靶向转录因子的抗肿瘤药物研发进展.pdf

基金项目:国家自然科学基金(.)作者简介:路明英女硕士生研究方向:肿瘤药理学:.通信作者:胡唯伟男特聘副研究员硕士生导师研究方向:肿瘤药理学:.高兴华女博士副研究员博士生导师研究方向:肿瘤药理学:.靶向转录因子的抗肿瘤药物研发进展路明英胡唯伟高兴华(中国药科大学江苏 南京)摘要:转录因子()通过与 链上特定结合位点的结合转录调控信号通路中不同蛋白的表达进而参与调控多种细胞的正常生理过程如细胞增殖、代谢、凋亡、免疫反应和分化等 的异常表达促进了肿瘤的发生发展以 为靶点成为药物研发的新思路 然而结构紊乱和结合口袋的缺乏使得靶向 的药物设计具有挑战性 本综述将总结靶向 的小分子药物开发研究进展以及一些已经取得成功的案例以证明靶向 成药的可行性关键词:转录因子抑制剂 相互作用蛋白蛋白相互作用中图分类号:.文献标志码:文章编号:():./.():().:转录因子()一般均包含两个蛋白质结构域:结合特定 调控序列的 结合结构域()招募各种转录辅因子以调节染色质可及性和转录输出的效应结构域()很多 还包含一个或多个转录调节域这些转录调节域通常用于 的定位和功能活动 人类基因组中至少有 个 其中约与疾病表型相关 因此 是疾病常见的驱动因素这也使 成了有前景的治疗靶点 但是大多数的 是无序的并且缺乏经典的小分子结合口袋 随着对 的进一步研究以及药物研发技术的进步靶向 的药物开发在阻断 与 相互作用、阻断 与其他转录因子或转录辅因子的结合、靶向 的 降解等多方面技术取得进展改变了 小分子调节剂不可成药的局面药学研究 .抑制 与 结合与催化酶上小而明确的底物结合口袋相比的 结合域()的表面很大而且其唯一的已知配体是 分子因此 通常被认为是“不可成药”的 界面富含带正电的残基例如赖氨酸和精氨酸残基这增加了小分子调节剂与 的结合难度使得直接靶向 蛋白质相互作用区域更具有挑战性 开发抑制 特异性结合以抑制 活性的小分子经历了长期探索在结构水平上对 结合的日益了解以及药物筛选技术的不断进步提高了靶向 小分子的筛选效率目前已有一些药物的研发取得了进展并逐步走向临床信号转导和转录激活因子()通过调节肿瘤生长、转移、血管生成和免疫逃逸相关基因的表达在癌症发生发展中发挥重要作用 在生长因子和激素等共同的作用下受体相关的 激酶()和 激酶通过磷酸化 末端的酪氨酸残基使 活化 磷酸化的 单体形成功能性二聚体并在细胞核中积累进而结合 基序并诱导靶基因的表达 与其下游基因启动子区之间的物理相互作用对于 的转录活性至关重要因此 的 结合域()是一个潜在的药物靶点 阻断 结合的 诱饵寡脱氧核苷酸在临床前研究中证明了靶向 的可行性 等使用靶向 结合域的改良虚拟筛选策略筛选得到了 抑制剂 化合物 选择性地抑制 与 的结合而不影响 的激活和二聚化 抑制 下游靶基因的表达并抑制 与染色质的结合 促进肿瘤细胞凋亡抑制肿瘤细胞迁移和侵袭 然而等进一步的研究发现 存在一定的脱靶效应对 进行结构优化后获得了一种新的先导化合物()它具有更高的特异性和更好的药理学特性 不仅直接与 结合抑制 与 的 结合活性还能有效抑制 下游靶基因的表达 此外基于已知药效团的结构改良进一步确定了新的 的抑制剂 及 种类似物这些化合物通过进一步的修饰和开发为治疗顺铂耐药的卵巢癌提供了新的治疗策略转录因子 ()及其家族成 员 