
Axl是受体酪氨酸激酶TAM(Tyro3、Axl、Mertk)家族中的一员,在非小细胞肺癌、胃癌、乳腺癌和白血病等多种类型的肿瘤中表达上调。过表达并活化的Axl可参与驱动上皮细胞向间质转化、肿瘤血管生成、对放化疗和靶向药物耐药以及降低抗肿瘤免疫反应等过程,从而成为预测肿瘤预后的生物标志物和抗肿瘤治疗的靶点。文章从Axl的结构和活化、Axl与白血病耐药和预后的关系以及靶向Axl的药物3个方面进行综述。
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Axl于1991年从慢性粒细胞白血病(CML)患者原代细胞DNA中分离[1]。Axl mRNA表达于正常髓系前体细胞、髓系肿瘤细胞和骨髓基质细胞,不表达于淋系前体细胞、外周血粒细胞和淋巴细胞[2],其在白血病细胞系中的表达也类似,只在髓系、红系和巨核细胞白血病细胞系中表达,而在淋系白血病和淋巴瘤细胞系中不表达[3]。现就Axl的结构和活化、Axl与白血病耐药和预后的关系以及靶向Axl的药物3个方面进行综述。
Axl基因位于19号染色体的长臂13区2带,Axl蛋白属于Ⅰ型跨膜受体,受体上有潜在的糖基化位点,在完全糖基化状态下相对分子质量约为140×103,部分糖基化时相对分子质量为120×103。受体胞外段氨基端包含2个用于配体结合的免疫球蛋白(Ig)样结构域和2个纤维连接蛋白Ⅲ(FNⅢ)结构域,可以通过蛋白酶在跨膜结构域外裂解产生可溶性细胞外片段,细胞内的羧基端为酶激酶结构域[4]。
Gas6(growth arrest-specific 6)是一种维生素K依赖蛋白,是Axl唯一的配体[5,6]。Gas6氨基端的Gla结构域接触细胞膜,羧基端的LG1结构域与Axl氨基端Ig样结构域形成主结合(高亲和力位点),LG2结构域与Axl第2个Ig样结构域形成次结合(低亲和力位点),活化Axl形成同源二聚体,引起酪氨酸激酶自磷酸化以及下游目标蛋白的磷酸化,即Gas6/Axl活化通路。另外,Axl高表达时能够自活化,还能与TAM家族Tyro3及其他膜蛋白(如FLT3、EGFR、PDGFR、INFAR、MET)形成异源二聚体而活化。活化的Axl进而激活Ras-Raf-Mek-Erk、PI3K-Akt-mTOR、PI3K-Ras-Rac等通路促进肿瘤细胞增殖、存活和侵袭[7]。
CML是由BCR-ABL融合蛋白驱动而导致髓系前体细胞异常增殖,ABL酪氨酸激酶抑制剂(TKI)伊马替尼极大的改善了患者的预后,但获得性耐药随之产生,而二代和三代TKI仅能克服部分获得性耐药。
Dufies等[8]发现对伊马替尼耐药的CML细胞株通过调控AP1转录因子,活化蛋白激酶C和Erk1/2信号通路,诱导Axl基因过表达,用siRNA抑制Axl可以恢复耐药细胞株对TKI的敏感性。Ben-Batalla等[9]发现与健康人相比,CML患者原代细胞Axl呈高表达,对BCR-ABL TKI耐药患者原代细胞Axl有更高的表达。Axl小分子抑制剂BGB324(R428)在体外和小鼠模型中均能有效抑制BCR-ABL TKI耐药CML(包括T315I突变和耐博纳替尼)细胞,且抑制作用与突变状态无关。故靶向Axl可以成为CML克服TKI耐药的有效靶点。
Gioia等[10]发现在对二代TKI尼洛替尼耐药的CML细胞株和患者CD34+细胞中,Syk-Lyn复合体通过上调其下游元件Axl和CDCP1诱导耐药,且这条通路是绕开BCR-ABL通路的,靶向这条通路的激酶能克服尼洛替尼耐药。进一步研究发现E3泛素连接酶CBL通过调控Axl蛋白的稳定性,抑制Axl/Syk信号,促进Lyn转录介导CML细胞对尼洛替尼耐药,而这个耐药机制与Gas6和Axl的结合以及Axl酪氨酸激酶活性无关[11]。提示Axl在BCR-ABL信号通路和Gas6/Axl信号通路之外的激酶网络中,介导了尼洛替尼的耐药。
