卡非佐米改良药物的开发进展
卡非佐米（Carfilzomib, CFZ）是一种第二代蛋白酶体抑制剂，已被批准用于治疗复发/难治性多发性骨髓瘤（RRMM）。虽然其在多发性骨髓瘤治疗中显示出显著疗效，但由于其水溶性低、生物稳定性差和体内血浆保留时间短（静脉注射后小于30分钟）等药代动力学缺陷，限制了其在其他疾病如实体瘤中的临床应用。为了克服这些局限性并提高其治疗指数，研究人员正在积极开发卡非佐米的改良药物，主要集中在纳米药物递送系统和新型给药途径上。
以下是卡非佐米改良药物的开发进展：
一、纳米药物递送系统
纳米药物递送系统是目前卡非佐米改良研究的主要方向，旨在提高药物的溶解度、生物稳定性、体内药代动力学和靶向性，同时减少脱靶毒性。
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三元多肽纳米颗粒（tPNPs）
- 概述： 三元多肽纳米颗粒是一种新型药物载体，通过将卡非佐米-环糊精包合物（CFZ-CD）包裹在纳米颗粒核心中，并用聚乙二醇-聚谷氨酸嵌段共聚物（PEG-PLE）进行聚离子络合形成，旨在保护药物免受生物介质降解。
- 早期挑战： 最初的tPNPs虽然改善了卡非佐米的生物稳定性，但在生理条件下仍存在初始突释和药物保留不佳的问题。
- 稳定化改进：
- 聚阳离子稳定化： 研究表明，通过具有不同pKa值的聚阳离子稳定化CFZ-tPNPs，可以在不损害生理条件（pH 7.4）下纳米颗粒稳定性的前提下，实现pH依赖性药物释放，在酸性环境（pH < 6）中加速卡非佐米释放。这种方法通过聚离子络合稳定了包裹CFZ-环糊精包合物的tPNPs核心，并保持了冷冻干燥前后均匀的粒径。体外细胞毒性和蛋白酶体活性实验证实，用阳离子聚合物稳定的tPNPs改善了卡非佐米对耐药癌细胞的生物活性，结合pH依赖性药物释放，对治疗实体瘤中的耐药性和肿瘤微环境酸中毒具有潜在益处。
- 有机酸稳定化： 另一项研究探索了柠檬酸（CA）和乳酸（LA）等有机酸作为tPNPs稳定剂的作用。通过优化tPNPs核心的电荷密度，有机酸成功地维持了适合静脉注射和药物递送的小粒径（直径< 60 nm），提高了卡非佐米溶解度（> 1 mg/mL），并允许冷冻干燥和在各种缓冲液中轻松重构。此外，有机酸显著增强了药物保留（24小时孵育后> 60%）并抑制了溶解后前6小时的突释。这些结果表明，有机酸稳定的tPNPs作为卡非佐米注射剂型具有应用潜力，可能扩大这种蛋白酶体抑制剂的用途。
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中性粒细胞膜包覆纳米颗粒（NM-NP）
- 灵感来源： 转移是癌症患者死亡的主要原因，循环肿瘤细胞（CTCs）的播散、定植和集落形成是远处转移的根源。炎症性中性粒细胞具有通过其细胞固有的细胞黏附分子靶向CTCs和微环境的特性。
- 开发原理： 研究人员受此启发，开发了一种纳米级的中性粒细胞模拟药物递送系统（NM-NP），通过在中性粒细胞膜表面包覆聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）纳米颗粒（NPs）制备。这种方法将中性粒细胞膜上的膜相关蛋白混合物非破坏性地转移到NM-NP表面，并高度保留了中性粒细胞的生物结合活性。
- 治疗效果： 与未包覆的NP相比，NM-NP在体外剪切流下对4T1细胞模型表现出增强的细胞关联性，在体内具有更高的CTCs捕获效率，并改善了对转移前微环境的归巢。加载卡非佐米后，基于NM-NP的纳米制剂（NM-NP-CFZ）选择性地清除血液中的CTCs，阻止了早期转移的形成，并可能抑制已形成转移的进展。这种纳米颗粒设计能够中和循环中的CTCs并抑制转移微环境的形成。
