藥物化學/抗癌藥/BTK 抑制劑

簡介编辑

  • TEC family 非受體型 Tyrosine kinase

歷史编辑

  • 在 1952 年,小兒科醫生 Ogdon Bruton 發現有小朋友血液裡面近乎沒有成熟 B 淋巴球和免疫球蛋白,免疫系統不健全而容易重複細菌感染,這疾病後來被稱為 X- linked agammaglobulinemia (X 染色體連鎖丙種球蛋白血症,簡稱 XLA)
  • 1993 年,因為 DNA 的發現與分子生物學技術進展,科學家找到 XLA 的致病原因: X 染 色體上的 BTK 基因突變,使得 BTK 功能不全,導致先天免疫缺乏疾病

結構编辑

  • BTK 結構上有五個 domains(結構域),包括 pleckstrin homology(PH)domain, proline-rich TEC homology (TH) domain, SRC homology (SH) domains SH2 和 SH3 與 kinase domain,第 223 和 551 位上有酪氨酸
  • BTK 多數時間分佈在細胞質,只有在活化時會短暫移動到細胞膜上發揮功能,移動到細胞膜這個動作需要 phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate (PIP3) 與 BTK 的 PH domain 結合,觸發 BTK 移動到細胞膜
  • 活化 BTK 需要兩個動作:一,激酶(通常是 SRC family 或是 spleen tyrosine kinase, SYK)在 551 位上磷酸化,促進 BTK 的催化活性;二,隨後 BTK 自己磷酸化 SH3 上的 223 位酪胺酸(這動作稱為 autophosphoryla-tion),目前自磷酸化 Y223 這動作有什麼功能和重要性仍處於未知,疑似可以穩定 BTK 處在活性構型或是可以完全活化 BTK 的活性

訊息傳遞路徑编辑

BTK 存在於所有的造血細胞,除了 T 淋巴球。其中,BTK 與 B 淋巴球的成長發育、分化、增生與免疫功能息息相關。BTK 與許多細胞傳遞路徑和受體有關且複雜,許多路徑目前仍未完全揭曉。

BCR 訊息傳遞路徑编辑

B 細胞受體活化 BTK编辑

B 細胞受體(BCR)旁邊有個以雙硫鍵鍵結 Ig𝛂(又稱 CD79A)-Ig𝛃 (又稱CD79B)雙聚體。一旦抗原與 BCR 結合,活化 LYN (一種 SRC family protein TK),LYN 磷酸化 Ig𝛃 ,使 Ig𝛃 蛋白質結構改變,讓 SYK 可以與 Ig𝛃 結合。同時,LYN 也會磷酸化 CD19 受體上的酪胺酸,讓 PI3K 和 VAV 可以與 CD19 結合並活化。除了 CD19,cytoplasmic B cell adapter for PI3K(BCAP)亦可活化 PI3K。PI3K 會把 PIP2 催化成 PIP3,PI3K 也會與 BTK 上的 PH domain 結合,使 BTK 移動到細胞膜,讓 SYK 和 LYN 可以磷酸化 BTK 上第 551 位的酪胺酸,活化 BTK。

BTK 下游路徑编辑

活化的 BTK 會磷酸化 PLC𝛄2 上第 753 和 759 位的酪胺酸,活化 PLC𝛄2。活化的 PLC𝛄2 把 PIP2 切成 IP3 (inositol triphosphate)和 DAG (diacylglycerol)。。IP3 與內質網上的 IP3R 結合,使內質網釋出鈣離子到細胞質中,鈣離子活化 calmodulin,calmodulin 活化 CaN,CaN 活化 nuclear factor of activated T cells (NAFT)轉錄因子,轉錄因子影響 DNA 轉錄;DAG 活化 protein kinase C𝛃 (PKC𝛃), PKC𝛃 引起 RAS 訊息路徑,最後活化ERK1 和 ERK2 (extracellular signal-regulated kinases),ERK1 和 ERK2 活化 MYC 和 ELK1,接著MYC 與 ELK1 進入細胞核,影響 DNA 表現。PKC𝛃 亦可透過 caspase recruitment domain-containing protein 11 (CARD11,又稱 CARMA1 或 BIMP1)、BCL-10 和 mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma translocation protein 1 (MALT1) 觸發 NF-𝜅B 路徑,影響 DNA。


另外,BCR 也與肌動蛋白有關,BCR 透過 CDC42 和 VAV 磷酸化 Wiskott-Alderich syndrome protein (WASP) ,最後得以調控肌動蛋白,讓 BCR 內聚化或是抗原呈現等等。