识 别 并 结 合 相 同 的 核 心元 件()以控制靶基因的转录 通过转录调控 来调控调节性 细胞()的分化 细胞抑制细胞毒性 细胞的抗肿瘤作用 小分子化合物对 活性的可逆抑制能增强抗肿瘤免疫反应并降低 功能失活带来的副作用 等的研究结合了计算机药效团建模和荧光偏振方法确定了直接与 结合的小分子化合物 及其草酸盐 化合物 及其草酸盐 阻断 与 靶 启 动 子 的 结 合 抑 制 细 胞 中 下游靶基因的表达总之 的相互作用对于基因表达的调节至关重要并与多种类型的癌症有关 小分子数据库、大规模虚拟筛选和其他计算机辅助药物筛选等技术的发展提高了靶向 位点的可行性()和深度学习平台的发展将促进药物靶标识别、蛋白结构预测这些方法将使得靶向 的蛋白质 相互作用药物研发取得更好的发展 抑制 的蛋白蛋白相互作用蛋白质蛋白质相互作用()是蛋白质与其配体之间的物理相互作用在多种癌症中 的异常促进了肿瘤的发生发展 抑制异常的 可能是一种有效的癌症治疗方法 肿瘤细胞细胞核中多种 存在异常的蛋白蛋白相互作用这为利用药物来抑制这种相互作用提供了可能 这些相互作用包括 之间的相互作用以及参与转录的多种共激活因子和 的相互作用 因此阻断 和其他 或转录辅因子的相互作用成为抑制 转录调控的新方向在 的人类恶性肿瘤细胞中 基因表达水平失调 由于异常表达的 在肿瘤发生发展过程中的关键作用因此其成为了肿瘤治疗的潜在靶点 目前已知的 基因家族包括 个成员、和 它们均属于碱性螺旋环螺旋亮氨酸拉链()结合蛋白超家族(以下简称)是一种由 个氨基酸组成的蛋白包含一个特征明确的 端 结合域和一个 端反式激活结构域()端 结合域约 有 个残基包含一个螺旋环螺旋亮氨酸拉链()片段该片段调节药学研究 .与转录因子 之间的异二聚化介导其与基因启动子的结合 抑制 与 蛋白二聚化提高了 抑制剂的成药性 通过破坏 异源二聚化并促进蛋白酶体介导的 降解抑制多种肿瘤细胞增殖 最近发现的另一种小分子化合物 也通过结合 的 结构域来抑制 异源二聚化 体外试验发现 抑制 依赖性的细胞生长这种作用与肿瘤细胞中 表达水平相关 化合物 可阻断 与 的结合进而抑制肿瘤的增殖 以上研究证明靶向抑制 蛋白蛋白相互作用的药物具有很好的抗肿瘤前景 是一种包含有 个氨基酸的转录因子可通过多种机制如 修复、细胞凋亡、细胞周期停滞、衰老、新陈代谢和自噬等途径抑制肿瘤的发生发展 在肿瘤细胞中 介导 蛋白的泛素化通过促进 蛋白的降解使其蛋白表达维持较低水平 因此破坏 的相互作用可以上调肿瘤细胞中 的蛋白表达发挥 蛋白的抑瘤作用 是首个被报道的 抑制剂它是由 对合成化合物进行筛选时发现的 为提高其效力和选择性研究人员通过化学优化的方法合成了第一个先导化合物 在此基础上发展得到的 在 肿瘤细胞中的平均 为 也是第一个进入临床试验的 抑制剂 临床试验表明 抑制剂可以激活肿瘤细胞中的 信号证明了该小分子化合物研发方向的可行性 研究团队通过对天然产物结构的改造发现了新型 抑制剂螺羟吲哚衍生物并以其中的 作为先导化合物对其进行进一步优化得到 目前 已进入临床试验 等研究团队对螺吡唑啉羟吲哚类化合物进行结构优化开发了抑制 和 蛋白蛋白相互作用的一系列双重抑制小分子发现有两个化合物以浓度依赖性方式诱导 细胞凋亡显示出较好的抗癌活性 等参考查尔酮与 的结合模式经过虚拟筛选得到不饱和吡咯烷酮结构合成的不饱和吡咯烷酮衍生物显示出与 