Jin等[12]发现在CML移植NSI小鼠中,人CML CD34+细胞招募骨髓间质细胞和间充质干细胞分泌Gas6形成旁分泌环,Gas6/Axl以Akt依赖方式稳定β-catenin蛋白,促进白血病干细胞(LSC)的自我更新。抑制Axl可降低人CML LSC的生存和自我更新能力,延长小鼠的存活期,提示Gas6和Axl是消除CML LSC的一对治疗靶点。
综上所述,Axl在介导BCR-ABL TKI耐药的酪氨酸激酶网络中起着重要作用,靶向Axl可以成为CML克服TKI耐药和消除CML LSC的有效靶点。
CLL是一种以单克隆、成熟小淋巴细胞在外周血、骨髓和淋巴组织中不断蓄积,并产生相应临床症状的一种慢性B淋巴细胞增殖性疾病。BTK抑制剂伊鲁替尼(ibrutinib)已经成为一线治疗选择。
Ghosh等[13]发现在CLL-B细胞中,磷酸化的Axl作为对接点与多种非受体激酶(如Src、Lyn、PI3K等)形成复合物,Axl/Src抑制剂bosutinib和Axl抑制剂R428能有效诱导CLL-B细胞凋亡。Sinha等[14]发现在CLL-B细胞中,Tyro3过表达并持续磷酸化,且与Axl形成复合物,Axl抑制剂TP-0903能在纳摩尔级剂量诱导CLL-B细胞大量凋亡,且与伊鲁替尼呈现协同杀伤作用。通过抑制Axl磷酸化,降低抗凋亡蛋白Mcl-1和XIAP的表达水平,对伊鲁替尼耐药的CLL-B细胞对TP-0903也同样敏感[15]。
因此,Axl在CLL-B细胞中作为对接点,与多种激酶形成复合物发挥活化作用,并介导BTK抑制剂伊鲁替尼的耐药。靶向Axl可有效诱导CLL-B细胞凋亡,并克服伊鲁替尼的耐药。
AML是一组遗传学上高度异质性,以骨髓中未成熟的髓系原始细胞异常分化和增殖为特征的恶性克隆性疾病,5年总生存率仅为15%~30%[16]。白血病细胞耐药是造成AML复发难治的主要原因。
Rochlitz等[17]发现Axl-mRNA表达于35%(19/54)新诊断的AML患者标本中,其表达与BCL-2和CD34水平呈正相关,且高表达预示着疾病进展和短生存。Hong等[18]发现Axl-mRNA在复发耐药的AML标本中表达上调,在U937细胞系中,化疗药物(多柔比星、依托泊苷和顺铂)通过增加Axl启动子CCWGG甲基化水平诱导Axl-mRNA呈剂量依赖性表达。Ben-Batalla等[6]发现Axl-mRNA表达于57%(64/112)新诊断的核型正常遗传学中危AML,其表达水平是患者总生存率的独立预后因素;AML通过巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)和白细胞介素10(IL-10)诱导骨髓间充质干细胞分泌Gas6,支持肿瘤生长和耐药。Whitman等[19]研究了270例细胞遗传学正常的初诊AML患者,发现Gas6+患者与Gas6-者相比,预示着诱导缓解失败(P=0.02),无病进展生存(P=0.004)和总生存(P=0.04)时间短,以上研究均提示Axl高表达预示了AML的耐药和短期生存。Gas6/Axl通路的激活介导了白血病细胞的增殖和耐药,20%~30% AML患者有FLT3-ITD活化,FLT3-ITD和FLT3-TKD突变是高危AML的生物标志物,与耐药性和高复发风险相关[20]。Park等[21]发现Axl在伴有FLT3-ITD突变的AML原代细胞和细胞系中持续活化,用可溶性受体融合蛋白Axl-Fc或siRNA抑制Axl,能降低FLT3-ITD+ AML细胞系FLT3磷酸化,抑制白血病细胞生长、细胞周期阻滞和诱导凋亡,进而在FLT3-ITD+ AML SCID移植小鼠模型中也得到验证。研究发现,FLT3-ITD+ AML MV4-11细胞系和原代细胞经FLT3抑制剂PKC412或AC220治疗后,磷酸化的Axl表达明显上调,TP-0903、Axl-Fc和shRNA均可以减弱AML对PKC412和AC220的耐药性[22]。提示Axl在FLT3-ITD+ AML细胞中持续活化,并介导了FLT3抑制剂的耐药,靶向Axl可以抑制FLT3-ITD+ AML细胞的增殖并克服FLT3-ITD+ AML对FLT3靶向治疗的耐药。
