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【AmBeed簡讀】揭秘BTK:作用機制與抑制劑的探索

BTK(布魯頓酪氨酸激酶)的異常活動可能與癌癥或自體免疫疾病的形成有關,這使得BTK蛋白成為了治療涉及B細胞和/或巨噬細胞異?;罨嚓P疾病的潛在重要靶點。伊布替尼等BTK抑制劑類藥物在臨床試驗中的顯著療效,已經(jīng)激發(fā)了全球眾多制藥企業(yè)對于這一領域的濃厚興趣,紛紛投入到BTK抑制劑這一備受矚目的研發(fā)賽道中。


1952年一個8歲的小孩體內(nèi)反復被肺炎球菌感染,出現(xiàn)了嚴重的敗血癥。當時,負責診治的OgdenBruton醫(yī)生認為這個孩子的血清里先天缺乏一類丙種免疫球蛋白,并對此病例進行了記錄,即后來的X連鎖的血中丙球蛋白貧乏癥(X-linkedagammaglobulinemia, XLA)。隨著分子生物學的發(fā)展,科學家在1993年確定了XLA發(fā)病的原因是一種激酶基因有缺陷。為了紀念OgdenBruton醫(yī)生,人們將其命名為布魯頓酪氨酸激酶(Bruton’s tyrosinekinase, BTK)。之后,科學家發(fā)現(xiàn)BTK在通過B細胞和髓系細胞中的B細胞受體(BCR)的信號傳導中起著至關重要的作用。因此,BTK被認為是治療涉及B細胞各種疾病的潛在靶點。

BTK蛋白結構

布魯頓酪氨酸激酶(BTK)是一種非受體激酶,對B細胞發(fā)育和成熟B細胞的功能都至關重要,BTK由659個氨基酸組成,是高度保守的TEC家族成員之一。圖1展示了BTK的5個蛋白質結構域,包括N末端的PH域、TEC 同源(TH)域、SRC 同源(SH)域的 SH2 和SH3結構域,以及C末端具有酶活性的激酶域(圖1)[1,2]。

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圖1:BTK蛋白結構域[1]


BTK平時位于細胞質中,其N端的PH域可與磷脂二醇-3,4,5-三磷酸鹽(PIP3)互作從而實現(xiàn)BTK向細胞膜的移動,故而PH域對BTK的功能至關重要。TH域中有一塊獨特的富含脯氨酸的區(qū)域,其中含有鋅指結構,對BTK的活性和穩(wěn)定性也非常重要。BTK的大多數(shù)功能都需要其激酶活性,C端激酶域的重要性也不言而喻,激酶域的Y551位點和BTK激活有關[1,2]。

IgM-BCR通路中的BTK

IgM- BCR信號對于外周B細胞的生存至關重要,而BTK是其中關鍵的一環(huán),在沒有BTK的情況下,B細胞凋亡率很高?;罨腂TK可以參與到MAPK、NF-кB等多條下游信號通路中。BTK的活化會激活下游底物PLCγ2,被激活的PLCγ2水解PIP2生成IP3和DAG兩個第二信使。生成的IP3可以調(diào)節(jié)細胞內(nèi)鈣離子水平,從而通過Ca2+和CaM激活NFAT(T細胞活化核因子),以維持B細胞的免疫應答。而DAG可以激活PKCβ(蛋白激酶Cβ),從而誘導MAPK家族多個成員的激活,其中包括ERK1/ERK2、JNK、p38和NF-κB通路(圖2),維持細胞生存和調(diào)節(jié)細胞周期[1,2]。

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圖2:BTK相關信號通路[2]



BTK是B細胞表面抗原(BCR)信號通路的關鍵激酶,對于B細胞的生長、發(fā)育、分化等起到重要作用。BTK功能異??赡軙笲CR信號通路過度活躍,使B細胞異常增殖,導致非霍奇金B(yǎng)細胞淋巴瘤等疾病的產(chǎn)生。

BTK小分子抑制劑

近年來,已經(jīng)針對BTK開發(fā)了多種小分子抑制劑,伊布替尼(Ibrutinib)是全球首個BTK抑制劑,口服不可逆轉。Ibrutinib與BTK激酶域481位半胱氨酸殘基結合,抑制BTK的激酶活性。但是因為Ibrutinib需要長時間甚至終身用藥,持續(xù)治療可能導致BTK的C481位點(Ibrutinib結合的活性部位)和T474突變,進而出現(xiàn)耐藥的問題。

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圖3: Ibrutinib和Zanubrutinib結構[3]



Ibrutinib的成功點燃了大家對BTK靶點的研發(fā)熱情。其中,澤布替尼(Zanubrutinib),是我國第一款本土研發(fā)的BTK抗癌藥物。從結構上來看,Zanubrutinib保留了Ibrutinib的親電基團丙烯酰胺及二苯醚基團,但不含有嘧啶環(huán),這一結構上的區(qū)別,使得Zanubrutinib比伊布替尼有更好的治療效果。除此之外,還有多款在研BTK抑制劑,如下表所示:

表1: BTK部分抑制劑(數(shù)據(jù)來源:藥渡)

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BTK在B細胞的正常生長與功能維護中占據(jù)著舉足輕重的地位。在臨床實踐中,作為治療各種B細胞惡性腫瘤的靶點,BTK的治療效果更是令人矚目。特別地,BTK小分子抑制劑作為一種創(chuàng)新的療法,能夠影響腫瘤微環(huán)境中的關鍵免疫細胞,展現(xiàn)出極為廣闊的應用前景。我們熱切期待科研人員在這一領域進行更深入的研究,為患者帶來更多的希望與福音!

參考文獻:

1.Pal Singh, S., F. Dammeijer, and R.W.Hendriks, Role of Bruton's tyrosine kinase in B cells and malignancies.Molecular cancer, 2018. 17(1): p. 57-57.

2.Corneth, O.B.J.,R.G.J. Klein Wolterink, and R.W. Hendriks, BTK Signaling in B CellDifferentiation and Autoimmunity, in B Cell Receptor Signaling, T. Kurosaki andJ. Wienands, Editors. 2016, Springer International Publishing: Cham. p. 67-105.

3.王姝,黃文海,沈正榮.布魯頓酪氨酸激酶靶向藥物的研究進展[J].中國現(xiàn)代應用藥學,2020,37(24):3063-3072.

AmBeed相關產(chǎn)品

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