Pim激酶在多发性骨髓瘤中的作用及相关的药物治疗进展论文

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摘要：Pan proviral integrations of Moloney virus (Pim)激酶属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族，由Pim 1、Pim2、Pim3三个成员组成。Pim激酶主要 负责调节细胞周期、产生抗凋亡活性以及发挥通过JAK/STAT途径介导的受体酪氨酸激酶的作用。在许多恶性血液瘤以及实体瘤中均发现Pim 激酶表达水平的上调，其中也包括多发性骨髓瘤。到目前为止，多发性骨髓瘤仍是一种无法治愈的浆细胞恶性肿瘤，迫切需要新的治疗策略 来提高患者的生存率。而在Pim家族成员中，Pim2蛋白在多发性骨髓瘤中表达水平最高，有望成为一个新的治疗靶点。骨髓微环境能够促进 Pim2的上调，从而介导骨髓瘤细胞的增殖与存活。同时，Pim2对于多发性骨髓瘤中常见的骨质破坏也起着重要作用。此外，在骨髓基质中， Pim激酶还能够促进恶性细胞的转运、低氧骨髓微环境中致癌信号的传导以及产生治疗抵抗。在本文中，我们主要讨论了 Pim激酶在癌症中尤 其是多发性骨髓瘤中的作用，以及以此为靶点的相关药物治疗进展。

关键词：Pim激酶；多发性骨髓瘤；Pim抑制剂；靶向治疗

本文引用格式：赵岑，卢娜屈血激酶在多发性骨髓瘤中的作用及相关的药物治疗进展[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(30):84-85,91.

      (School cf basic medicine and clinical medicine, China pharmaceutical university, Nanjing Jiangsu)
      ABSTRACT: Pan proviral integrations of Moloney virus (Pim) kinase belongs to the serine/threonine kinase family and consists of three members, Piml, Pim2 and Pi m3. Pim kinase is mainly responsible for regulating cell cycle, producing anti-apoptotic activity and exerting the role of receptor tyrosine kinase mediated through the JAK/STAT pathway. Pim kinase expression was up-regulated in many malignant hematomas and solid tumors, including multiple myeloma (MM). So far, MM is still an incurable plasma cell malignancy, and new treatment strategies are urgently needed to improve the survival rate of patients. Among the members of Pim family, Pim2 protein has the highest expression level in MM, which is expected to become a new therapeutic target. Bone marrow microenvironment promotes the upregulation of Pim2, which mediates the proliferation and survival of MM cells. At the same time, Pim2 also plays an important role in bone destruction commonly seen in MM. In addition, in bone marrow stroma, Pim kinase can also promote the transport of malignant cells, oncogenic signal transduction in hypoxic bone marrow microenvironment and the development of therapeutic resistance. In this article, we mainly discuss the role of Pim kinase in cancer, especially in MM, and the progress of drug therapy targeting Pim kinase.
      KEY WORDS： Pim kinase; Multiple myeloma; Pim inhibitors; Targeted therapy

       近来，在血液系统恶性肿瘤,尤其是在多发性骨髓瘤中，Pim 激酶已经成为一种新的治疗靶点。并且，Pim2在多发性骨髓瘤 中的表达远高于其他肿瘤⑴。Pim激酶已经被证实在多发性骨 髓瘤中具有多种作用，包括调控细胞增殖、促进细胞生存、扰乱 细胞周期，介导多种促癌基因的协同作用并且造成骨质破坏⑵。 此外，还有几种潜在作用尚未完全清楚,包括介导多发性骨髓瘤 细胞的耐药，以及调控多发性骨髓瘤细胞的迁移和归巢^［3］_o本文 主要讨论了在多发性骨髓瘤中，靶向Pim激酶的基本机制以及 以此为基础的Pim抑制剂在多发性骨髓瘤中的应用。

1 Pim激酶简介

        Pim激酶属于一类丝氨酸/苏氨酸激酶,最初在moloney小 鼠白血病病毒诱导的淋巴瘤中被发现⑷。20世纪80年代初，在 moloney小鼠白血病病毒诱导的淋巴瘤中，通过克隆逆转录病毒 整合位点发现了 PimL,随后在20世纪90年代在筛选PimL敲 除模型中发现了 Pim2和Pim3⑸。Pim激酶家族高度保守，每个 成员之间同源性在60%以上。在多发性骨髓瘤中，由于缺乏对 Pim激酶的监管调控机制，导致了 Pim激酶的持续激活。Pim激 酶具有与其他激酶不同的结构，其在钗链区由两个脯氨酸残基, 导致只有一个氢键与ATP结合，而大多数的ATP竞争性抑制剂 有两个结合位点，这导致了药物开发的困难^［6］o

        对于Pim激酶的调节主要通过上游信号的转录与翻译进 行。JAK-STAT信号通路与NF- k B核转录因子共同调控Pim 激酶mRNA的转录^［7］_o STAT3与STAT5表达水平与Pim激酶 表达水平直接相关。此外，热休克蛋白家族成员在调控Pim激 酶活性中具有相反的作用，热休克蛋白90能够稳定Pim蛋白表 达水平，而热休克蛋白70则标记Pim蛋白，使其被泛素化和蛋 白酶体降解^［81o

