攻克磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子、KRAS三種“不可成藥”靶點(diǎn)的應(yīng)對(duì)策略

傳統(tǒng)的藥物靶點(diǎn)絕大部分是具有適合的結(jié)合位點(diǎn)和明確的活性位點(diǎn)的蛋白質(zhì)。藥物分子往往通過(guò)“占位驅(qū)動(dòng)”的藥理學(xué)作用模式發(fā)揮作用。這種方法雖然可行，但并不能適用于所有的靶蛋白，尤其是在蛋白本身缺乏相應(yīng)的結(jié)合口袋、蛋白的內(nèi)源性底物高親和力、蛋白存在于細(xì)胞內(nèi)部藥物分子無(wú)法抵達(dá)、蛋白的致病機(jī)制不依靠蛋白間相互作用或催化活性等情況下。

隨著對(duì)癌癥進(jìn)展的分子基礎(chǔ)和多種驅(qū)動(dòng)因素的深入理解，科學(xué)家開(kāi)始尋找能夠高效抑制生長(zhǎng)因子受體、酶類或其他靶點(diǎn)的藥物。

如圖 1 所示，許多的癌癥靶點(diǎn)都有破壞其功能的藥物，通常被認(rèn)為是“可成藥”的藥物靶點(diǎn) (紅色標(biāo)注)。磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子和 RAS 家族成員是“不可成藥”的三大類靶點(diǎn) (綠色標(biāo)注)。
 

圖 1. 當(dāng)代癌癥藥物分子靶點(diǎn)的示意圖^[1]
 

RAS 是人類癌癥中最常發(fā)生突變的癌基因；RAS 存在三種不同的亞型 (KRAS、HRAS 和 NRAS) 中，它們具有高度的序列同源性。RAS 蛋白具有固有的 GTPase 活性，在非活性 (GDP 結(jié)合) 和活性 (GTP 結(jié)合) 形式之間循環(huán)。當(dāng)與 GTP 結(jié)合時(shí)，它被“打開(kāi)”并激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，突變的 RAS 被持續(xù)性激活并持續(xù)“開(kāi)啟”，從而增強(qiáng)下游信號(hào)并導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。

下面簡(jiǎn)單總結(jié)了針對(duì) RAS 突變腫瘤抑制劑主要包括：抑制 RAS 上游蛋白、RAS 蛋白以及 RAS 下游蛋白三個(gè)層面的抑制劑。
■ 抑制 RAS 上游蛋白

受體酪氨酸激酶的激活，如 EGFR 家族成員，可促進(jìn) RAS 中 GDP 與 GTP 的交換，從而激活 RAS。那么，抑制 EGFR 可以減少這種激活。突變 RAS 蛋白以 GTP 結(jié)合狀態(tài)積累。抑制 SOS 或 SHP2 會(huì)降低 GDP-GTP 交換率，并減少 GTP 結(jié)合的 RAS 數(shù)量。

■ 直接靶向 RAS 蛋白

在10年前，直接針對(duì) RAS 抑制劑還非常難以捉摸，隨著科學(xué)家的不斷努力，KRAS 抑制劑 Sotorasib 獲 FDA 批準(zhǔn)上市, 用于治療 KRAS G12C 突變的局部晚期或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌成年患者。此外還有 KRAS-G12C 結(jié)合的共價(jià)等位基因特異性抑制劑等正在臨床實(shí)驗(yàn)階段。

■ 靶向 RAS 下游蛋白

GTP 結(jié)合的 RAS 通過(guò)與效應(yīng)蛋白（如 RAF 和 p110）的 RAS 結(jié)合域結(jié)合來(lái)激活下游信號(hào)，從而分別激活 MAPK 和 PI3K 信號(hào)通路。MAPK 和 PI3K 信號(hào)通路的每個(gè)激酶層面都可以被抑制的。
 

圖 3. RAS 突變腫瘤抑制劑的研究進(jìn)展^[4]
 

 
轉(zhuǎn)錄因子在癌癥、自身免疫、糖尿病和心血管疾病等疾病中扮演著十分重要的生物學(xué)角色。然而，由于嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)紊亂和缺乏明確的小分子結(jié)合腔，轉(zhuǎn)錄因子在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是“不可治療”的靶點(diǎn)。

