p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

原文始发于微信公众号(药时代):p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

⬆️欢迎参加2020中国新药CMC高峰论坛

TP53是重要的抑癌基因,其编码的p53蛋白在细胞周期调控、DNA修复和诱导凋亡等方面起着关键的作用。TP53基因的突变是肿瘤发生的重要因素之一,因此,TP53可能是未来抗肿瘤疗法的一个重要的靶点。几乎半数的肿瘤患者中能够检测到TP53基因的突变,对于抗癌药物研发商而言,这是一个何等广阔诱人的市场!然而目前为止尚未有一款p53靶向药问世,这又是何等可惜!期待不远的未来会有一款明星药物成功商业化,缚住p53突变这个作恶多端的“苍龙”。

01

p53的功能

早在1979年,p53蛋白就在SV40致瘤动物血清的免疫沉淀实验中被鉴定到,随后科学家又成功克隆出其编码基因并发现它并具有诱导细胞癌变的能力,因此人们最早认为p53是一个原癌基因(但实际上当时获得的克隆其实是TP53基因的突变体);直到1989年,Finlay等人才证实了野生型的p53是一个强大的抑癌基因,只是在许多癌症患者中发生了突变。关于p53的发现历程,各位读者可以阅读科学网上一篇相当精彩的博文(癌症生物学的那些事IV:p53传奇),本文不再狗尾续貂。

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

作为一个重量级tumor suppressor,p53在肿瘤中显然应当是失活的,然而p53蛋白上的众多突变的后果仅仅是其蛋白活性丧失这么简单吗?其实上一段中已经提到,人们最开始克隆出的突变型p53具有诱导细胞癌变的能力,说明这个突变的p53蛋白并不只是失去了抑癌活性,而是获得了oncogene类似的功能,我们将在下一小节中对p53的突变进行更加深入的讨论。需要指出的是,虽然关于p53的研究论文已经汗牛充栋,但近年来仍不断有新的机制探明,如前不久Nature上的一篇研究(如下图)就认为R172H突变的p53在不同的肠道菌群的环境下可以分别扮演tumor suppressor和oncogene的角色。

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?
正常细胞内p53的蛋白水平是处在严格的调控当中的。MDM2作为最主要的p53负调控分子,通过E3泛素连接酶功能降解p53;同时,MDM2又是p53的靶基因,其表达受到p53蛋白的正调控。p53-MDM2这一负反馈机制使正常细胞内p53蛋白量在细胞内维持在较低水平。当细胞遭遇不利信号刺激(原癌基因的激活、DNA损伤、缺氧等)时,上述信号通过一系列信号通路传递至p53蛋白,导致其翻译后修饰(磷酸化、乙酰化等)水平发生改变从而上调蛋白水平并活化,活化后的p53进入细胞核内调控一系列下游靶基因的表达,启动细胞内的相关信号转导途径,在细胞周期阻滞、细胞衰老、DNA损伤修复和细胞凋亡等生命活动过程中发挥“分子警察”的作用。例如,当DNA被轻度损伤时,野生型p53通过调控细胞周期中G1期的生长限制性位点,阻滞细胞从G1期向S期转变,使轻度损伤的DNA得到修复;当DNA损伤程度达到严重至无法修复时,则启动细胞凋亡程序,防止将无法修复的突变DNA通过细胞分裂带到下一代。

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

02

肿瘤中p53功能的异常

肿瘤中p53信号通路的异常主要有两种表现形式:(1)p53蛋白各种类型的突变导致其功能的改变;(2)p53相关调控蛋白的异常导致p53蛋白表达水平和活性的变化,如MDM2蛋白的高表达
(1)p53蛋白的突变

p53突变在超过50%的肿瘤患者中存在,比例远高于其它常见的基因突变。P53蛋白的突变具有以下特征:

  • p53突变除了失去野生型蛋白本身所具有的tumor suppressor的功能外,还具有DN(dominant-negative)与GOF(gain-of-function)两个特性。DN指的是突变的p53不仅自身失去活性,还通过与野生型p53蛋白结合来使野生型p53蛋白的抑癌活性丧失;GOF指的是突变的p53获得了原本不存在的活性,通过获得与其它蛋白(如p63、p73、HSP70)结合的能力来改变染色质的结构并调控下游基因的表达。

  • p53突变多发生于DBD(DNA-bindingdomain)结构域。DBD结构域是p53蛋白与DNA结合的结构域,是对其活性最为关键的结构域,248、273、175等位点是常见的突变位点,下图标出了频率较高的突变位点及其三维构象(p53四聚体中)。需要注意的是,即使是同一结构域内的基因突变,其对p53蛋白结构、功能的影响也不尽相同,需要具体情况具体分析。

