古老药物或能作为抗癌新疗法

浏览数:1649  发表于:2018-02-23
   近些年来,一系列被称之为激酶抑制剂的强大药物被用来治疗癌症和其它人类疾病,这些药物的主要靶点包括受体酪氨酸激酶家族(RTKs),其从细胞表面伸出好像触须一样,当信号分子与其结合时,就能够激活多种类型癌症中的癌症相关信号通路的表达。

   日前在一项最新的研究中,来自亚利桑那州立大学生物设计研究所的研究人员利用了一种创新性的手段针对药物的有效性对一系列激酶进行了筛选;药物依鲁替尼是2013年被FDA批准的首个用于治疗白血病的药物,该药物是Bruton酪氨酸激酶(BTK)的抑制剂。利用一种复杂的微阵列平台,研究人员发现,药物依鲁替尼能够靶向作用RTK家族中一种很少被研究的成员,即ERBB4,从而就能潜在抑制诱发实体瘤生长和进展的一系列事件发生。

   依鲁替尼能够扮演ERBB4潜在的激酶抑制剂的作用,在实验室中其能够限制人类癌细胞的生长,降低小鼠机体中肿瘤的尺寸,ERBB4对依鲁替尼的敏感性类似于BTK(该药物的最初的靶点)。这项研究中,研究人员描述了一种新型的药物靶点筛选手段,比如激酶抑制剂,同时研究者还表示,利用当前的药物似乎就能潜在选择性地靶向作用ERBB4以及其原始的靶点BTK,BTK的失调常常和B细胞的异常增殖直接相关,而B细胞的失控增殖常常会诱发白血病、淋巴瘤和其它疾病。

   研究者LaBaer表示,我们非常激动,因为这些微阵列上的蛋白质在功能上是活跃的,同时还能够反映它们的自然活性,这或许就能够帮助我们来有选择性地筛选一些药物,同时也能为我们提供有效的工具来寻找药物的脱靶原因,或者阐明特殊的获得性突变如何影响药物的反应。



一种新型的药物筛选系统

   为了能够阐明ERBB4微妙的行为,研究人员利用蛋白微阵列技术进行研究,微阵列表面能够在单一点上展示许多不同的蛋白质,同时每次都能对大量蛋白质进行检测;利用这种方法,研究人员就能够深入探究不同蛋白质之间的互作机制。从常规角度来讲,在“幻灯片”上打印蛋白质是一种非常低效率的过程,因为蛋白质是一种精致的三维结构,其必须以合适的方式进行折叠才能够展现其功能;然而,常规蛋白质微阵列中的蛋白质往往是在非人类系统中产生的,因此研究者就需要精细化的蛋白质纯化过程,而且随着时间推移使蛋白质能够保持稳定是非常困难的。

   当前研究中,研究者使用了一种称之为NappA(核酸可编程性蛋白阵列,for nucleic acid programmable protein array)的技术,代替了在微阵列幻灯片上打印纯化的蛋白质,该技术首先能够打印称之为质粒的环状DNA,其中含有一些编码蛋白质的遗传物质,随后添加能够促进蛋白质折叠的人体细胞提取液,研究人员就能够合成目标蛋白质,因此,NappA技术就能为蛋白质的表达和筛选提供一种高度功能性且有效性的系统。

   研究者Femina Rauf博士表示,你可以在一个半小时之内表达出功能性的蛋白质,这是一件很酷的事情,如今我们利用人类的溶解产物系统对蛋白质进行了表达,但我们更加期望看到一些折叠完好且功能性的蛋白质诞生,我们非常激动,因为RTKs是一种膜蛋白。


癌症的细胞通路

   在几十年的时间里,开发类似于激酶抑制剂的抗癌药物花费了巨大的经济成本,这就使得研究人员不得不开始考虑重新定向当前的药物了;RTKs的突变被认为能够驱动癌症进展,而四个重要的受体:EGFR、ERBB2、ERBB3和ERBB4作为ErbB受体酪氨酸激酶的家族成员,其能够通过一些名为表皮生长因子的信号分子被激活,这些特殊的分子在细胞的发育和成熟等多个方面扮演着关键的角色。

