40年来首现曙光：激活p53，它能成为下一个抗癌传奇吗？

伊农·本-尼利亚（Yinon Ben-Neriah）教授是血液癌症领域的顶尖学者。你可能没有听说过这名以色列科学家的名字，但一定知道他的贡献：早年，他协助克隆了cAbl基因，并阐明了融合蛋白Bcr-Abl的结构。这也是人类最早知道的致癌基因与致癌蛋白之一。与亚历克斯·列维茨基（Alex Levitzki）教授一道，他们筛选出了首个有效针对Bcr-Abl融合蛋白的小分子抑制剂。在它的基础之上，诞生了人类抗癌史上的一座丰碑——格列卫（Gleevec）。

在接下来的30年时光里，本-尼利亚教授又在血液癌症领域不断做出重要发现。他的团队找到了癌症信号通路里的许多关键因子，也发现了炎症与癌症之间的分子关联。去年，在药明康德等合作伙伴的协助下，本-尼利亚教授团队在顶尖学术期刊《细胞》上发表研究，带来了一种能够激活p53蛋白，快速消灭急性骨髓性白血病（AML）的潜在新药。许多媒体报道称，这一发现是AML患者们40年来的全新希望！也正是由于在血液癌症领域的一系列贡献，本-尼利亚教授在今年6月斩获有“以色列诺奖”之称的EMET奖。

基因组卫士

上文中提到的p53蛋白素有“基因组卫士”之称。在癌症相关生物学中，它通过调控细胞周期、控制细胞凋亡、增强基因组稳定性等一系列功能，能够抑制肿瘤生长。据估计，大约一半癌症中都带有p53突变，让其无法正常工作，从而促进癌症的发生。这些数据彰显了维持p53功能的重要性。

近年来，研究人员们还发现，即便p53蛋白本身没有发生突变，癌细胞也会想方设法让它“失活”。比如我们现在知道，一种叫做MDM-2的蛋白质，就会让p53发生泛素化，最终导致它的降解。根据公开资料显示，目前至少有14家公司尝试抑制MDM-2的活性，重塑p53的正常水平，以求抑制癌症。但在本-尼利亚教授的《细胞》论文之前，成功案例寥寥无几。

有趣的是，这原本并非本-尼利亚教授的主攻方向。先前，他的团队侧重研究Wnt信号通路里的CK1α激酶。与GSK3一道，它们能对β-catenin进行磷酸化，并将其送往蛋白酶体降解，从而调控Wnt信号通路的活性，防止它过度活跃，促进癌症发生。

但科学探索中总是充满可喜的意外发现。在探索中，研究人员们意识到CK1α还与p53的激活有关：敲除CK1α之后，细胞中会出现DNA损伤反应，从而激活p53。但细致的研究人员们指出，虽然出现了DNA损伤反应，细胞内的DNA却检测不出实际的损伤。也就是说，我们不必伤害到脆弱的DNA，就有望享受p53激活带来的抑癌效果。事实上，抑制CK1α，也的确和肿瘤抑制有着相关性。

神奇的分子

在基础科学中，多年以来，研究人员们一直通过敲除CK1α来激活p53的活性。但本-尼利亚教授却心生好奇——如果使用CK1α小分子抑制剂，会产生怎样的效果？他的团队最初筛选了一些苗头化合物，但最终效果却不尽如人意。于是，他与药明康德的药物化学团队结成合作，通过一系列迭代设计与测试，优化小分子抑制剂的性质。

“从苗头化合物到先导化合物，我们进行了20到30轮的优化。如今，我们的化合物活性是最初苗头化合物的1000倍！”本-尼利亚教授说道：“这支化学设计团队非常灵活，让这项合作显得与众不同。更重要的是，正是通过这项赋能合作，我们做出了突破性的发现。”

在评估这些化合物效果的过程中，本-尼利亚教授观察到了一个完全出乎意料的结果。理论上讲，敲除CK1α，已经能把这一蛋白的活性降至最低。然而在使用小分子抑制CK1α后，居然起到了更好的效果！“我们观察到p53出现激活/稳定的程度，要远远超过敲除CK1α所能达到的水平。这表明另外一些事情正在发生。”本-尼利亚教授说道。

