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40余年来,围绕p53靶点开发的创新疗法有哪些重要进展?

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  ▎药明康德内容团队报道

  我们每个人身体中都藏匿着一个了不起的基因——TP53,它的存在保证了细胞的正常生长和分裂,从而保护人体免于患上癌症。TP53也是人类癌症中最常见的突变基因,据估计,超过50%的癌症都带有TP53编码的p53蛋白突变。因此,这个靶点对于癌症治疗的重要意义不言而喻。自TP53在1979年被首次报道以来,科学家们已经对它进行了广泛而深入的研究。p53也被证明是肿瘤研究中最难开发的靶点之一,目前全球尚未批准一款靶向p53的有效手段。

  然而,近期越来越多围绕p53开发的创新疗法传来喜讯。在刚刚结束的2021年美国临床肿瘤学会(ASCO)年会上,来自亚盛医药的小分子MDM2抑制剂APG-115,Aprea Therapeutics公司的p53靶向新药APR-246,勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim)的MDM2-p53拮抗剂BI 907828等在研产品,纷纷展示其最新研究进展。这可能表明,p53的新药开发领域即将迎来破冰时刻。

  

  16种癌症类型中的常见TP53突变(图片来源:参考资料[1])

  基因组守护者

  在众多与癌症相关的基因中,TP53无疑是被人类研究得极为透彻的一个。根据《细胞》杂志曾发表的p53深度盘点文章,p53在人体中扮演着基因组守护者(guardian of the genome)的角色,它是一种调控转录的序列特异性DNA结合蛋白。

  p53具体怎么发挥抑癌作用呢?《p53:破解癌症密码的基因》一书中提到,p53每天都会不停地检测人体的细胞,以保证它们在生长和分裂的过程中不出现错误。如果细胞在复制DNA的过程中出现了错误,p53可以在细胞分裂前修复它们。

  如果出现的错误无法被修补,细胞有癌变的危险,p53会限制基因突变带来的有害后果。一方面,在DNA出现损伤后,p53能引发细胞周期停滞或者消灭细胞。另一方面,在致癌基因异常表达时,p53能够阻止细胞增殖。这意味着,p53不仅能够通过预防突变积累提前防止癌症发生,还可以限制致癌基因突变导致的细胞恶性增殖。

  在正常细胞中,p53被一系列调节因子维持在低水平。例如,MDM2是p53的关键负调节因子,可以介导p53的降解。不过在DNA损伤、癌基因激活、端粒侵蚀和核糖核苷酸耗竭等多种细胞应激情况下,p53蛋白在细胞中的稳定性得到提高。

  有了p53的守护,为何人体还是会出现癌症呢?研究表明,在p53本身受到损伤或者系统中其它异常导致p53“抑癌”功能削弱的情况下,癌症有可能趁机入侵。从机理上来看,一旦p53缺失,会导致存活下来的子细胞中基因突变数目增多,从而间接地促进癌症的发生。另外,如果p53缺失,表达致癌基因的细胞会继续无限制增殖,导致癌症发生。

  

  不同机制可导致p53突变的不同表型:(A)野生型,(B)功能丧失或部分丧失,(C)功能选择,(D)新形态/功能增益(图片来源:参考资料[1])

  因此,在很长一段时间内,p53被认为是癌症治疗的关键。

  突破重围,从恢复蛋白功能开始

  尽管对p53的研究非常详尽,但40余年来,围绕这一靶点的创新疗法却一直没有诞生。这当中,面临一些科学挑战。

  与靶向癌蛋白的药物开发途径截然相反,开发p53的靶向药物需要恢复(而不是抑制)蛋白的正常活性,以抑制肿瘤的发生、发展。根据《自然》杂志早年特刊,临床上100多个靶向药物几乎都靶向促癌蛋白,而无一靶向抑癌蛋白。在整个行业尚无成功靶向抑癌蛋白的先例的背景下,要恢复p53的蛋白功能谈何容易。更为艰难的是,p53蛋白的表面光滑,没有合适的口袋能够与化合物结合,因此成药方面的挑战也不容忽视。

  

  ▲靶向p53突变的肿瘤(图片来源:参考资料[1])

  经过多年研发,研究人员开发了可以让非结构化突变蛋白结构稳定下来的小分子和多肽,APR-246就是其中一种。它是Aprea公司开发的一款小分子药物,可通过恢复野生型p53构象和功能,“重新激活”突变型和失活的p53蛋白,从而诱导人类癌细胞凋亡。此前,APR-246已在1/2期临床研究中证明了良好的安全性,以及对恶性血液肿瘤和携带TP53基因突变实体瘤的临床缓解。它还获得FDA授予的孤儿药资格、快速通道资格和突破性疗法认定,目前已进展至3期临床阶段。

  来自PMV Pharma公司的p53激活剂PC14586也已启动1/2期临床试验,正在被开发用于治疗通过下一代测序确定存在p53 Y220C突变的晚期实体瘤患者。作为一款小分子p53激活剂,它可以选择性与p53 Y220C突变蛋白结合,从而恢复正常的p53蛋白结构和其肿瘤抑制功能。