2 Pim激酶在癌症中的作用

       Pim激酶在多种癌症中广泛表达，其中在血液瘤中的表达远 高于实体瘤。Pim2在多发性骨髓瘤中的表达最高，Piml则在急 性髓细胞性白血病中表达最高，而Pim3虽然在几乎所有血液瘤 中都有表达，但是它与实体瘤的相关性最高⑼。临床数据表明， 在血液瘤患者中，Pim激酶高表达与不良预后有关"°】。Pim激 酶发挥其促癌作用的机制主要在以下几个方面：
 

2.1与Myc基因的协同合作

        Myc蛋白活性对于Pirn激酶发挥其促癌作用是不可或缺的, 反过来，Pim激酶也能够通过磷酸化，稳定Myc基因的转录活 性^［11］o Pim激酶能够磷酸化Myc的组蛋白H3S10位点，增加大 约20%的Myc靶基因的转录，并促进了细胞内的转化。组蛋白 H3S10位点的磷酸化促进了与14-3-3蛋白的相互作用，从而激 活组蛋白H4的乙酰化m】。随后，转录延伸因子B的募集释放 启动子近侧元件，终止RNA聚合酶II的作用同时激活转录。此 外，在体内实验中发现，淋巴瘤在Pim敲除的小鼠中有较长的潜 伏期口气进一步证明了 Pim与Myc的协同作用以及Myc依赖于 Pim表达从而发挥其致癌作用。

2.2抗凋亡作用

        Pim激酶发挥其抗凋亡作用主要是通过磷酸化Bad蛋白而 实现的。Bad±多个位点能够被磷酸化从而防止细胞凋亡，其 中，Piml与Pim2主要参与S112位点的磷酸化，Pim3主要参与 S136与S155位点的磷酸化【"I。Bad磷酸化以后与14-3-3蛋 白结合，从而失去了与抗凋亡蛋白Bel-xl结合的能力，进而释放 了 Bel-xl使其发挥抗凋亡作用。此外，在套细胞淋巴瘤中，Pim 还能够磷酸化Mdm2,从而阻止p53的降解^［15］_o 23细胞周期调节

       Pim激酶能够通过磷酸化细胞周期依赖性激酶抑制剂家族 成员p21和p27,从而调节细胞周期^［16］_o磷酸化后的_P21被重 新定位到细胞质中，使其无法发挥功能进而促进细胞增殖。而 磷酸化后的p27则被诱导与14-3-3蛋白结合，进而被蛋白酶体 降解。Pim激酶也能够通过抑制叉头转录因子从而下调_P27的 表达⑵。Pim激酶对G1/S周期检查点的作用主要通过磷酸化 cdc25a从而增加CyclinDl的表达来实现。而对于G2/M检查点，

      Pim激酶主要通过磷酸化cdc25c以及cdc25c相关激酶1来调节。

3在多发性骨髓瘤中靶向Pim激酶

       近来，Pim激酶成为多发性骨髓瘤中受人关注的新靶点。由 于在多发性骨髓瘤中Myc基因失调，以及Pim激酶与Myc之间 的强协同作用，Pim拮抗剂已经成为多发性骨髓瘤药物研发的选 择之一。与其他恶性肿瘤相比，Pim2在多发性骨髓瘤中表达更 高，此外，微阵列分析表明，Pim2在B细胞中起到与骨髓瘤中同 样重要的作用【％。而在正常的血浆细胞中，与骨髓粒细胞相比， 并没有观察到Pim2的高表达。以此可以推断出，Pim2在骨髓 瘤发生发展中起到的重要作用以及相关性，即随着疾病的发展， Pim2表达增加。



        在多发性骨髓瘤中，骨髓微环境对于Pim2的表达增加起 着主导作用。骨髓基质细胞以及破骨细胞通过分泌特定的生 长因子，促进了骨髓瘤细胞中Pim2的表达。在体外实验中，将 骨髓基质细胞与骨髓瘤细胞共培养，基质细胞产生的IL-6,通 过STAT3信号转导通路，能够使骨髓瘤细胞中Pim2 mRNA增 加2-9倍。而破骨细胞主要则是分泌肿瘤坏死因子家族成员 TNFa、BAFF和APRIL,通过NF- k B信号通路增力口 Pim2转 录。NF- k B是Pim2发挥抗凋亡作用所必须的，并且Pim2通 过正反馈反过来增加磷酸化I k B与Cot转录因子的表达从而增 加NF- k B的表达^[18]_o在体外模型中，抑制STAT3、NF- k B与 IL-6均能够降低Pim2的表达。

