2019年新年伊始，所谓“医药圈资本寒冬”的阴霾便一扫而空。1月5日百时美施贵宝（BMS）以740亿美元收购新基，这波冲击威力未消，紧接着1月7日礼来（Eli Lilly）又以80亿美元收购Loxo Oncology，消息一出loxo股票应势大涨66%，给并购大戏来了个完美开头。其中，笔者最为关注的是年轻多金的Loxo公司。这个来自美国康涅狄格州斯坦福德的小公司，成立于2013年，全职雇员仅35人（人均GDP超2.28亿美元！）。
Loxo Oncology专注于为基因组定义的癌症患者开发和商业化高选择性药物，成立才五年，却战功赫赫，其产品线包括已上市的第一代TRK抑制剂larotrectinib（LOXO-101）、处于临床1/2期的第二代TRK抑制剂LOXO-195、RET激酶抑制剂LOXO-292和BTK非共价抑制剂LOXO-305，以及处于开发阶段的FGFR2/3选择性抑制剂。今天，请随笔者一起扒一扒LOXO-195的前世今生，欣赏下Loxo是如何把精准治疗做到极致和开启小分子广谱抗癌药的大门的。
原肌凝蛋白受体激酶(TRKs)包含三个家族成员TRKA、TRKB和TRKC，分别由NTRK1、NTRK2和NTRK3编码合成，分别与相应的配体神经生长因子（NGF）、脑源性神经营养因子（BDNF）和神经营养因子（3NT3）结合而二聚后自磷酸化，从而被激活，然后启动下游的信号通路如PLCy-PKC、PI3K-AKT和RAS-RAF-ERK等发挥细胞生长、存活和增殖的作用[1-3]，同时也与哺乳动物突触强度和可塑性相关（这也是TRK抑制剂相关毒性的来源）[4]。类似与BCR-ABL融合激酶，当NTRK基因发生重排或融合后，导致的新TRK蛋白将不再依赖于配体而持续激活，使癌细胞增殖不受控制。现已证明这些异常激活与多种肿瘤的发生和进展有密切关系[5]。尽管如此，与BCR-ABL融合激酶驱动的慢性粒细胞白血病（该事件占90%的CML）不同的是，NTRK重排或融合基因产物在肿瘤中是非常少见的（约占所有癌症的0.2%-3%），这给患者识别和临床招募带来很大挑战。比如，3.3%的肺癌、2.2%的结直肠癌、16.7%的甲状腺癌、2.5%的恶性胶质瘤和7.1%的小儿胶质瘤，预计全美共有患者19562人，其中TRKA、TRKB和TRKC分别占55.8%、1.6%和42.6%[6]。
图一：TRK信号通路以及TRK驱动的肿瘤。图片来源： ref.6
基于以上生物学机制，第一代TRK抑制剂LOXO-101（Larotrectinib）应运而生。该化合物最初由Array BioPharma于2008年开发（US20080107616P），代号为ARRY-470，但专利里主要涉及CNS相关疾病（疼痛、AD等，这也与其机制相关）。2013年7月，成立不久的Loxo独具慧眼，很快就和Array达成了一项多年战略合作，主要针对TRK抑制剂（LOXO-101），之后LOXO-101如同开挂，临床道路一路畅通。该化合物相继在2015年9月和2016年1月在美国和欧盟获得治疗软组织肉瘤的孤儿药资格；2016年6月，LOXO-101在美国获得实体肿瘤突破性疗法称号；2017年3月向美国FDA提交LOXO-101的新药申请。2017年11月，拜耳以4亿美元的预付款和4.5亿美元的里程碑价格就LOXO-101的开发和商业化与Loxo达成全球独家合作。2018年5月29日，FDA授予LOXO-101优先审评资格并接受其上市申请，用于治疗患有NTRK基因融合的晚期或转移性实体瘤的成人和儿童患者。
继神奇的PD1/PD-L1抗体掀起肿瘤免疫热潮之后，LOXO-101又重新定义了小分子广谱抗癌药。最新发表在《新英格兰医学杂志》的临床研究结果显示，在小到不会走（4个月）至大到走不动（77岁）的55名共患有17种癌症的TRK阳性患者中，接受LOXO-101治疗后，总体有效率为75％。治疗一年后，71％的有效患者仍持续应答，55％的患者无进展[7]。
图二：LOXO-101的广谱抗癌效果。图片来源：ref.7
尽管NTRK融合激酶阳性患者对LOXO-101响应持续时间较长，但一定时间后大多数患者还是出现获得性耐药现象，目前观察到的突变主要是激酶溶剂前沿 G595R（TRKA）和 G623R （TRKC）以及DFG 部分的 G667C（TRKA），即原本位阻较小的甘氨酸（glycine）变成了位阻较大的精氨酸（arginine）和半胱氨酸（cysteine）。从下图的分子对接模型来看，LOXO-101末端的吡咯环和苯环与突变后的TRKs产生较大的位阻效应，导致亲和力大大下降。
图三：LOXO-101与突变TRKA/C相互作用的模型。图片来源：ref.8
基于以上结构特性，研究人员通过虚拟筛选（in-silico evaluation）发现大环化合物可以保留其他作用力的同时有效降低位阻效应，从而大大提高亲和力。由此发现的化合物LOXO-195不仅保持对野生型TRKA/C超强的抑制（IC50分别是0.6，<2.5nM），还对突变型TRKA-G595R（IC50=2.0nm）、TRKA-G667C（IC50=9.8nm）和TRKC-G623R（IC50=2.3nm）展示很强的抑制。目前，LOXO-195正处于临床1/2期，患者人数预计会更少，目前仅五位患者入组，均来自服用LOXO-101产生耐药的群体。