综上所述,Axl与AML的耐药和不良预后密切相关,靶向Axl能阻断Gas6/Axl通路的活化,抑制AML细胞增殖并克服FLT3-ITD+ AML细胞对FLT3抑制剂的耐药。
目前国内外开发的靶向Axl的药物主要有小分子抑制剂、配体诱饵抗体和单克隆抗体。BGB324(R428)是进入临床研究的第一个选择性的小分子Axl抑制剂。如前所述,BGB324能有效抑制BCR-ABL TKI耐药CML细胞、CLL-B淋巴细胞、AML细胞系和AML患者原代细胞中Axl的磷酸化,诱导细胞凋亡。同时BGB324还能增加AML细胞对多柔比星和阿糖胞苷的药物敏感性,并且与FLT3突变水平无关[6]。更理想的是,BGB324不会诱导非白血病性B细胞、T细胞、NK细胞[13]和Axl-的AML患者原代细胞、健康供者的骨髓单个核细胞凋亡[6]。目前,一项BGB324作为单药或联合阿糖胞苷/地西他滨治疗高危骨髓增生异常综合征(MDS)和复发难治白血病多中心ⅠB~Ⅱ期临床研究正在开展(NCT02488408)。
TP-0903是另一种小分子Axl抑制剂,同时还能抑制Akt、Tyro3、Mertk、激酶Aurora A和B,它能在纳摩尔级剂量诱导CLL-B细胞和使用伊鲁替尼复发的CLL-B细胞大量凋亡[14,15],还能克服FLT3-ITD+ AML细胞系和FLT3-ITD+ AML原代细胞对FLT3抑制剂PKC412的耐药性[22]。目前TP-0903治疗伊鲁替尼或BCL-2抑制剂维奈托克(venetoclax)耐药的CLL Ⅰ/Ⅱ期临床试验正在进行中(NCT03572634)。
卡博替尼(cabozantinib)是一种多靶点酪氨酸激酶抑制剂,可抑制FLT3、MET、Axl、VEGFR和Kit,被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于治疗晚期肾细胞癌和甲状腺髓样癌。Fathi等[23]在16例成年复发难治AML患者和2例70岁以上无法耐受常规化疗的AML老年患者中评估卡博替尼的安全性和耐受性,每日口服卡博替尼40mg耐受良好,能有效抑制FLT3-ITD和FLT3-TKD-F691突变细胞,2级及以上不良反应包括疲劳、恶心、变应性鼻炎和电解质紊乱(NCT01961765)。
吉列替尼(gilteritinib,ASP2215)是一种小分子FLT3/Axl抑制剂[24],纳摩尔剂量既能够有效降低白血病细胞系(MV4:11和MOLM-13)FLT3及其下游因子(Erk、Stat5、Akt)和Axl的磷酸化水平,也能有效抑制FLT3-ITD±D835Y突变AML细胞系活性。在一项开放、多中心、随机的Ⅲ期研究(ADMIRAL研究,NCT03182244)中,比较了伴有FLT3突变的复发难治AML使用吉列替尼(247例)和挽救化疗方案(124例)效果。吉列替尼组的完全缓解率(34.0%)明显好于挽救化疗组(15.3%,P=0.000 1),吉列替尼组(9.3个月)的总生存时间也明显长于挽救化疗组(5.6个月)(死亡危险比=0.637;P=0.000 7)。因此,吉列替尼已被FDA批准用于伴有FLT3突变的复发难治AML[20]。
有学者先后研究设计了Axl诱饵抗体MYD1及其二代优化抗体MYD1-72,诱饵抗体分别含有4个和5个突变,导致了横跨Gas6/Axl结合界面的侧链的结构改变,与Gas6亲和力分别是野生型Axl的5倍和350倍,可以有效地隔离Gas6,特异性地阻断Axl和FLT3的磷酸化,诱导白血病细胞系(OCI-AML3和MV4:11)呈剂量依赖性杀伤效应[25,26]。抗Axl单克隆抗体YW327.6S2[27],20G7-D9[28]和抗体偶联物AXL-107-MMAE[29],也在多种实体肿瘤小鼠移植模型中显示出了强大的抗肿瘤活性。
Axl在酪氨酸激酶网络中的活化介导了CML、CLL和AML的耐药,尤其是靶向药物BCR-ABL TKI、BTK抑制剂伊鲁替尼和FLT3抑制剂的耐药,靶向Axl或联合用药成为克服白血病耐药的有效手段。
所有作者均声明不存在利益冲突





















