Nat子刊|169倍激活！鄰近誘導(dǎo)劑“重啟”突變p53，加速癌細(xì)胞凋亡

在許多癌癥患者體內(nèi)，一種本應(yīng)保護(hù)我們免受癌癥侵害的關(guān)鍵蛋白——p53，常常因基因突變而“失靈”。p53被譽(yù)為“基因組守護(hù)者”，一旦失活，癌細(xì)胞便失去了最重要的“剎車”系統(tǒng)。

近日，發(fā)表在《Nature Communications》上的一項(xiàng)研究，展示了一種全新的治療策略。科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出一種名為 TRAP-1 的小分子藥物，能夠 精確識(shí)別并重新激活最常見(jiàn)的p53突變體之一——p53Y220C ，為癌癥治療帶來(lái)了全新的希望。

p53：癌癥中最常“掉鏈子”的守護(hù)者

p53是一種轉(zhuǎn)錄因子，當(dāng)細(xì)胞受到DNA損傷或致癌信號(hào)刺激時(shí)，它會(huì)啟動(dòng)一系列基因，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯、衰老或凋亡，從而阻止癌變。然而， 超過(guò)50%的癌癥患者都攜帶TP53基因突變 ，其中約80%的突變屬于錯(cuò)義突變，導(dǎo)致p53蛋白結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，無(wú)法結(jié)合DNA，從而失去抑癌功能。

特別值得一提的是 p53Y220C 突變，每年影響約12萬(wàn)名患者。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家嘗試通過(guò)小分子“穩(wěn)定”突變蛋白，但效果有限。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是： 僅僅恢復(fù)蛋白穩(wěn)定性是否足夠？還是需要更強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄激活作用？

從“穩(wěn)定”到“激活”：TRAP的全新設(shè)計(jì)思路

本文的研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有局限于傳統(tǒng)的“蛋白穩(wěn)定劑”思路，而是采用了一種前沿技術(shù)—— 化學(xué)誘導(dǎo)鄰近（Chemically Induced Proximity） 。

他們?cè)O(shè)計(jì)了一種雙功能小分子，命名為 TRAP（Transcriptional Activator of p53） 。TRAP的一端可以特異性結(jié)合突變的p53Y220C蛋白，另一端則可以招募一種名為 BRD4 的轉(zhuǎn)錄共激活因子。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，TRAP像一座“分子橋梁”，把原本無(wú)法工作的突變p53和強(qiáng)效的轉(zhuǎn)錄機(jī)器強(qiáng)行拉在一起， 直接“撬動(dòng)”被癌細(xì)胞沉默的抑癌基因表達(dá) 。

體外實(shí)驗(yàn)：TRAP-1精準(zhǔn)構(gòu)建p53-BRD4復(fù)合物

研究人員首先在試管中驗(yàn)證了這一設(shè)計(jì)。通過(guò)TR-FRET技術(shù)，他們觀察到TRAP-1能夠高效地誘導(dǎo)p53Y220C與BRD4形成三元復(fù)合物，并呈現(xiàn)出典型的“鉤狀效應(yīng)”——這是雙功能分子成功橋接兩個(gè)蛋白的經(jīng)典特征。

而那些無(wú)法結(jié)合p53或BRD4的對(duì)照分子，則完全不具備這種能力， 證明了復(fù)合物的形成是TRAP-1功能的核心前提 。

細(xì)胞與分子層面：強(qiáng)力激活p53下游靶基因

在攜帶p53Y220C突變的人類胰腺癌細(xì)胞BxPC-3中，TRAP-1展現(xiàn)了驚人的轉(zhuǎn)錄激活能力：

• 處理后2小時(shí)， p21（CDKN1A）和MDM2 等經(jīng)典p53靶基因的mRNA水平顯著上升；

• 8小時(shí)后，p21的mRNA水平較對(duì)照組 升高了169倍 ；

• 進(jìn)一步Western Blot驗(yàn)證，p21蛋白在16小時(shí)內(nèi)顯著積累。

相比之下，單獨(dú)使用p53穩(wěn)定劑或BRD4抑制劑，都無(wú)法達(dá)到這種效果。 只有TRAP-1這種“橋梁分子”才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)效協(xié)同激活 。

功能驗(yàn)證：TRAP-1引發(fā)細(xì)胞周期停滯、衰老與凋亡

基因表達(dá)的激活是否真正轉(zhuǎn)化為抗腫瘤效應(yīng)？答案是肯定的。

• 細(xì)胞周期停滯 ：BrdU摻入實(shí)驗(yàn)顯示，TRAP-1處理24小時(shí)后，BxPC-3細(xì)胞幾乎完全停止了DNA復(fù)制。