图四：LOXO-195与突变的TRKA/C相互作用模型。图片来源：ref.8
就《Cancer Discovery》报道的一名成人LMNA-NTRK1重排（G595R）的结直肠癌（图五红色）和一名小儿ETV6-NTRK3（G623R）重排的纤维肉瘤（MASC）患者（图五灰色）的治疗情况来看，结直肠癌患者在治疗一个月后，耐药的肿瘤几乎再次消失；而MASC患者在治疗28天后，肿瘤变小至少30％，在治疗66天后，药效持续响应，且几乎没有副作用。
图五：LOXO-195概念验证性试验。图片来源：ref.8
在知识爆炸和“大众创新·万众创业”时代，企业整合优势资源为创新赋能，方能得到商业最优解，Loxo Oncology正是这样的成功案例，其除了以敏锐的科学眼光发掘Array Pharma的产品外，还同诊断技术公司Veracyte和Illumina达成合作。Loxo Oncology利用合作伙伴先进的诊断技术Afirma Xpression Atlas和TruSight Tumor 170平台为点突变、融合、扩增和剪接变异的患者提供伴随诊断，从而可以准确地了解哪些患者可能受益。这不仅为改善晚期癌症患者的生活创造了新的机会，也同时实现了自己的经济利益。
参考文献：
1.Patapoutian, A.; Reichardt, L. F. Trk receptors: mediators of neurotrophin action. Curr. Opin. Neurobiol. 2001, 11, 272− 280.
2.Atwal, J. K.; Massie, B.; Miller, F. D.; Kaplan, D. R. TheTrkB-Shc site signals neuronal survival and local axon growth via MEK and PI3-kinase. Neuron 2000, 27, 265 − 277.
3. Fishell, G.; Blazeski, R.; Godement, P.; Rivas, R.; Wang, L. C.;Mason, C. A. Optical microscopy. 3. Tracking fluorescently labeled neurons in developing brain. FASEB J. 1995, 9, 324 − 334.
4.Bartkowska, K.; Paquin, A.; Gauthier, A. S.; Kaplan, D. R.;Miller, F. D. Trk signaling regulates neural precursor cell proliferation and differentiation during cortical development. Development 2007, 134,4369 − 4380.
5.Amatu, A.; Sartore-Bianchi, A.; Siena, S. NTRK gene fusions as novel targets of cancer therapy across multiple tumour types. ESMO Open 2016, 1, e000023.
6.Wei Yan, Naga Rajiv Lakkaniga, Francesca Carlomagno, Massimo Santoro, Neil Q. McDonald, Fengping Lv, Naresh Gunaganti, Brendan Frett, and Hong-yu Li. Insights into Current Tropomyosin Receptor Kinase (TRK) Inhibitors:Development and Clinical Application. J. Med. Chem., DOI:10.1021/acs.jmedchem.8b01092.
7.Laetsch TW, DuBois SG, Mascarenhas L.Larotrectinib for paediatric solid tumours harbouring NTRK gene fusions: phase 1 results from a multicentre,open-label, phase 1/2 study. Lancet Oncol. 2018, 19, 705-714.
8.Alexander Drilon., Ramamoorthy Nagasubramanian. A Next-Generation TRK Kinase Inhibitor Overcomes Acquired Resistance to Prior TRK Kinase Inhibition in Patients with TRK Fusion-Positive Solid Tumors. Cancer Discov., 2017, 7,963–972.
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