Nature重要成果：靶向“無藥可及”的癌蛋白

日期：2013-05-24 09:11:32

長期以來，科學家們都致力于開發針對癌癥相關蛋白KRAS的藥物，但卻一直沒有取得成功。一種靶向該癌蛋白細胞定位的新策略重新點燃了失去的熱情。

人類的RAS基因因兩個原因背負著沉重的惡名。首先，它們構成了人類癌癥中最頻繁突變的癌基因家族，每3個癌癥病例就有一個有RAS突變。其次，盡管付諸了30多年的努力，卻還沒有任何有效的RAS癌蛋白抑制劑進入臨床。

在最新一期（5月22日）的《自然》（Nature）雜志上，馬克斯-普朗克分子生理學研究所的研究人員發表了一項令人興奮的研究成果，他們報告稱鑒別了一種可干擾KRAS定位到細胞質膜的小分子抑制劑，并確定了其特征。KRAS是在人類癌癥中最常突變的一種RNA亞型。

在細胞質中合成后，RAS蛋白最初是沒有活性的。它們隨后經歷一系列快速的翻譯后修飾，這確保了它們能夠與質膜結合，在質膜上RAS蛋白發揮它們的正常及癌癥相關信號轉導活性。由此，大部分抗RAS藥物發現工作都主要是采用間接的方法，或是阻斷促進RAS與質膜結合的蛋白的活性，或是阻斷其下游信號通路元件。

通過法尼基轉移酶（farnesyltransferase）催化添加15-碳法尼基脂質尾部，是一種重要的RAS翻譯后修飾。這種修飾促使RAS與質膜結合，對于RAS適當定位與活性至關重要，這促使了科學家們在上世紀90年代集中精力，努力開發法尼基轉移酶抑制劑（FTIs）。

盡管在臨床前研究中取得了有前景的結果，然而FTIs臨床實驗的結果卻令人感到失望。該抑制劑可以阻斷HRAS亞型與質膜結合，但在KRAS（以及NRAS）突變癌癥中卻缺乏抗腫瘤活性。KRAS仍然能夠通過法尼基轉移酶相關酶geranylgeranyltransferase-I的意料之外的一種補償活性，與質膜結合。這一令人沮喪的結果大大挫傷了人們對于靶向RAS，尤其是靶向質膜結合，治療癌癥的興趣。轉而將努力主要集中放在了RAF–MEK–ERK和RAS下游PI3K-AKT信號級聯反應上。

在這篇Nature文章中，馬克斯-普朗克分子生理學研究所的研究人員描述了一種破壞KRAS質膜結合的新策略。作者們鑒別了一種PDEδ小分子抑制劑，并確定了它的特征。PDEδ是一種可以結合并調控RAS和RAS相關蛋白定向至膜區室（membrane compartment）的蛋白。特別的是，PDEδ包含有一個深疏水口袋，能夠結合法尼酰基化蛋白的脂質部分，尤其是RAS。

一項早前的研究發現抑制PDEδ水平，可以破壞RAS與質膜結合，損害RAS突變癌細胞生長。這一研究發現促使馬克斯-普朗克分子生理學研究所的研究人員借助于高通量篩選，來鑒別能夠阻斷PDEδ與KRAS結合的小分子。在鑒別了數個篩選分子之后，他們采用一種基于結構的藥物設計策略，開發出了最有前景的化合物，將之命名為deltarasin。

研究人員采用熒光顯微鏡實驗證實，deltarasin能夠阻斷活細胞中的PDEδ–KRAS互作。在添加5微克PDEδ–KRAS到人類KRAS突變胰腺癌細胞系中之后，PDEδ不再將KRAS分配到質膜。Deltarasin還損害了這些胰腺癌細胞系的增殖能力。并且，大大抑制了KRAS依賴性信號事件，例如ERK1和ERK2蛋白磷酸化。當作者們在胰腺導管癌小鼠模型中中評估deltarasin的效力時，他們觀察到腫瘤生長呈劑量依賴性抑制。

近期，科學家們重新表現出對靶向RAS的研究興趣。一些癌癥基因組研究再度確證了KRAS突變是幾種癌癥，包括胰腺癌、肺癌和大腸癌中的主要致癌性異常機制。然而，利用抗癌藥物來阻斷突變KRAS功能仍然是一個艱巨的任務，它需要研究人員去發現新的策略。新研究發現證實，通過藥理破壞PDEδ促進KRAS結合質膜的能力，可以損傷KRAS突變胰腺癌細胞的生長，為我們提供了一個誘人的創新性治療方法。