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单宁酸基纳米胶囊（TA-based Nanocapsules）
- 免疫治疗潜力： 某些化疗药物，包括卡非佐米，因其诱导免疫原性细胞死亡（ICD）的潜力，在癌症免疫治疗中受到越来越多的关注。然而，ICD诱导剂在癌症免疫治疗中的一个关键挑战是其抗增殖作用伴随的免疫毒性。
- 开发策略： 为了减轻免疫毒性，研究人员开发了一种卡非佐米（CFZ）纳米胶囊制剂，采用单宁酸（TA）和铁的界面超分子组装，并辅以白蛋白包覆（CFZ-pTA-alb）。
- 治疗优势： 白蛋白包覆的CFZ纳米胶囊（CFZ-pTA-alb）减缓了卡非佐米的释放，降低了对免疫细胞的毒性。此外，由于TA组装的粘附特性，CFZ-pTA-alb作为从垂死肿瘤细胞释放的损伤相关分子模式（DAMPs）的储存库，可以激活树突状细胞。在瘤内给药后，CFZ-pTA-alb延长了卡非佐米在肿瘤中的保留时间，并在B16F10和CT26肿瘤模型中显示出比环糊精增溶的卡非佐米（CFZ-CD）更强的抗肿瘤作用。与CFZ-CD不同，局部注射的CFZ-pTA-alb在免疫功能正常的小鼠中保护或增强了肿瘤中的CD8 T细胞群体，有助于产生具有肿瘤特异性干扰素-γ反应的脾细胞，并延迟了对侧肿瘤的发展（但在无胸腺裸鼠中没有），支持CFZ-pTA-alb有助于激活抗肿瘤免疫。这项研究表明，通过单宁酸基纳米胶囊持续递送ICD诱导剂是实现局部ICD诱导向全身抗肿瘤免疫转化的有效方法。
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人血清白蛋白纳米颗粒（HSA NPs）
- 联合治疗策略： 为了提高胰腺腺癌（PACs）的治疗效果，研究人员考察了卡非佐米（CFZ）和紫杉醇（PTX）联合治疗的效果，这两种药物共同负载于人血清白蛋白（HSA）纳米颗粒中。
- 制备与特性： 通过一种简单的反向自组装方法，CFZ和PTX被单独或联合封装到HSA NPs中，以实现协同治疗的最佳组合比例。所得的载药HSA NPs呈球形，粒径小于150 nm，Zeta电位为-21.1~-23.0 mV。载药率和包封效率分别为9.1%~10.1%和90.7%~97.1%。
- 协同效应： CFZ和PTX在MIA PaCa-2细胞毒性实验中以1:2的比例表现出协同效应（CI为0.01
0.25）。体外溶出实验显示，共同负载的HSA NPs（CFZ/PTX/HSA NPs）中释放的CFZ/PTX比例约为1.772.08，与设定的负载比例一致。 - 体内疗效： 体内评估显示，CFZ和PTX以1:2比例共同负载于HSA NPs（CFZ/PTX/HSA NPs）的联合治疗方案，在抑制MIA PaCa-2细胞生长方面表现出最佳的协同改善作用，且全身毒性较小，尽管药代动力学曲线未显示明显益处，且其在肿瘤中的生物分布较小。
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氧化锌纳米颗粒（ZnO NP）载体
- 分子动力学模拟： 通过反应性分子动力学模拟，研究人员研究了药物递送纳米载体的组装，包括纳米颗粒（ZnO）、功能链（油酸）、药物（卡非佐米）和溶剂分子（乙醇）的组合，以及组装好的纳米工具在生理环境（水）中释放其负载的能力。
- 作用机制： 模拟结果显示，反应性对于表征功能化ZnONP的稳定性、动力学及其与脂质链和药物分子的相互作用至关重要。脂质链通过羧基与锌原子的单齿或双齿结合稳定地化学吸附在ZnONP上。加入的药物从溶液迁移到纳米组装体中，并被脂质捕获，被包裹在油酸链之间，并吸附在纳米颗粒未包覆区域的表面，部分物理吸附或化学吸附。