优异的选择性和抗肿瘤活性通过开发小分子药物来抑制 的 是治疗疾病的有效策略 外源性介入 的治疗方法旨在抑制蛋白质复合物的组装和抑制蛋白复合物的稳定性 装订肽通过在两个氨基酸侧链之间形成共价键将短线性肽限制在天然 螺旋构象中从而产生有效的 抑制效果 等报道了一种用于抑制 相互作用的钉合肽 以上研究提示通过开发肽类药物来抑制 相互作用是一个很好的研究方向在肿瘤学领域药物发现中用于 抑制剂开发的技术包括基于片段的筛选、计算分析和分子抑制剂设计 针对 与其他蛋白之间相互作用设计的 抑制剂可能存在以下的缺点:反应性低、存在脱靶毒性、可能产生免疫原性等克服这些挑战将为针对 的 药物开发提供新的可能 蛋白水解靶向嵌合体()技术靶向降解 蛋白水解靶向嵌合体()技术的开发是通过设计双功能小分子嵌合体将感兴趣的蛋白质()带到 泛素连接酶的附近从而诱导 的泛素化并通过蛋白酶体途径降解 通过将离散的靶蛋白配体与 连接酶进行有效的连接提供了靶向 的快速降解途径 与小分子抑制剂相比 具有多项优势包括扩大靶蛋白范围、提高选择性、降低毒性和避免抑制剂耐药性迄今为止两种口服活性较好的 类 抑制剂 和 已进入临床 雄激素受体()降解剂 在 野生型前列腺癌患者以及 和 突变体患者中显示出更好的治疗效果 已有的 抑制剂恩杂鲁胺和醋酸阿比特龙对携带 和 突变群体的治疗效果不佳 雌激素受体()降解剂 在具有野生型和突变型 的乳腺癌患者中均显示出良好效果 两种高效的 降解剂 和 分别用于治疗 阳性前列腺癌和乳腺癌 和 是两种可口服、高效的 降解剂 诱导携带 突变的雄激素敏感性前列腺腺癌细胞 降解并可诱导 突变和 突变的雄激素敏感 细胞 降解 溴结构域抑制剂 通过抑制 或 的表达在神经母细胞瘤中显示出抗肿瘤活性 等发现一种有效的选择性 降解剂 其在体内对急性髓系白血病具有强抗肿瘤药学研究 .活性通过使用 靶向嵌合体()模拟其内源性配体 可靶向 并使其降解 包括一个识别 的短双链 序列该 与 相关联而该 可被 识别后者充当调节器通过 融合体将 结合到 连接酶上 是一种经过修饰的细菌脱卤素酶可与己基氯结合基团发生共价反应 当 连接 到 结 合()连接酶的弹头时生成的 将 募集到 靶标融合体 使 被招募到 适配器 以 诱 导 目 标 的 降 解 通 过 结 合 使 用、和 两种转录因子 和 被靶向降解 但是 系统的所有 个组分(、)需同时进入细胞中才能产生活性降解复合物这在临床应用上有一定的难度 等构建出更为简单的 靶向 进行降解 将双链寡核苷酸作为 结合部分结合到 中在 和 的靶向降解中取得成功 的合成非常简单高效有助于快速开发 文库用于高通量筛选有效的 降解剂在转录因子的 个家族中 转录因子的数量超过 个占比超过所有转录因子数量的一半 沙利度胺、来那度胺和泊马度胺是临床批准用于治疗多发性骨髓瘤和其他血液系统恶性肿瘤的药物 这些药物通过锌指转录因子中存在的()锌指()结构域将它们招募到 泛素连接酶进而介导 降解 沙利度胺类似物结合()泛素连接酶的底物受体改变 底物选择性以招募泛素来降解蛋白质 包括 ()、()和酪蛋白激酶 ()研究小组进一步确定了通过沙利度胺类似物和 降解的锌指转录因子降解子的特征为含 转录因子的靶向降解提供了新方法就临床实践而言 