  另一种进入临床试验阶段的候选药是大家比较熟悉的三氧化二砷。根据2020年12月发表在Cancer Cell杂志上的文章,研究人员发现三氧化二砷可直接靶向结构突变型p53,促使这一类蛋白更容易折叠并恢复其“抑癌”功能。公开资料显示,依据于该理论发展的小分子靶向药物已进入1/2期临床阶段,针对适应症有急性髓系白血病(AML)/骨髓增生异常综合征(MDS)。

  殊途同归,更多创新疗法正在开发

  除了直接恢复p53蛋白的功能之外,不少研究人员也从p53信号通路中的其他方面着手。例如,MDM2抑制剂可通过抑制MDM2的功能阻断p53的降解。目前,包括亚盛医药、罗氏(Roche)、安进(Amgen)/百济神州、安科生物、Serrata Therapeutics、Kartos Therapeutics等公司的在研产品大多已经进入临床研究阶段。

  

  MDM2抑制剂的作用(图片来源:参考资料[1])

  以Kartos Therapeutics在研产品KRT-232为例,它是一种与MDM2-p53相互作用的选择性小分子抑制剂,已经进入治疗骨髓纤维化的全球3期临床试验,此前曾获得FDA授予治疗默克尔细胞癌和骨髓纤维化的孤儿药资格。

  另一款由亚盛医药开发的小分子MDM2抑制剂APG-115,已在针对不可切除/转移性黑色素瘤或晚期实体瘤患者的2期临床试验中获得积极结果,并在2021 ASCO年会上以口头报告的形式展示。APG-115对MDM2具有高度结合亲和力,通过阻断MDM2-p53相互作用从而恢复p53肿瘤抑制活性。数据显示,APG-115联合帕博利珠单抗治疗对PD-1/PD-L1抑制剂耐药黑色素瘤患者的疾病控制率(DCR)达60.9%,其中客观缓解率(ORR)达到17.4%。

  合成致死也是靶向携带p53突变蛋白肿瘤的具有吸引力的策略之一。《细胞》杂志曾发文指出,很多p53突变蛋白造成的弱点与DNA损伤反应(DDR)和新陈代谢相关。虽然p53缺失的细胞在面对损伤DNA药物时能够避免细胞凋亡,但是进一步破坏DDR系统会让携带p53突变的肿瘤对遗传毒性损伤非常敏感。利用这一“合成致死”的概念,人们正在开发将造成DNA损伤的药物与抑制DDR系统中的ATM、CHK2、ATR和CHK1等抑制剂联合使用的策略。

  其中,MDM2+Bcl-2就是一个备受关注的组合。据悉,该联合疗法能在多种癌症中激发“合成致死”机制,即同时阻断肿瘤细胞借以逃避细胞凋亡的MDM2-TP53及Bcl-2两条关键通路,从而导致肿瘤细胞无路可逃,进而死亡。目前,来自亚盛医药的APG-115(MDM2抑制剂)与APG-2575(Bcl-2抑制剂)组合,以及罗氏和艾伯维(AbbVie)的idasanutlin(MDM2抑制剂)与venetoclax(Bcl-2抑制剂)组合,均已进入临床阶段。

  另一种名为Wee1的靶点也逐渐进入人们视野,它是DDR通路相关的一个重要激酶。已有研究表明,Wee1与肿瘤细胞广泛存在的TP53突变存在一定的合成致死效应。据悉,目前一些Wee1抑制剂已在多个肿瘤,尤其在具TP53突变的肿瘤中显示了一定的临床疗效。其中,阿斯利康(AstraZeneca)靶向DNA损伤修复机制的在研疗法AZD1775,正在几十项临床研究中检验其单药或联合用药用于卵巢癌和各种实体瘤的治疗效果。在中国,英派药业和首药控股两家公司的在研Wee1抑制剂已于今年获批临床。

  此外,研究人员还在开发基于PROTAC(蛋白靶向降解嵌合体)、mRNA等创新技术的潜在疗法,以及多种不同作用机制的联合疗法等,以探索它们在治疗携带p53突变癌症方面的潜能。

  尽管尚未有疗法成功获批,但鉴于p53突变在人体癌症中如此常见,这个领域的新药开发可谓是一片蓝海,p53靶向药物更是被科学界和工业界广泛地称为靶向领域的圣杯。我们期待这一天早日到来。

  注:本文旨在介绍医药健康研究进展,不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导,请前往正规医院就诊。

  参考资料:

  [1]Kastenhuber, Edward R , Lowe, et al. Putting p53 in Context.[J]. Cell, 2017.

  [2] Prasad, V. Perspective: The precision-oncology illusion. Nature 537, S63, doi:10.1038/537S63a (2016).

  [3] Chen S , Wu J L , Liang Y , et al. Arsenic Trioxide Rescues Structural p53 Mutations through a Cryptic Allosteric Site - ScienceDirect[J]. 2020.

  [4] Suyong Choi et al., (2019), A nuclear phosphoinositide kinase complex regulates p53, Nature Cell Biology, DOI: https://doi.org/10.1038/s41556-019-0297-2

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