- 药物释放： 模拟分析证实，超分子组装体在乙醇中是紧凑和稳定的。然而，一旦注射到水中，聚集体的大小逐渐增加，脂质开始随水介质膨胀。系统向解包结构演变，其中链被拉长、分离，并根据局部水活性和货物插入深度倾向于释放货物。
二、新型给药途径
除了纳米颗粒递送系统，研究人员还在探索通过新型给药途径来改善卡非佐米的应用，例如透皮递送。
- 聚乳酸-乙醇酸（PLGA）微针
- 透皮递送优势： 透皮给药（TDD）是一种有吸引力的给药途径，相比口服和注射途径具有多项优势，但受皮肤最外层角质层屏障的显著限制。微针是一种物理增强技术，能有效穿透角质层，促进亲脂性和亲水性分子的递送。
- 溶解性微针： 溶解性微针是一种常用类型，采用各种可生物降解和生物相容性聚合物（如聚乳酸、聚乙醇酸或PLGA）制造。这些聚合物还能通过聚合物基质的缓慢降解，促进药物的长时间释放。
- 卡非佐米微针： 研究人员选择卡非佐米作为模型药物，构建了基于微针的缓释递送系统，利用四种PLGA（50-2A、50-5A、75-5A和50-7P）制造PLGA微针，以评估卡非佐米长效透皮递送的可行性。
- 制备与评估： 采用微成型技术制造PLGA微针，并通过傅里叶变换红外光谱、使用皮肤模拟Parafilm模型评估插入能力、组织学评估、扫描电子显微镜和共聚焦显微镜等进行表征测试。体外释放和渗透测试在垂直Franz扩散池中进行。利用N-甲基吡咯烷酮作为有机溶剂，并在受控条件下固化微针，从而获得良好的机械强度。
- 缓释效果： 体外释放和渗透测试均显示卡非佐米在7天内呈现持续释放曲线。释放和渗透受PLGA分子量和卡非佐米亲脂性的显著影响。
三、增强卡非佐米与其他疗法的联合应用
卡非佐米的改良也体现在其与其他新型疗法的联合使用策略上，以提高整体治疗效果。
- 与CAR T细胞疗法联合
- 背景： 嵌合抗原受体（CAR）T细胞在B细胞恶性肿瘤中显示出高反应率，但大多数患者最终会复发。治疗失败的一个关键机制是肿瘤抗原表达的丢失或下调。
- 作用机制： 研究发现，B细胞成熟抗原（BCMA），多发性骨髓瘤中CAR T细胞治疗的关键靶点，是一种高度短寿命的蛋白，在细胞膜上经历K48连接的多泛素化，导致其通过p97依赖的泛素-蛋白酶体系统（UPS）降解。这种以前未见过的细胞膜蛋白调控机制可以通过蛋白酶体抑制剂（PIs）显著增强BCMA的表达。
- 临床前与临床证据： 临床批准的蛋白酶体抑制剂卡非佐米（CFZ）在体外和体内显著增强了BCMA靶向CAR T细胞对PI敏感和PI耐药多发性骨髓瘤细胞的疗效。值得注意的是，在BCMA CAR T细胞治疗复发后，根据CarCAR方案接受CFZ治疗的10名患者，所有患者的BCMA表达均增加。然而，只有在残留和/或扩增的CAR T细胞存在的患者中观察到临床反应，这表明CAR T细胞功能得到恢复。
- 未来展望： 这些发现为BCMA CAR T细胞治疗后复发或难治性多发性骨髓瘤患者使用CFZ治疗提供了理论依据，并支持未来将CFZ与BCMA CAR T细胞结合进行试验，并为探索其他免疫治疗抗原的UPS依赖性降解提供了框架。
四、卡非佐米在特定患者群体中的应用优化
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复发/难治性多发性骨髓瘤（RRMM）： CANDOR研究的最终分析证实，卡非佐米、地塞米松和达雷妥尤单抗（KdD）方案相较于卡非佐米和地塞米松（Kd）方案，在RRMM患者中显示出无进展生存期（PFS）益处，并显示出总生存期（OS）改善的趋势。KdD方案在微小残留病阴性（MRD-）缓解率和MRD-完全缓解率方面均高于Kd方案。对于预先定义的亚组，包括来那度胺难治性患者和蛋白酶体抑制剂难治性患者，以及高危细胞遗传学患者，KdD方案均显示出OS改善的趋势，在高危细胞遗传学患者中，OS显著改善。这些发现进一步巩固了KdD作为RRMM标准治疗的地位，特别是在临床相关患者亚组中。
