從實(shí)驗(yàn)室到臨床:蛋白激酶藥物的輝煌20年
引言
蛋白激酶(Protein Kinases)在細(xì)胞激活過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色,特別是在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和免疫應(yīng)答中。它們通過(guò)磷酸化作用調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)活性,從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、代謝和凋亡等關(guān)鍵過(guò)程。鑒于蛋白激酶在細(xì)胞功能中的廣泛作用,特別是它們?cè)诿庖呓閷?dǎo)疾病和癌癥中的重要作用,蛋白激酶已成為藥物開(kāi)發(fā)的重要靶點(diǎn)。
蛋白激酶是一類能夠催化蛋白質(zhì)磷酸化反應(yīng)的酶,它們將ATP或GTP的γ-磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)底物的羥基或酚羥基上,從而改變底物的活性或功能。根據(jù)底物氨基酸殘基的偏好性,蛋白激酶可分為絲氨酸/蘇氨酸激酶、酪氨酸激酶和雙重特異性激酶(既能磷酸化絲氨酸/蘇氨酸,又能磷酸化酪氨酸)。人類基因組編碼超過(guò)518種蛋白激酶,占所有基因的1.7%,是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)控的核心元件。
蛋白激酶在免疫細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用
免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞、B細(xì)胞和先天免疫細(xì)胞)表達(dá)多種細(xì)胞因子受體和免疫識(shí)別受體,這些受體通過(guò)磷酸化觸發(fā)細(xì)胞激活的初始步驟。在免疫細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中,主要的激酶包括受體酪氨酸激酶(RTKs)、受體絲氨酸激酶、非受體酪氨酸激酶(如Janus激酶JAKs、SRC家族激酶、SYK和TEC家族激酶)以及下游的絲氨酸/蘇氨酸激酶。這些激酶通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的激活和功能。
主要激酶類別和免疫受體信號(hào)傳導(dǎo)
T 細(xì)胞、B 細(xì)胞和先天免疫細(xì)胞表達(dá)的關(guān)鍵免疫受體包括不同類別的細(xì)胞因子受體和多鏈免疫識(shí)別受體。僅顯示下游通路的子集,參與免疫受體信號(hào)傳導(dǎo)的主要激酶包括:受體酪氨酸激酶、受體絲氨酸激酶、非受體酪氨酸激酶,如 Janus 激酶 (JAK) 和 SRC(如 LYN)、SYK 和 TEC(如 BTK)酪氨酸激酶家族,以及更大的下游絲氨酸-蘇氨酸激酶組。
JAK家族激酶抑制劑
Janus激酶(JAKs)是非受體酪氨酸激酶,與細(xì)胞因子受體結(jié)合并磷酸化這些受體以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(STATs),從而誘導(dǎo)基因表達(dá)。由于JAKs在細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的核心作用,JAK抑制劑已成為治療多種自身免疫和過(guò)敏性疾病有效手段。例如,托法替布和魯索替尼等JAK抑制劑已被批準(zhǔn)用于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病和潰瘍性結(jié)腸炎等疾病的治療。
TEC家族激酶抑制劑
TEC家族激酶(如Bruton's酪氨酸激酶BTK)在抗原受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起關(guān)鍵作用。BTK抑制劑如伊布替尼已被批準(zhǔn)用于治療多種血液系統(tǒng)惡性腫瘤和移植物抗宿主?。℅VHD)。這些抑制劑通過(guò)抑制BTK的磷酸化活性,阻斷B細(xì)胞受體(BCR)信號(hào)通路的激活,從而抑制B細(xì)胞的增殖和活化。