   携带ERBB受体突变肿瘤的癌症患者通常会表现为恶性癌症进展,而且临床预后交叉,基于这个原因,酪氨酸激酶受体如今在医学研究领域成为了科学家们进行多种癌症药物筛选和开发的重要研究靶标了。如今EGFR和ERBB2已经成为重要的治疗性靶点,当然了连同ERBB3在内等靶点已经被研究人员进行了密集性的研究,然而研究人员对ERBB4却知之甚少,当然了ERBB4也是科学家们的一大研究热点,近来很多研究发现ERBB4的突变和黑色素瘤及肺癌直接相关,而且研究人员还在乳腺癌、神经细胞瘤、结肠癌和非小细胞肺癌中发现ERBB4的表达会出现异常情况。

   此外,ERBB4还在多种疾病中扮演者关键角色,比如肌萎缩侧索硬化症、自闭症和精神分裂症等。研究者Rauf说道,并没有人针对靶向作用ERBB4的药物进行系统性的研究,研究人员更注重对EGFR和ERBB2进行研究,因为其是癌症研究领域最具吸引力的靶点,而最近的研究报告指出,在肺癌和黑色素瘤中出现的ERBB4突变意味着该受体或许在癌症的发展过程中扮演着至关重要的角色。

   和其它激酶家族成员一样,ERBB4也是一种膜蛋白,其受体能够突出细胞表面捕获细胞外环境中的信号分子,而ERBB4的胞内部分则含有激酶结构域片段及酪氨酸残基;当信号分子同胞外的ERBB4受体结合时,细胞内部的激酶结构域也会将磷酸基团添加到酪氨酸残基上,从而就能诱发一系列信号事件,这一过程就称之为蛋白质磷酸化作用,其在多种细胞事件中扮演着至关重要的角色,包括癌症进展和增殖等,而且本文研究发现,药物依鲁替尼能够通过抑制ERBB4的激酶功能来阻断蛋白质的磷酸化过程。


癌症线索

   这项研究中,研究人员在NappA平台上固定了108种不同的蛋白激酶及30种非激酶,包括ERBB4和RTKs,当微阵列暴露于药物依鲁替尼时,药物就能够同两种特殊的蛋白质紧密结合,第一个就是BTK,其是药物最开始就能够进行结合的蛋白,让研究人员意外的是,依鲁替尼还能够以类似的亲和力结合ERBB4。

   随后研究者进行体外试验来证实依鲁替尼结合ERBB4的活性,研究结果表明,NappA有潜力作为一种无差别的药物筛选平台,因此药物依鲁替尼或能作为靶向作用ERBB4的候选药物,下一步研究人员还将在实际的生物学模型中进行检测,首先就是过表达ERBB4的细胞系,其次就是小鼠模型。

   在多个细胞系中,研究者发现依鲁替尼能够抑制细胞的增殖,而其它细胞则表现出了对药物的耐受性,通过进 行RNA测序,研究人员阐明了与药物耐受性相关的细胞基因表达模式;研究者发现,高水平表达WNT5A及低水平表达DKK1的细胞或许对于激酶抑制剂药物具有一定的耐受性,WNT5A是Wnt信号的激活子,而DKK1是Wnt信号的抑制子。相比较而言,当暴露于药物时,较低水平的WNT5A和较高水平的DKK1和细胞对依鲁替尼的敏感性及细胞生长水平降低直接相关,这些研究结果与最近研究人员进行的大规模研究结果一致,研究结果表明,癌基因WNT5A或许能介导细胞对特定药物的耐受性。

   当将表达高水平ERBB4的依鲁替尼敏感性细胞转移到小鼠机体中时,依鲁替尼就能明显抑制小鼠机体肿瘤的尺寸,因此依鲁替尼或能作为一种治疗ERBB4相关癌症的新型潜在药物。本文研究具有一定的价值,因为目前正在进行了的一系列临床试验都是利用依鲁替尼来治疗实体瘤,在包括三阴性乳腺癌和卵巢癌等在内的多种疾病中ERBB4都会出现过表达的情况。

   当然了,依鲁替尼耐药性特性的发现也能帮助临床医生来解释一些疗法的结果,同时评估是否依鲁替尼能够成功治疗癌症,利用依鲁替尼同时结合靶向作用细胞耐药性通路的药物或许就能有效治疗多种类型的癌症。



来源:生物谷