后续的研究发现，这些化合物能够影响MDM-2的功能，这正是它们发挥神奇功效的秘诀。“我们知道敲除CK1α会让p53出现稳定，”本-尼利亚教授解释道：“但仅敲除CK1α的作用相对有限，因为细胞里依旧存在MDM-2，它会对p53产生抑制。由于这一负反馈机制，细胞内只有有限的p53能稳定下来。”同时抑制CK1α与MDM-2，起到了组合拳的效果。

本研究的机理示意图（图片来源：参考资料[2]）

“事实上，这些化合物还能抑制与细胞凋亡有关的其他重要蛋白，”本-尼利亚教授补充道：“MCL-1就是其中之一，它是造血干细胞中最重要的抗细胞凋亡因子。”

基于这些结果，研究人员们推断，除了抑制CK1α外，这些化合物还在某一层面有“宏观调控”的作用。最终的结果也证实，它们对CDK7/9有着高度选择性，而这些激酶控制了MCL-1等蛋白的表达。考虑到CK1α与CDK7/9属于不同的蛋白家族，这一发现堪称罕见。对于这点，研究人员们自感非常幸运：“我们找到的化合物不仅能增强p53的效果，还能广泛地靶向许多‘超级增强子’，它们是白血病发病和免受细胞凋亡的罪魁祸首。”

40年来的希望

研究人员们指出，这些化合物对CK1α与CDK7/9等激酶有着高度活性。为了更好地理解其分子作用机理，药明康德Crelux团队协助提供了来自结构生物学的洞见。他们发现，这一系列化合物能结合CK1α与CDK7/9等激酶的ATP结合位点，并与其中一些残基形成氢键。“这些激酶的晶体学并不好做，CK1α尤其是个难点。但这支团队依然坚持并克服了种种问题。”本-尼利亚教授提及Crelux团队的工作时说道。

结构生物学分析揭示了这些化合物的作用机理（图片来源：参考资料[2]）

阐明机理之后，研究人员们在小鼠的急性骨髓性白血病（AML）模型中测试了它们的疗效。分析表明，相对正常的骨髓，病变小鼠的骨髓中出现了120个“超级增强子”。而在这些化合物的治疗下，90多个“超级增强子”的水平出现了显着下降！在这些小鼠模型中，治愈率高达50%。

这一发现对于白血病的治疗有着重要意义。研究人员们指出，超过90%的人类白血病病例中，并没有出现p53的突变。相反，由于MDM-2等蛋白的过表达，正常p53的活性也会被抑制。而通过抑制这些“超级增强子”，p53的活性可以被调节至最大，发挥最佳的抑癌功效。

一夜之间，这些化合物带来了神奇的治疗效果（图片来源：Waleed Minzel/Hebrew University）

“与正常细胞不同，白血病细胞非常依赖于这些‘超级增强子’的活性，”本-尼利亚教授评论道：“在本研究中，我们既能抑制‘超级增强子’的活性，又能促进p53的保护功能。这正是这些化合物的神奇所在。”

作为最具侵袭性的癌症之一，AML领域已经有40年未见颠覆性的药物问世。当本-尼利亚教授团队的《细胞》论文发表后，他也收到了无数病人的来信，请求试试这些潜在新药。他们很多都已经试遍了其他方案，却发现自己无药可治。

为了加速这些化合物的研发进程，本-尼利亚教授已将它们许可给了一家名为BioTheryX的生物技术公司。目前，其领先化合物的1期临床试验申请已经得到了美国FDA的批准，即将正式开展。对于AML，乃至其他p53阳性的癌症，也许我们等来了40年来的首道曙光。

参考资料：

[1] 40 Years of Cancer Research Leads to Dual Acting CK1α and CDK7/9 Inhibitors as a Powerful Combination for Treatment and Potential Cure of AML and Other p53+ Cancers, Retrieved May 27, 2019, from http://wxpress.wuxiapptec.com/40-years-of-cancer-research-leads-to-dual-acting-ck1%CE%B1-and-cdk7-9-inhibitors-as-a-powerful-combination-for-treatment-and-potential-cure-of-aml-and-other-p53-cancers/

[2] Waleed Minzel et al., (2018), Small Molecules Co-targeting CKIα and the Transcriptional Kinases CDK7/9 Control AML in Preclinical Models, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.045

[3] For first time in 40 years, cure for acute leukemia within reach, Retrieved August 24, 2018, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-08/thuo-fft082418.php

来源：药明康德