在許多癌癥進(jìn)程中，轉(zhuǎn)錄因子可以通過(guò)多種作用機(jī)制發(fā)生突變或失調(diào)，包括：染色體易位、基因擴(kuò)增或缺失、點(diǎn)突變和表達(dá)改變等。突變或失調(diào)的轉(zhuǎn)錄因子可以介導(dǎo)異常的靶基因表達(dá)，是一類獨(dú)特的藥物靶點(diǎn)。

目前已經(jīng)證明了多種靶向轉(zhuǎn)錄因子活性的方法，主要包括

■ 抑制轉(zhuǎn)錄因子-輔因子的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用；

■ 抑制轉(zhuǎn)錄因子和 DNA 結(jié)合；

■ 通過(guò)改變泛素化水平和隨后的蛋白酶體降解或通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)調(diào)節(jié)因子，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性水平。
 

圖 4. 靶向轉(zhuǎn)錄因子的作用機(jī)制^[6]

A. 特異性小分子阻斷轉(zhuǎn)錄因子/DNA 相互作用。B. 小分子抑制轉(zhuǎn)錄因子/蛋白質(zhì)相互作用。C. 靶向轉(zhuǎn)錄因子或輔因子并通過(guò)泛素化進(jìn)行降解。D. 通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑來(lái)控制轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)。
 

磷酸酶是將目標(biāo)蛋白上磷酸基團(tuán)去掉的酶類。它被證明與癌癥、糖尿病、肥胖癥、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病密切相關(guān)。根據(jù)氨基酸底物不同，磷酸酶可以分為如下三種：
 

圖 5. 磷酸酶家族^[8]

A. 絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶，B. 酪氨酸磷酸酶（PTPs），C. 或能夠使絲氨酸/蘇氨酸殘基和酪氨酸殘基（DUSP/MKP和PRL磷酸酶) 去磷酸化的雙特異性磷酸酶（DUPs）

與它相對(duì)應(yīng)的蛋白激酶已經(jīng)是非常成熟的藥物靶點(diǎn)。然而，安全有效的磷酸酶抑制劑仍然難以尋覓。因此，磷酸酶在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是“不可治療”的靶點(diǎn)。

最近，這一領(lǐng)域發(fā)生了突破性進(jìn)展。不同于大多數(shù)藥物與它們靶點(diǎn)的活性位點(diǎn)相結(jié)合，這些磷酸酶抑制劑的作用方式是與活性位點(diǎn)之外的別構(gòu)位點(diǎn)相結(jié)合。別構(gòu)抑制可能是打破磷酸酶“不可成藥”性的成功策略。

如圖 6 所示，SHP2 抑制劑 SHP099、RMC-4630 和 SHP244 結(jié)合致癌性 SHP2 磷酸酶的 SH2 結(jié)構(gòu)域和激酶結(jié)構(gòu)域，并將酶鎖定在非活性構(gòu)象中。BCI-215 作為 DUSP1 和 DUSP6 的變構(gòu)抑制劑，可結(jié)合在磷酸酶催化位點(diǎn)附近，阻礙底物結(jié)合所需的變構(gòu)變化。PP2A 的間接活化劑 FTY720 和 CC11 與二聚體 PP2A 抑制劑蛋白質(zhì) SET 結(jié)合并釋放 SET 單體以允許 PP2A 催化亞單位的催化活性。
 

圖 6. 磷酸酶靶向治療的作用模式^[8]

   
在過(guò)去的十年中，分子癌癥靶點(diǎn)得到了顯著的驗(yàn)證，這些靶點(diǎn)以前被認(rèn)為是具有挑戰(zhàn)性的，甚至是不可克服的。其中，最顯著的是“不可成藥”的三大類靶點(diǎn)：磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子和 RAS 家族成員。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型的小分子抑制劑 (激動(dòng)劑) 和生物制劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用極大地促進(jìn)了抗腫瘤的新藥研發(fā)。展望未來(lái)，我們相信：靶向“不可成藥”靶點(diǎn)，攻克癌癥指日可待。

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