激酶功能受损的BTK突变对临床阶段BTK和IKZF1/3降解剂NX-2127敏感

Kinase-impaired BTK mutations are susceptible to clinical-stage BTK and IKZF1/3 degrader NX-2127.

作者信息Skye Montoya, Jessie Bourcier, Mark Noviski, Hao Lu, Meghan C Thompson, Alexandra Chirino, Jacob Jahn, Anya K Sondhi, Stefan Gajewski, Ying Siow May Tan, Stephanie Yung, Aleksandra Urban, Eric Wang, Cuijuan Han, Xiaoli Mi, Won Jun Kim, Quinlan Sievers, Paul Auger, Hugo Bousquet, Nivetha Brathaban, Brandon Bravo, Melissa Gessner, Cristiana Guiducci, James N Iuliano, Tim Kane, Ratul Mukerji, Panga Jaipal Reddy, Janine Powers, Mateo Sanchez Garcia de Los Rios, Jordan Ye, Carla Barrientos Risso, Daniel Tsai, Gabriel Pardo, Ryan Q Notti, Alejandro Pardo, Maurizio Affer, Vindhya Nawaratne, Tulasigeri M Totiger, Camila Pena-Velasquez, Joanna M Rhodes, Andrew D Zelenetz, Alvaro Alencar, Lindsey E Roeker, Sanjoy Mehta, Ralph Garippa, Adam Linley, Rajesh Kumar Soni, Sigrid S Skånland, Robert J Brown, Anthony R Mato, Gwenn M Hansen, Omar Abdel-Wahab, Justin Taylor
PMID38301010
期刊Science
发布时间2024-02
DOI10.1126/science.adi5798

实验完整度

高

包含体外激酶实验、CRISPR敲入细胞系、蛋白质组学、结构解析及CLL患者I期临床试验等多层级证据,并有功能与机制验证

主要模型

BTK敲入TMD8细胞系(WT、C481S、V416L、T474I、L528W) BTK敲除DT40鸡B淋巴细胞 Ramos细胞 复发/难治性CLL患者(I期临床试验NCT04830137)

重点核对

TMD8敲入细胞系中BTK突变类型及内源性表达水平 NX-2127处理浓度与时间(如1 μM、24小时;DC50测定) BTK降解检测方法:流式细胞术检测CD19+CD3− B细胞中BTK MFI 患者BTK突变状态分类:kinase-impaired(L528W、C481R、V416L)与kinase-proficient(C481S、T474F、T474I) NX-2127给药剂量(100、200、300 mg口服每日一次)

摘要

共价和非共价Bruton酪氨酸激酶(BTK)抑制剂使用的增加已阐明B细胞恶性肿瘤患者中出现的一系列获得性耐药BTK突变。本文中我们鉴定出具有不同酶活性的BTK抑制剂耐药突变,包括一些损害BTK酶活性但同时赋予新的蛋白质-蛋白质相互作用从而维持B细胞受体(BCR)信号传导的突变。此外,我们描述了一种临床阶段的BTK和IKZF1/3降解剂NX-2127,它能结合并蛋白酶体降解每种突变BTK蛋白形式,从而有效阻断BCR信号传导。用NX-2127治疗慢性淋巴细胞白血病在患者中实现>80%的BTK降解,并展示了概念验证性治疗获益。这些数据揭示了突变BTK的致癌支架功能,该功能赋予对临床批准的BTK抑制剂的耐药性,但可通过患者中的BTK降解所克服。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
BTK抑制剂耐药突变如何影响BTK酶活性与BCR信号,以及靶向蛋白降解能否克服耐药。
核心机制
激酶功能受损的BTK突变体通过增强与HCK、ILK等替代激酶的物理相互作用来维持下游BCR信号,即发挥非酶性支架功能;NX-2127通过招募CRBN E3泛素连接酶诱导BTK和IKZF1/3的蛋白酶体降解,破坏该支架功能。
主要证据
体外激酶实验将BTK耐药突变分为激酶功能完好与受损两类;免疫共沉淀-质谱和2D DIGE鉴定L528W与HCK、ILK的特异性相互作用;NX-2127在TMD8敲入细胞中降解各突变BTK并阻断钙流和细胞增殖;I期临床试验中CLL患者实现>80% BTK降解,79%可评估患者出现临床缓解。
研究意义
揭示了突变BTK的致癌支架功能,并证明BTK降解策略可克服对共价和非共价BTK抑制剂的耐药,为复发/难治性CLL患者提供潜在治疗选择。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