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初诊多发性骨髓瘤（NDMM）的MRD指导治疗： MASTER II期单臂试验最终报告显示，达雷妥尤单抗、卡非佐米、来那度胺和地塞米松（Dara-KRd）治疗方案在初诊多发性骨髓瘤患者中，通过MRD状态指导治疗持续时间和停止，取得了积极的疗效。达到两次连续MRD阴性的患者可以停止治疗并进行MRD监测，而未达到该标准的患者则接受来那度胺维持治疗。该方法为大多数初诊多发性骨髓瘤患者提供了积极的治疗结果和停药途径。
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高危多发性骨髓瘤： 针对高危细胞遗传学患者，KdD方案显示出显著的OS改善（34.3个月 vs 17.1个月；HR, 0.52）。然而，对于患有两种或多种高危染色体异常的超高危多发性骨髓瘤患者，MASTER试验的结果仍不尽如人意，这类患者应优先考虑早期引入具有新作用机制的疗法的试验。
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急性复发/难治性多发性骨髓瘤、浆细胞白血病和髓外骨髓瘤： 对于需要快速疾病控制的晚期/侵袭性多发性骨髓瘤患者，卡非佐米、地塞米松、沙利度胺、顺铂、阿霉素、环磷酰胺和依托泊苷（KD-PACE）抢救性治疗方案被用于取代硼替佐米。一项回顾性研究显示，KD-PACE作为桥接治疗，成功地将患者过渡到自体造血干细胞移植、同种异体造血干细胞移植或临床试验，并显著改善了无进展生存期和总生存期，且未出现意外毒性。
五、卡非佐米的其他潜在应用探索
除了癌症治疗，卡非佐米还在其他领域显示出潜在的应用前景：
- 抗菌活性： 分子对接和分子动力学研究表明，卡非佐米是金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）的NADH依赖性烯酰-酰基载体蛋白还原酶（ENRs）的潜在抑制剂，这可能解释了其对金黄色葡萄球菌的杀菌特性。这提示卡非佐米可能作为开发选择性作用于细菌ENRs的抗生素的先导化合物，且不干扰人蛋白酶体活性。
总结
卡非佐米的改良药物开发取得了显著进展，主要集中在以下几个方面：
- 提高药物递送效率和稳定性： 通过三元多肽纳米颗粒、中性粒细胞膜包覆纳米颗粒、单宁酸基纳米胶囊、人血清白蛋白纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒等多样化的纳米载体，有效解决了卡非佐米水溶性差、生物稳定性低和血浆半衰期短的问题，实现了药物的持续释放和靶向递送，并降低了毒性。
- 拓展给药途径： PLGA微针的开发为卡非佐米的透皮缓释提供了可行性，有望改善患者依从性和便利性。
- 优化联合治疗策略： 卡非佐米与达雷妥尤单抗、地塞米松的组合（KdD）已成为RRMM的标准治疗方案，尤其对高危亚组患者有效。在初诊多发性骨髓瘤中，MRD指导的Dara-KRd方案也显示出良好的疗效。此外，将卡非佐米与CAR T细胞疗法结合使用，通过增强BCMA表达来提高CAR T细胞疗效，为复发/难治性MM患者提供了新的治疗途径。
- 探索新适应症： 除了多发性骨髓瘤和实体瘤（如胰腺腺癌），卡非佐米还被探索作为潜在的抗菌药物，显示出抑制某些细菌ENRs的活性。
尽管取得了这些进展，特别是纳米药物递送系统和联合疗法方面，卡非佐米在临床应用中仍需进一步研究以优化其在不同疾病类型和患者群体中的应用策略，特别是对于超高危多发性骨髓瘤患者，仍需探索新的治疗机制。质谱法（MS）在评估移植后维持治疗期间的M蛋白和MRD状态方面显示出潜力，可以为骨髓MRD检测提供额外的预后信息，这将有助于进一步优化卡非佐米在多发性骨髓瘤治疗中的监测和指导。