         据报道，Pim2在多发性骨髓瘤中常见的骨质破坏中发挥着 作用。在小鼠体内模型中，Pim2能够抑制成骨细胞的生成，敲 除Pim2或者应用药物抑制Pim2表达,则观察到相反的现象⑵。 Pim2主要通过增加骨形态发生蛋白2以及降低转化生长因子 P来抑制成骨效应。在IL-3、IL-7、活化素A、TNFa的作用下， Pim2不仅在骨髓瘤细胞中表达上调，在骨髓基质细胞与成骨细 胞前体中也发现上调。Pim抑制剂能够抵消这些作用，恢复成骨 细胞的正常功能。在体内实验中，用Pim抑制剂SMI16A治疗骨 髓瘤小鼠模型，发现肿瘤生长受到明显抑制，骨质破坏得到明显 的改善⑵。

       多发性骨髓瘤的特点之一是恶性细胞从骨髓中不断迁移，并 在骨髓中重新定位。研究表明，SDFla与CXCR4相互作用介导 骨髓瘤细胞的迁移和归巢，而抑制CXCR4能够明显抑制骨髓瘤 细胞归巢现象四。同时，骨髓间的低氧微环境能够通过抑制泛 素介导的Pim蛋白酶体降解，从而促进Pim激酶活性。研究表明， Piml的Blast表达与CXCR4表达之间有直接联系，Pim激酶的 抑制导致了 CXCR4的表达降低㈣。在小鼠体内模型中，敲除 Piml也能够使肿瘤细胞表面表达的CXCR4数量大大减少。因 此，Pim激酶能够参与多发性骨髓瘤低氧微环境中CXCR4的上 调,并通过这种机制促进骨髓瘤细胞的迁移和归巢。

       在多发性骨髓瘤的临床治疗中，耐药也是导致其难以治愈的 原因之一。最近的研究表明，Pim激酶在骨髓瘤的治疗耐受中发 挥了作用。骨髓中的低氧微环境可能是介导该耐药过程的主要 原因。Piml能够以一种不依赖于HIFla的方式改变线粒体膜 电位以及Caspase3和Caspase9的活性，从而介导耐药冏。在体 外实验中，敲除Piml基因能够提高骨髓瘤细胞化疗敏感性。此 外，硼替佐米能够抑制Pim激酶的蛋白酶体降解，从而增加Pim 活性，并且，Pim激酶可能通过这种机制在蛋白酶体抑制剂治疗 耐受中发挥作用。

4 Pim抑制剂在多发性骨髓瘤中的应用

4.1 LGH447

      LGH447是一种有效的泛Pim抑制剂，并且已经进入到治疗 多发性骨髓瘤的临床试验阶段。体外实验表明，LGF447能够通 过抑制mTORCl产生细胞毒性，通过抑制Bad蛋白的磷酸化促 进凋亡以及使细胞周期停滞在G0/G1期【22】。在体内实验中，用 LGH447治疗人骨髓瘤异种移植瘤模型小鼠，能够明显抑制肿瘤 生长。

4.2 LGB321

       LGB321是一种ATP竞争性泛Pim激酶抑制剂，对包括 Pim2依赖的多发性骨髓瘤在内的多种恶性血液瘤都具有抑制 作用。体外机制研究表明，LGB321对骨髓瘤细胞的细胞毒性 作用也是通过抑制mTORCl信号以及Bad磷酸化实现的^[23]₀ LGB321在骨髓瘤异种移植模型上是有效的，不过目前尚未进入 临床试验阶段。

4.3 AZD1897

        AZD1897是一种ATP竞争性泛Pim激酶抑制剂，常常与 AKT抑制剂AZD5363联合应用于多发性骨髓瘤的研究。在多 发性骨髓瘤中，单独使用AZD1897 H能抑制骨髓瘤细胞的增殖， 无法诱导细胞死亡，而与AKT抑制剂连用后能够发挥协同作用， 产生明显的细胞毒性作用。二者能够同时抑制Bad与Mell,发 挥协同作用仅气AZD1897也尚未进入临床试验阶段。

5结论与展望

       迄今为止，多发性骨髓瘤的治疗取得了很大的进展，但是仍 然无法达到令人满意的疗效，临床上迫切需要新的治疗策略去 提高患者的生存率,改善患者预后，而Pim激酶有望成为治疗骨 髓瘤的新靶点。本文通过探讨总结Pim激酶在多种癌症中的作 用机制，尤其是Pim2在多发性骨髓瘤中发挥的作用，以及相关 的靶点抑制剂的研究进展，希望能够对今后多发性骨髓瘤靶向 治疗研究起到指导作用。尽管Pim激酶在多发性骨髓瘤中起到 了重要的作用，不过有研究表明，抑制小分子激酶信号通路有可 能会产生代偿信号从而影响抑制剂作用，Pim激酶可能也不例 外。已有体内小鼠AML模型证明，尽管Pim抑制剂有明显的抑 瘤作用，然而停药后迅速复发,肿瘤负荷仍然很高，这表明用Pim 抑制剂作为单一药物的实际效果是控制肿瘤的发展，而不是显 著性的杀死肿瘤细胞。因此，用Pim抑制剂与现行标准疗法结 合有可能会成为一种新的治疗手段。

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