BTK 與 Chemokine Receptor编辑

Chemokine receptor 是一種 G-protein coupled receptor。當 CXC-chemokine ligand 12 (CXCL12,又稱 SDF1,常分佈在骨髓間質細胞中與 germinal centres) 與 CXCR4 和 CXCR5 受體結合。受體上的 G 蛋白裂解成兩個單元:G𝛂、G𝛃𝛾。這兩單元活化 PI3K,PI3K 活化 BTK、AKT 和 MAPK 傳遞路徑。另外,G𝛂 和 G𝛃𝛾 也會直接與 BTK 的 PH 和 TH domain 結合,活化 BTK。

BTK 與 Toll-Like Receptors (TLRs)编辑

當細菌的 lipopolysaccharide (LPS) 與 TLR4 結合,TLR4 招募 myeloid differentiation primary response 88 (MYD88),MYD88 活化 interleukin-1 receptor-associated kinase1 (IRAK1),BTK 會與 TLR 下游訊息傳遞路徑中的蛋白質結合,誘導轉錄因子 NF-𝜅B, activator protein-1 (AP-1) 和 interferon regulatory factor 3 (IRF3),最後使 B 細胞增生、分泌抗體、免疫球蛋白類型轉換或是製造促發炎細胞激素。

調節 BTK 活性编辑

Fc𝛾RIIB 是一種抑制性受體,當 IgG 抗體與該受體結合,受體活化 LYN,LYN 磷酸化受體上的一個 domain,叫 immune tyrosine inhibitory motifs (ITIMs),ITIMs 招募蛋白質磷酸酶,像是 SH2-domain containing inositol polyphosphate 5’-phosphatase-1 (SHIP1)。SHIP1 將 PIP3 去磷酸化,也抑制 BKT 和 PLC𝛄2 移動到細胞膜,進而使細胞鈣離子濃度下降[2];其他磷酸酶,SH2 domain containing protein tyrosine phosphatase-1 (SHP1),則直接將 BTK 去磷酸化。

其他調控機制像是:iBTK 直接與 BTK PH domain 結合,抑制 BTK 活性;PKC𝛃 在 BTK 上第 180 位(位於 TH domain)的絲胺酸磷酸化,抑制BTK;microRNA- 185 降低 BTK mRNA 含量,進而降低 BTK 表現。

BTK 與 B 細胞惡性腫瘤编辑

慢性淋巴性白血病,CLL编辑

CLL 是西方最常見的白血病,尤其發生在老年人上,特徵是大量成熟 IgMlow CD5+ B 細胞聚積在血液裡。大量的成熟 B 細胞但免疫功能不成熟,堆積於血液、骨髓、脾臟和淋巴組織中,取代正常淋巴細胞,使正常細胞受淘汰而逐漸減少。研究發現 CCL B 細胞中的 BTK 經常過度表現。

套細胞淋巴瘤,MCL编辑

異常的 B 細胞廣泛圍繞在正常germinal centres,使 mantle zone 增寬。有些研究發現 SYK 基因和 SYK 蛋白質大量表現,亦發現 NF-𝜅B 和 AKT 持續活化,表明是 BCR 或 TLR 訊息傳遞所致。MCL 的細胞 BTK 高度表現,且大量地 223 位自磷酸化。

Waldenstrom’s Macroglobulinemia, WM编辑

正常 B 細胞成熟時會成為漿細胞,其功能為製造抗體,協助身體對抗感染,然在 WM 中,B 細胞晚期成熟過程中出現變化,而產生一群完全相同的細胞,這些細胞會製造過量的 IgM。大量這類細胞排擠正常血球細胞,使正常血球細胞數減少。製造過量的 IgM 不只使血液變黏稠(因為 IgM 體型大),也無法對抗外來感染,有時還會攻擊自身身體。

大部分 WM 患者在 MYD88 第 265 位上的白胺酸突變成脯胺酸(MYD88L265P),使 MYD88L265P 持續活化,持續活化的 MYD88L265P 與磷酸化 BTK 結合,促發 NF-𝜅B 路徑。。近乎 30% 的患者,CXCR4 S338X 突變,使 CXCL12 促發活化 AKT 和 ERK 這動作被增強。

ABC-DLBCL编辑

晚期瀰漫性大B細胞淋巴瘤(Diffuse large B-cell lymphoma, DLBCL)依其基因表現可以分成三類,GC B-cell-like (GCB) , activated-B-cell-like (ABC)和 primary mediastinal B-cell lymphoma (PMBL)。ABC-DLBCL 的 NF-𝜅B 路徑持續進行,近乎 50% 患者是因為 CARD11 或是其他跟 NF-𝜅B 路徑的蛋白質變異(例如:MYD88L265P)。

多發性骨髓瘤编辑

為骨髓中漿細胞不正常增生的疾病,且會活化骨蝕細胞,使硬骨被破壞;這些漿細胞會製造異常抗體,非但無法對付外來病原,反而會沈積在腎臟造成傷害。

代表藥物编辑