ABL1
ABL1(Abelson Tyrosine-Protein Kinase 1),即Abelson 酪氨酸激酶 1,是一种广泛表达的非受体酪氨酸激酶 (nRTK)。在生理状态下,ABL1 穿梭于细胞核和细胞质之间,受“自抑制”机制严格调控,参与 DNA 损伤修复、细胞骨架重排及细胞凋亡。然而,ABL1 最为人熟知的是其作为“罪魁祸首”的角色:当 9 号染色体上的 ABL1 与 22 号染色体上的 BCR 基因发生相互易位(t(9;22))时,会形成标志性的费城染色体 (Philadelphia Chromosome)。该易位产生持续激活的 BCR-ABL1 融合蛋白,驱动慢性髓系白血病 (CML) 和部分急性淋巴细胞白血病 (ALL) 的发生。针对该靶点开发的伊马替尼 (Imatinib) 被誉为“银色子弹”,开启了现代肿瘤靶向治疗的时代。
分子机制:失去刹车的引擎
ABL1 的致病机制是蛋白结构生物学中的经典案例,展示了“自抑制”构象的破坏如何导致癌症。
- 正常状态:折叠与自抑制
野生型 c-Abl 蛋白具有一个 N 端的肉豆蔻酰化 (Myristoylation) 修饰帽子。这个疏水性的“帽子”会插入激酶结构域底部的疏水袋中,诱导 SH2 和 SH3 结构域折叠并夹住激酶结构域,使其保持“关闭”(Autoinhibited)状态。 - 致病状态:BCR-ABL1 融合
易位导致 ABL1 丢失了 N 端的肉豆蔻酰化帽子(Exon 1 被替换),取而代之的是 BCR 基因的卷曲螺旋(Coiled-coil)结构域。
1. 去抑制: 失去帽子导致“刹车”失灵,激酶构象开放。
2. 寡聚化: BCR 的卷曲螺旋结构域促使融合蛋白形成同源二聚体或四聚体,导致激酶发生分子间自磷酸化,永久性激活。 - 下游信号风暴:
持续激活的 BCR-ABL1 磷酸化下游底物,如 STAT5(抗凋亡)、RAS/MAPK(增殖)、PI3K/AKT(生存)以及细胞骨架蛋白 CrkL,导致白血病细胞无限增殖并逃避凋亡。
临床景观:费城染色体的阴影
ABL1 变异主要体现为染色体易位,其具体断点位置决定了融合蛋白的大小和疾病表型。
| 疾病类型 | 蛋白异构体 | 临床特征/意义 |
|---|---|---|
| 慢性髓系白血病 (CML) | p210 BCR-ABL | 超过 95% 的 CML 患者携带此型。断点位于 BCR 的主要断裂簇区 (M-bcr)。病程发展相对缓慢(慢性期),如果不治疗最终会转变为急变期 (Blast Crisis)。是 TKI 治疗的绝对适应症。 |
| Ph+ 急性淋巴细胞白血病 (ALL) | p190 BCR-ABL | 约 20-30% 的成人 ALL 携带此型。断点位于 BCR 的次要断裂簇区 (m-bcr)。p190 激酶活性更强,导致疾病进展更具侵袭性,预后通常比 p210 型差,需联合化疗。 |
| 罕见中性粒细胞白血病 (CNL) | p230 BCR-ABL | 断点位于 BCR 的微断裂簇区 (mu-bcr)。表型较为温和,以成熟中性粒细胞增多为主。 |
治疗策略:TKI 的迭代进化
针对 ABL1 的治疗史就是人类抗癌药物的研发史。随着耐药突变(特别是 T315I突变)的出现,药物不断迭代。
- 第一代 TKI:伊马替尼 (Imatinib/Gleevec)
机制: ATP 竞争性抑制剂。结合并锁定 ABL 激酶的“非活性构象” (DFG-out)。
地位: 2001 年获批,将 CML 患者的 5 年生存率从 <30% 提升至 >90%。 - 第二代 TKI:达沙替尼、尼洛替尼
优势: 对野生型 BCR-ABL1 的效力更强(强 30-300 倍),且能覆盖大多数伊马替尼耐药突变(但对 T315I 无效)。达沙替尼还能抑制 SRC激酶。 - 第三代 TKI:普纳替尼 (Ponatinib)
突破: 唯一能有效抑制 T315I突变(看门人突变)的 ATP 竞争性抑制剂。T315I 突变因苏氨酸突变为异亮氨酸,产生空间位阻,阻挡了前两代药物的结合。 - 第四代/变构抑制剂:阿西米尼 (Asciminib)
机制: STAMP 抑制剂。不结合 ATP 口袋,而是模拟“肉豆蔻酰基”,结合激酶底部的肉豆蔻酰口袋 (Myristoyl pocket),强行将激酶以此变构方式“关闭”。
意义: 解决了 ATP 口袋突变的耐药问题,提供了全新的双重抑制策略。
关键关联概念
- 费城染色体 (Ph): 22号染色体长臂缩短的特征性标志,即 t(9;22)。
- T315I突变: 著名的“看门人”突变,导致对一、二代 TKI 广谱耐药。
- 微小残留病 (MRD): 衡量 BCR-ABL1 转录本水平、指导停药的关键指标。
- 肉豆蔻酰化: ABL1 自抑制机制的分子开关,阿西米尼的靶点。
- 酪氨酸激酶抑制剂 (TKI): 抑制酪氨酸磷酸化的小分子药物统称。
学术参考文献与权威点评
[1] Nowell PC, Hungerford DA. (1960). A minute chromosome in human chronic granulocytic leukemia. Science.
[学术点评]:创世纪。首次描述了费城染色体(虽然当时认为是单纯的缺失),这是人类历史上首次将特定的遗传异常与特定类型的癌症联系起来。
[2] Rowley JD. (1973). A new consistent chromosomal abnormality in chronic myelogenous leukaemia identified by quinacrine fluorescence and Giemsa staining. Nature.
[学术点评]:真相大白。Janet Rowley 博士通过显带技术证明费城染色体并非缺失,而是 9 号与 22 号染色体的易位 t(9;22),确立了 BCR-ABL 的物理基础。
[3] Druker BJ, et al. (2001). Efficacy and safety of a specific inhibitor of the BCR-ABL tyrosine kinase in chronic myeloid leukemia. New England Journal of Medicine (NEJM).
[学术点评]:临床奇迹。IRIS 研究的早期结果。报道了 STI571(伊马替尼)在 CML 治疗中惊人的血液学和细胞遗传学缓解率,宣告了靶向治疗时代的到来,《时代周刊》将其封面命名为“魔法子弹”。
[4] Gorre ME, Sawyers CL, et al. (2001). Clinical resistance to STI-571 cancer therapy caused by BCR-ABL gene mutation or amplification. Science.
[学术点评]:耐药机制。在伊马替尼临床应用初期迅速发现了激酶结构域突变(如 T315I)是获得性耐药的主要原因,开启了后续二代、三代药物研发的军备竞赛。
[5] Réa D, et al. (2021). Asciminib in Chronic Myeloid Leukemia after ABL Kinase Inhibitor Failure. New England Journal of Medicine (NEJM).
[学术点评]:变构突破。ASCEMBL 研究证明了靶向肉豆蔻酰口袋的变构抑制剂 阿西米尼 在多线治疗失败患者中的疗效,为克服 ATP 口袋突变提供了全新思路。