ABL激酶抑制劑
ABL激酶抑制劑的發(fā)展是激酶靶向療法的早期里程碑。ABL激酶抑制劑伊馬替尼(格列衛(wèi))于2000年代初獲批用于慢性髓系白血?。–ML)的治療。伊馬替尼通過(guò)與BCR-ABL融合蛋白結(jié)合并抑制其激酶活性,顯著降低了CML患者骨髓中BCR-ABL細(xì)胞的比例,并延長(zhǎng)了患者的生存期。然而,隨著疾病的進(jìn)展,部分患者會(huì)出現(xiàn)伊馬替尼耐藥,這促使了第二代(如尼洛替尼和達(dá)沙替尼)和第三代(如普納替尼和博舒替尼)ABL激酶抑制劑的開(kāi)發(fā)。
蛋白激酶藥物的20年
癌癥和免疫介導(dǎo)疾病的主要蛋白激酶抑制劑藥物的批準(zhǔn)時(shí)間表
時(shí)間表列出了批準(zhǔn)年份和適應(yīng)癥,從環(huán)孢菌素獲批用于同種異體移植(1989 年)開(kāi)始,到 JAK 抑制劑(JAKinibs)獲批用于免疫介導(dǎo)疾病至今。
已批準(zhǔn)用于治療炎癥性疾病、惡性腫瘤和血液病的激酶抑制劑藥物
AA,斑禿;AD,特應(yīng)性皮炎;ALL,急性淋巴細(xì)胞白血?。籄S,強(qiáng)直性脊柱炎;ASM,晚期系統(tǒng)性肥大細(xì)胞增多癥;BTK,布魯頓酪氨酸激酶;CLL,慢性淋巴細(xì)胞白血??;CML,慢性粒細(xì)胞白血病;CSF1R,集落刺激因子1 受體;ET,原發(fā)性或后原發(fā)性血小板減少癥;GCT,巨細(xì)胞瘤;GIST,胃腸道間質(zhì)瘤;GVHD,移植物抗宿主??;HES,嗜酸細(xì)胞增多癥;ILD,間質(zhì)性肺?。籌PF,特發(fā)性肺纖維化;ITP,特發(fā)性血小板減少癥;JAK,Janus 激酶;JIA,幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎;MAPK,絲裂原活化蛋白激酶;MCL,套細(xì)胞淋巴瘤;MF,骨髓纖維化;MZL,邊緣區(qū)白血??;PDGFR,血小板衍生的生長(zhǎng)因子受體;PP,原發(fā)性紅細(xì)胞增多癥;PRV,真性紅細(xì)胞增多癥;PsA,銀屑病關(guān)節(jié)炎;PT,原發(fā)性血小板增多癥;PV,尋常型天皰瘡;RA,類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎;ROCK,RHO 相關(guān)卷曲?卷曲蛋白激酶;RSK,受體絲氨酸激酶;RTK,受體酪氨酸激酶;SLL,小淋巴細(xì)胞白血??;SYK,脾酪氨酸激酶;TGFβR,轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β受體;UC,潰瘍性結(jié)腸炎;WM,瓦爾登斯特倫巨球蛋白血癥。
結(jié)語(yǔ)
激酶藥物的適應(yīng)癥已經(jīng)擴(kuò)展到多種疾病,包括免疫抑制、炎癥、自身免疫性疾病、阿爾茨海默病、帕金森病等。未來(lái)20年,腫瘤將繼續(xù)主導(dǎo)激酶藥物的發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域,同時(shí),腫瘤基質(zhì)微環(huán)境和免疫生物學(xué)的作用將成為重點(diǎn)研究領(lǐng)域。
隨著對(duì)蛋白激酶功能和調(diào)控機(jī)制的深入理解,新型激酶抑制劑的開(kāi)發(fā)將繼續(xù)成為主要增長(zhǎng)領(lǐng)域。這包括針對(duì)特定激酶的抗體藥物偶聯(lián)(ADC)和雙特異性抗體的開(kāi)發(fā),例如強(qiáng)生的MET/EGFR雙抗Amivantamab。
全球制藥公司約有30%的研發(fā)支出集中在激酶抑制劑的開(kāi)發(fā)上,激酶療法的市場(chǎng)每年約有200億美元,預(yù)計(jì)今后將持續(xù)增加。目前全球已有208款蛋白激酶抑制劑藥物獲批,處于注冊(cè)期即將上市的有120款,顯示出這一領(lǐng)域的強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。
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產(chǎn)品信息
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