• 持久效應(yīng) ：即便在藥物被洗脫24小時(shí)后，p21蛋白仍高表達(dá)，細(xì)胞增殖持續(xù)受抑。

• 衰老與凋亡 ：在A549-p53Y220C細(xì)胞中，TRAP-1處理6天后，絕大多數(shù)細(xì)胞呈現(xiàn)衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶陽(yáng)性，凋亡比例超過(guò)40%。

這些結(jié)果表明，短時(shí)間脈沖式的TRAP-1處理，就足以“鎖定”癌細(xì)胞進(jìn)入不可逆的生長(zhǎng)停滯狀態(tài)。

高度特異性：只對(duì)p53Y220C突變細(xì)胞起效

為了驗(yàn)證TRAP-1的突變特異性，研究人員在多種細(xì)胞系中進(jìn)行了對(duì)比：

• 在p53野生型的A549細(xì)胞中，TRAP-1的抗增殖活性 降低了7.4倍 ；

• 在非致瘤性結(jié)腸上皮細(xì)胞CCD 841 CoN中，其活性 降低了21倍 ；

• 通過(guò)CRISPR敲除p53后重新引入不同突變，TRAP-1依然只在p53Y220C細(xì)胞中顯著上調(diào)p21并抑制增殖。

這說(shuō)明，TRAP-1并非廣譜毒性分子，而是 高度依賴p53Y220C突變存在的“精準(zhǔn)打擊”藥物 。

總結(jié)

轉(zhuǎn)錄因子長(zhǎng)期以來(lái)被制藥界視為“不可成藥”靶點(diǎn)。本研究通過(guò)化學(xué)誘導(dǎo)臨近策略， 成功將失活的抑癌轉(zhuǎn)錄因子p53轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀凰幬镏苯蛹せ畹陌悬c(diǎn) 。

TRAP-1不依賴于傳統(tǒng)的“占位驅(qū)動(dòng)”抑制作用，而是采用 事件驅(qū)動(dòng)的催化型機(jī)制 ，即便在較低藥物濃度下仍能持續(xù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄。這為未來(lái)開(kāi)發(fā)針對(duì)其他腫瘤抑制轉(zhuǎn)錄因子的藥物提供了全新范式。

值得一提的是， 2023年 Gray課題組 曾于 《Nature》 發(fā)表的 “ Rewiring cancer drivers to activate apoptosis ” 與這篇設(shè)計(jì)理念極為相似（這也是小編看的Gray課題組的第一篇文章，驚為天人） 。在這篇具有開(kāi)創(chuàng)意義的論文中，研究團(tuán)隊(duì)將BCL6抑制劑與BRD4結(jié)合配體化學(xué)連接，首創(chuàng)了一類名為 “轉(zhuǎn)錄/表觀遺傳化學(xué)誘導(dǎo)臨近分子（TCIPs）” 的新型化合物。實(shí)驗(yàn)證明，TCIP1能夠?qū)RD4的活性在促凋亡基因上提高50%，而在增強(qiáng)子區(qū)域（如促癌基因MYC的增強(qiáng)子）上則降低約10%，實(shí)現(xiàn)了精密的“功能重編程”。該方法在彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤中展現(xiàn)出納摩爾級(jí)別的殺傷效力，并且對(duì)化療耐藥、TP53突變的癌細(xì)胞同樣有效。

不知道是不 是基于TCIP概念在BCL6上的成功，研究團(tuán)隊(duì)將同樣的邏輯遷移至p53Y220C靶點(diǎn) ，開(kāi)發(fā)出能夠“喚醒”抑癌蛋白的小分子TRAP-1。這不僅說(shuō)明化學(xué)誘導(dǎo)鄰近策略在不同轉(zhuǎn)錄因子靶點(diǎn)之間具有良好的通用性，也意味著TRAP-1所代表的“事件驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)錄激活”范式，未來(lái)有望推廣至更多轉(zhuǎn)錄因子突變相關(guān)的疾病領(lǐng)域。當(dāng)然，目前TRAP-1尚需進(jìn)一步優(yōu)化，以提升其效力和藥代動(dòng)力學(xué)特性。

公眾號(hào)已建立“小藥說(shuō)藥專業(yè)交流群”微信行業(yè)交流群以及讀者交流群，掃描下方小編二維碼加入，入行業(yè)群請(qǐng)主動(dòng)告知姓名、工作單位和職務(wù)。