至关重要。通过结合不同作用机制的药物，可能提高治疗效果并延缓耐药性的进展。这种联合治疗策略已经在一些研究中显示出潜力。
总之，这项研究不仅增进了对CDK4/6抑制剂耐药性机制的理解，而且为未来的药物开发和治疗方案优化提供了科学依据。随着对这些耐药机制的进一步研究和新药物的开发，有望为患者提供更有效、更持久的治疗选择，改善HR+/HER2-乳腺癌患者的预后。
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审批编号：CN-149911
有效期至：2025-3-31
