《Cell》瞄準癌變的“推手”
日期：2013-08-05 09:19:54
2012年來自美國德州MD安德森癌癥中心的科學家們證實，一種名為Skp2蛋白發揮了雙重的促癌作用：關閉了對抗癌癥的一種細胞防御，同時開啟了一條癌癥攝食代謝信號通路。現在他們找到了一種方法來關閉它。在發表于8月1日《細胞》（Cell）雜志上的新研究論文中，研究人員描述了第一個可直接結合和阻斷Skp2的化合物，從而開辟了一條潛在的癌癥治療新途徑。
論文的共同資深作者、MD安德森癌癥中心細胞與分子腫瘤學副教授Hui-Kuan Lin博士說：“這項研究的亮點在于，我們發現了一種抑制劑，并揭示了它是如何發揮功能阻斷Skp2的。而人們發現抑制劑通常最初都不了解它們的作用機制。”
Hui-Kuan Lin和文章的共同資深作者、MD安德森癌癥中心整合分子發現實驗室主任、實驗治療學助理教授張樹興（Shuxing Zhang，音譯）展開合作，鑒別并確定了該藥物的特征。
張樹興說：“可得到的化合物多過于宇宙中的繁星。我們有一個包含1000萬個化合物的數據庫，通過初篩分析將我們的計算機搜索縮小至12萬個化合物范圍，隨后進一步找到了Skp2的候選小分子抑制劑。”
Hui-Kuan Lin說，他們的抑制劑插入到Skp2上的關鍵結合位點，阻止了它結合Skp1形成復合物，這是Skp2發揮雙重促癌作用的第一步。
復合物攻擊前列腺及肺腫瘤
Hui-Kuan Lin說：“這一化合物具有高度的特異性。我們在前列腺癌和肺癌中進行測試，證實它優先靶向了癌細胞而非正常細胞。不過在它進入到人類臨床試驗之前，仍需確定該藥物的潛在脫靶效應。”
研究人員還發現，該抑制劑抑制了在癌癥發生、進展和化療耐藥中發揮作用的前列腺癌癥干細胞。
正常情況下，Skp2 E3連接酶結合并用泛素分子標記其他的蛋白質，激活信號通路或是介導蛋白質降解。Skp2在很多的癌癥中過量表達，推動了癌癥進程和轉移。
在以往的研究中，Hui-Kuan Lin和同事們證實：Skp2是通過標記破壞可導致細胞衰老或無法進行細胞分裂的抑癌蛋白p27，以及啟動一條信號通路來激活癌細胞主要賴以生長和生存的葡萄糖代謝（糖酵解），從而發揮促癌作用。
他們還證實，這一糖酵解信號有助于赫賽汀耐藥，以及腫瘤大量表達HER2蛋白的乳腺癌患者生存期縮短。
結構分析確定脆弱點
通過分析Skp2與Skp1的連接，張樹興研究小組確定了Skp2上的兩個口袋樣區域是它們的結合點。
張樹興說，Skp2一直被視作是癌癥治療的合理靶點，但靶向它存在有兩個主要的障礙。首先靶向蛋白質間的相互作用非常困難，此外，Skp2是通過一個極大的區域與其他蛋白質發生互作，使得很難找到一種小分子完全阻斷該區域。
張樹興說：“要著手開展這樣的搜索工作，合理設計出一種藥物，你必須首先了解這一靶點的生物學，然后觀察它的結構，完全了解它的復雜相互作用，以及如何破壞這些相互作用將有助于治療疾病。一旦你了解了這些，你就為使用計算機模型進行篩查做好了準備。”
采用張樹興開發的一種程序對12萬種化合物進行虛擬篩選，研究人員發現了25種可結合1個或2個口袋的候選化合物。進一步的分析證實#25化合物（又稱作SZL-P1-41）能夠有效地破壞Skp1-Skp2之間的相互作用。
隨后的實驗證實，#25化合物抑制了skp2標記及破壞細胞休眠蛋白p27，在前列腺癌細胞中恢復了p27的表達，并且抑制了激活癌癥攝食糖酵解信號通路的Skp2信號。
詳細的實驗表明，藥物是通過特異地結合Skp2上的一個口袋，破壞Skp2-Skp1復合物形成來發揮效應的。
抑制劑可殺死多種癌細胞
初期細胞系實驗表明，#25化合物選擇性地破壞了前列腺癌細胞，對正常組織影響極小。研究人員還在兩種肺癌細胞系以及肝癌和骨癌細胞系證實了這一藥物的效應。
研究證實，該藥物作用于前列腺癌細胞的潛在機制是啟動了細胞衰老，并抑制了糖酵解。
近期的研究表明，糖酵解對于癌癥干細胞形成至關重要，通過縮短端粒誘導細胞老化可抑制癌癥干細胞生長。由于#25化合物可以阻斷糖酵解并促進細胞衰老，研究小組測試了它對于前列腺癌癥干細胞的影響。
治療完全阻礙了癌癥干細胞形成，導致了腫瘤縮小。
用該化合物治療前列腺癌細胞以一種劑量依賴性的方式減少了癌癥干細胞群。而對于Skp2沉默的癌細胞該藥物則完全沒有作用。
由于癌癥干細胞是化療耐藥的主要原因，研究人員用#25化合物結合化療藥物多柔比星（doxorubicin）或環磷酰胺（cyclophosphamide）處理細胞系。發現新藥將多柔比星抑制癌細胞生長的效應提高了3倍，將環磷酰胺的效應提高了2倍。
逃避細胞衰老，促進糖酵解是癌癥進展和耐藥的標志。研究小組在前列腺癌和肺癌小鼠中測試了該藥物。在兩種情況下，相比于注射對照藥物的小鼠的腫瘤，治療小鼠的腫瘤體積只有四分之一大小。
Hui-Kuan Lin、張樹興和同事們已經為這項研究工作申請了專利保護。
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