BTK耐药突变的酶活性分类

确定各BTK耐药突变对激酶活性的影响并分类。

在BTK缺失DT40细胞中表达BTK WT或突变体,Western blot检测p-BTK Y223;在TMD8细胞中CRISPR敲入BTK V416L、T474I、L528W,检测p-BTK Y223;用ADP-Glo和FRET激酶实验测定重组BTK WT及8种突变体的ATP水解和肽底物磷酸化活性。

2

激酶受损BTK突变体的信号与相互作用组分析

探究激酶受损BTK突变体如何维持BCR信号。

在TMD8敲入细胞中检测IgM刺激下的钙流和磷酸化蛋白质组;用kinobead/质谱评估激酶丰度;用3X FLAG-BTK免疫共沉淀-质谱和2D DIGE鉴定L528W特异性相互作用蛋白,并用Western blot验证HCK和ILK相互作用。

3

HCK和ILK对BTK L528W细胞存活与BCR信号的功能验证

验证HCK和ILK是否是BTK L528W细胞存活和BCR信号所必需。

在BTK WT和L528W TMD8细胞中多西环素诱导shHCK或shILK敲低,通过竞争实验检测GFP表达变化,通过钙流实验检测IgM刺激后的钙释放。

4

NX-2127的体外结合与三元复合物形成评估

验证NX-2127与各突变BTK的结合能力及诱导三元复合物的能力。

用FRET探针置换实验测定NX-2127、ibrutinib、pirtobrutinib与BTK WT及突变体的结合;用SPR测定NX-2127的Kd;用NanoBRET测定细胞内CRBN-BTK三元复合物形成;用FRET在饱和CRBN/DDB1存在下测定协同性。

5

NX-2127降解突变BTK及抑制BCR信号和细胞增殖

评估NX-2127对突变BTK的降解效果及下游功能影响。

在TMD8敲入细胞中用NX-2127处理,测定BTK、IKZF1、IKZF3的DC50;检测钙流、表面标志物(CD86、HLA-DR、IgM)变化和细胞活力。

6

NX-2127的I期临床试验评估

在复发/难治性CLL患者中评估NX-2127的BTK降解和临床活性。

开放标签剂量递增I期试验(NCT04830137),患者口服NX-2127每日一次,检测外周血B细胞BTK降解(流式MFI)和肿瘤SPD变化,并记录临床缓解。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Pierce IP裂解液Thermo Scientific89900
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Thermo Scientific78446
Pierce BCA蛋白检测试剂盒Thermo Scientific23227
4–20% mini-PROTEAN TGX凝胶--4561094
磷酸化BTK (Tyr223)抗体Cell Signaling Technologies87457S
磷酸化AKT (Ser473)抗体Cell Signaling Technologies4060S
磷酸化Erk (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technologies4370S
磷酸化PLCg2 (Tyr1217)抗体Cell Signaling Technologies3871S
总BTK抗体Cell Signaling Technologies8547S
PLCg2抗体Cell Signaling Technologies5512S
AKT抗体Cell Signaling Technologies4691S
ERK1/2抗体Cell Signaling Technologies4695S
HCK抗体Cell Signaling Technologies14643S
ILK1抗体AbclonalA0901
抗Flag抗体SigmaF3165
β肌动蛋白HRP (8H10D10)--8H10D10
ECL检测试剂Bio-Rad170-5061
Indo-1Life Technologies1223
抗人IgMSouthern Biotech2020-01
PTMScan磷酸酪氨酸基序(Y*) (P-Tyr-1000)免疫亲和磁珠Cell Signaling Technology--
16重TMT试剂盒----
Orbitrap Fusion质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Dionex Ultimate 3000Thermo Fisher Scientific--
EASY-Spray C18 25cm色谱柱Thermo Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
BTK敲入TMD8细胞系构建
敲入的BTK突变类型(V416L、T474I、L528W等)及内源性表达水平;CRISPR-Cas9编辑策略
阅读提示:Materials and methods summary及图S1C
NX-2127降解实验
NX-2127处理浓度、时间(24小时)及DC50计算方法
阅读提示:图4C及对应Methods描述
钙流实验
Indo-1染色条件、IgM刺激浓度(10 μg/ml)及检测时间窗口
阅读提示:Materials and methods summary中Calcium flux部分
I期临床试验BTK降解检测
流式细胞术门控策略(CD19+CD3− B细胞)、BTK MFI背景扣除方法及采样时间点
阅读提示:Materials and methods summary中Patients和BTK degradation评估部分
NX-2127给药方案
剂量水平(100、200、300 mg)、给药频率(每日一次)及周期长度(28天)
阅读提示:Materials and methods summary中Patients部分