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

(2)MDM2扩增

MDM2基因扩增是最常见的非p53突变影像p53信号通路活性的分子机制。由于MDM2对p53蛋白的负调控作用,MDM2扩增会引起MDM2蛋白水平2-10倍左右的上调,进而使p53信号通路即使在上游信号的刺激下也很难激活,从而有利于肿瘤的发生和发展。MDM2在多种肿瘤中的基因扩增频率约为3%-5%,如下图所示:

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

03

P53靶向药的研发

从广义上来讲,靶向p53信号通路的疗法除了小分子靶向药外,还应该包括基因治疗、肿瘤疫苗等药物,中国于2003年批准上市的Gendicine(今又生)即为携带p53基因的腺病毒,但由于种种因素而未被国际认可。就狭义的p53靶向治疗而言,其疗法可大致分为“间接法”与“直接法”两类:

  • 间接法:通过抑制p53与其它蛋白的结合来使p53蛋白恢复功能,间接法尝试最多的途径当然是p53-MDM2 inhibitor,其中亚盛医药的APG-115以及国外多家企业的p53-MDM2抑制剂已经进入了临床2期研究阶段。其它一些机制,如通过抑制SIRT1、DHODH、抑制p53-p73相互作用来实现野生型p53功能的恢复或突变型p53功能的抑制也有少量尝试。

  • 直接法:p53蛋白上有相当一部分突变是通过改变蛋白构象来影响其功能的,“直接法”即为设计靶向药与突变的p53蛋白结合并改变其构象,使其恢复野生型p53蛋白的活性。与间接法相比,这种设计思路显然更加优秀。由于突变后的p53具有oncogene的属性,它在肿瘤中的表达量往往发生上调,直接法既消灭了突变型p53,又大大增加了野生型p53的蛋白量,可谓一出“反间计”。但与间接法相比,直接法显然难度也更大,毕竟拉好人下水(间接法破坏protein-protein interaction)远比劝浪子回头(直接法使突变蛋白恢复野生型构象)要难多了。

下表收集整理了目前已经进入临床阶段的和部分临床前阶段的p53靶向药:

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

对已经进入3期临床研究APR-246临床前研究阶段TAR1进行简单介绍:

APR-246(PRIMA-1MET

高通量筛选发现化合物PRIMA-1能够引起p53突变的肿瘤细胞凋亡,而Eprenetapopt(APR-246)即为PRIMA-1的甲基化衍生物。在Saos2-R273H和H1299-R175H细胞中,均观察到APR-246可以使突变p53重新折叠为和野生型p53相同的构象,并抑制细胞的生长和引起细胞凋亡。目前APR-246已经完成了多种肿瘤中的1/2期临床研究,在p53突变的MDS中的临床研究率先步入3期。其在2020年6月份公布的TP53 mutant MDS中Phase Ib/II期的临床数据显示,CR为57%,ORR为75%。

TAR1

在一众小分子靶向药中,表达单链抗体基因疗法TAR1是个特立独行的存在。2010年,以色列Tel-Aviv University的研究人员在J. Immunother.期刊(虽然IF只有4分多一点)发表文章,该研究使用一个编码单域抗体TAR1序列的质粒来杀伤肿瘤细胞。这个质粒在肿瘤细胞内表达单域抗体并在NLS的帮助下定位于细胞核内,通过结合突变型p53并使其恢复野生型构象来发挥抗肿瘤活性。这是个较为新颖的思路(毕竟绝大多数抗体类药物都是通过结合细胞膜表面蛋白来发挥作用),以后或许可以在基因治疗或溶瘤病毒等方向上获得应用。

– END –

免责声明

内容仅供感兴趣的个人谨慎参考,非商用,非医用、非投资用。版权归作者。衷心感谢!

本文为转载,药时代持中立态度,请理性阅读

版权声明:文中图片取自网络,根据CC0协议使用,版权归拥有者。

任何问题,请与我们联系。衷心感谢

推荐阅读

我和我的药时代 | 投资创业大咖王健博士的四个小故事

CRISPR剪得诺奖!张锋失之交臂

股票大涨!今年的诺贝尔化学奖得主很年轻,既是杰出的科学家,也是成功的企业家!

老骥伏枥,志在千里!——诺奖得主Michael Houghton博士的故事

专栏 | 关于质量源于设计(QbD),您需要避开的4个误区

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?

p53靶向药研发进展:何时缚住苍龙?点击直达,每月2万多朋友到过这里!

发布者:药时代,转载请首先联系contact@drugtimes.cn获得授权

发表评论

登录后才能评论
分享本页
返回顶部