药物仍处于研发的早期阶段存在开发缓慢且成功率低、膜通透性和口服生物利用度差、人体临床研究证据不足等挑战但随着研究的深入这些问题将逐步得到解决一旦获得临床突破将开启药物创新的新纪元 另外只有不到 的 连接酶用于靶向降解因此开发可用于转录因子靶向降解的新型 连接酶是一个很有价值和潜力的研究方向 总之这些技术突破能极大地促进靶向 的治疗药物的发展 总结与展望肿瘤细胞高度依赖 的异常驱动来支持它们的生长和存活 对 作用机制的深入了解可以更好地了解它们在癌症和其他疾病中的作用 参与肿瘤发生发展的一些关键 是炎症相关的 例如、和 等它们调控了肿瘤的发生发展缺氧诱导因子()通过激活并维持肿瘤细胞干性促进肿瘤细胞侵袭、转移和血管生成等相关基因的表达在肿瘤的恶性进展中起到了重要的驱动作用 和 的异常表达解除了细胞周期的限制导致了肿瘤细胞不受控制的细胞分裂 和 促进 上 皮 间 质 转 化()和 转 移 而 核 受 体()在激素敏感性肿瘤中起关键调控作用 在化疗后的异常表达导致 和肿瘤干性的增强对癌症治疗造成重大挑战 因此研究人员近年来在靶向 的药物开发方面进行了不断的尝试从 生理作用特点和结构特点两个方向着手创新药物的开发以控制癌症中失调的 使其由不可成药的靶点转化为有潜力的治疗靶点药物开发的主要局限之一是大多数化合物都调控蛋白质的酶活以实现其靶向性而靶向没有酶活性的致癌蛋白的药物非常有限 属于缺少酶活位点并与癌症发生和发展密切相关的蛋白 基于 在癌症中的重要驱动作用研究人员在开发靶向 的药物研究中做了很多工作其中一些研究成果已经进入临床试验但由于副作用、毒性和低耐受性的缺点只有少数药物最终成功进入临床然而最近在药物设计和开发方面取得的技术有希望改善这一现状包括计算机辅助分子建模和基于结构的药物设计等新技术为开发出更好的靶向 的药物提供了很多技术支持 破坏蛋白质蛋白质相互作用及其与 的结合以及通过调节染色质可及性来限制表观遗传调控是靶向 的新兴策略 鉴于癌细胞对 的依赖性以及单一化学疗法容易产生耐药性因此靶向 的药物与目前的化疗及靶向治疗的组合可能是未来癌症治疗的有效策略 最近的研究表明基于 的疗法也可能影响免疫反应 靶向药物与免疫疗法相结合在癌症药学研究 .治疗中展现出巨大的潜力由于转录调控同时参与维持细胞的正常生理功能靶向 的抑制剂容易产生毒副作用 然而随着研究的不断深入可以通过筛选识别肿瘤细胞特异性的 来降低药物毒性 此外针对癌症中特异性转录因子抑制剂的开发必须考虑到同一家族中彼此非常接近的不同转录因子之间可能产生的代偿现象因此必须进一步阐明 或辅因子相互作用的详细分子机制以提供靶向转录因子新的开发策略 抑制转录因子治疗癌症已逐渐成为目前抗肿瘤药物开发很有前景的研究方向该研究策略同样可适用于其他疾病如遗传或炎症性疾病、糖尿病、帕金森和阿尔茨海默病等参考文献:.():.():.():.():.():.():.:.():.():.():.():.():.():.():.():.():.():.():.:.():.():.:.():.():.()():.药学研究 .():.():.():.():.:.():.():.:.():.()().():.().():.():.():.():.():.:.():.():.()():.:.():.():.():.().():.().():.():.():.():.:.():.()():.(收稿日期:)药学研究 .