BRD4抑制劑是當(dāng)前進入臨床試驗評估的最有前景的癌癥治療新藥之一。在發(fā)表于《自然》（Nature）雜志上的一項研究中，來自奧地利分子病理學(xué)研究所(IMP)和維也納Boehringer Ingelheim生物制藥公司的一個研究人員小組，揭示出了白血病可以逃避BRD4致命抑制效應(yīng)的機制。了解這一適應(yīng)過程可幫助開發(fā)出序貫療法來打敗耐藥白血病。

在過去的十年里，科學(xué)家們已繪制出了癌癥中近乎完整的突變圖譜。將復(fù)雜的遺傳知識轉(zhuǎn)化為有效的抗癌療法是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一個主要挑戰(zhàn)。在尋找一些新方法來攻擊癌細胞的過程中，奧地利分子病理學(xué)研究所Johannes Zuber實驗室利用功能遺傳篩查以一種系統(tǒng)的、無偏倚地方式調(diào)查了癌細胞的脆弱點。其主要目的是找到一些癌細胞尤其依賴的基因，然后利用這些“阿基里斯之踵”來開發(fā)出靶向療法。

2011年，在第一項利用這一技術(shù)的研究中，Zuber和冷泉港實驗室的前同事一起發(fā)現(xiàn)，BRD4基因就是侵襲性血癌形式——急性髓系白血病（AML）的“阿基里斯之踵”。 BRD4可以作為白血病治療的一個新靶點，這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學(xué)界的熱情。并且僅在4年之后，一些BRD4抑制劑便已進入到了臨床試驗中，其中一些已經(jīng)報告了有前景的結(jié)果。

對于新抗癌療法的耐藥往往知之甚少

盡管取得了如此快速的進展，醫(yī)生和研究人員仍然不清楚一些癌癥對BRD4抑制劑如此敏感，而另一些則耐藥的原因。“在發(fā)現(xiàn)一個新的阿基里斯之踵后，我們往往一點都不清楚癌細胞依賴于某個基因的原因，盡管這一知識對于開發(fā)出靶向療法及選擇適當(dāng)?shù)幕颊咧陵P(guān)重要，”Zuber解釋說。

就BRD4來說，找到這一問題的答案尤其具有挑戰(zhàn)性。為了解決這一問題，Zuber和他的研究小組與美國的合作者及Norbert Kraut領(lǐng)導(dǎo)的Boehringer Ingelheim公司的科學(xué)家們一起，確定了敏感和耐藥癌細胞的特征。發(fā)表在Nature雜志上的研究結(jié)果揭示出了白血病細胞逃避對BRD4依賴的一種令人著迷的新機制。

作為一種已知的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，BRD4控制了成百上千個基因的活性，抑制劑治療后可同時關(guān)閉這些基因。在白血病中，BRD4控制的一個尤其重要的基因就是MYC癌基因，白血病需要MYC來實現(xiàn)無限生長。BRD4抑制劑治療關(guān)閉了這一重要的癌基因，白血病細胞或是死亡或是發(fā)育為正常的血細胞。

為了更好地了解只有某些白血病亞型對BRD4抑制敏感的原因，Zuber和他的同事們首先進行了遺傳篩查，發(fā)現(xiàn)喪失PRC2復(fù)合物可以讓癌細胞抵抗BRD4抑制劑。PRC2復(fù)合物已知在正常發(fā)育過程中可以失活一些基因。通過進一步確定這些細胞的特征，他們發(fā)現(xiàn)MYC和其他的BRD4調(diào)控基因再度活化，因此白血病細胞在缺乏BRD4的情況下找到了一種方法來激活這些基因。

癌細胞“學(xué)會”躲避BRD4抑制劑效應(yīng)

當(dāng)研究人員隨后比較藥物治療過程中獲得耐藥的細胞及一開始就耐藥的白血病細胞時，發(fā)現(xiàn)在兩種情況下白血病細胞利用了非常相似的信號通路來重新開啟MYC一類的關(guān)鍵基因，由此逃避了致命的BRD4抑制效應(yīng)。“看起來好像敏感白血病細胞學(xué)會了耐藥細胞已經(jīng)知道的東西，”博士后Philipp Rathert說。一個尤其重要的信號通路就是WNT信號通路，眾所周知這一信號通路可在結(jié)腸癌和其他癌癥亞型中激活MYC。

為了更詳細地探究MYC的調(diào)控，Zuber利用了與奧地利分子病理學(xué)研究所Alexander Stark的密切互動。Stark實驗室近期開發(fā)了一種叫做“STARR-seq”的方法，這一技術(shù)徹底改變了對增強子的研究。利用這種新方法，該研究小組發(fā)現(xiàn)耐藥白血病細胞利用一個非常小的增強子區(qū)域激活了MYC，在BRD4抑制后WNT元件結(jié)合了這一增強子區(qū)域，使之獲得了活性。

預(yù)測白血病治療成功的一個新生物標(biāo)記物

為了探究是否可以利用這一詳細的知識來預(yù)測哪些患者會對BRD4抑制劑產(chǎn)生反應(yīng)，該研究小組利用了與維也納醫(yī)科大學(xué)Peter Valent研究組的長期合作。當(dāng)測量WNT信號標(biāo)記物時，研究小組發(fā)現(xiàn)低WNT活性的患者細胞對BRD4抑制劑敏感，而高WNT活性與耐藥相關(guān)。這意味著研究人員掌握了可以預(yù)測BRD4抑制劑治療是否成功的第一個“生物標(biāo)志物”。

總的來說，這項研究揭示了白血病細胞通過重新連接對關(guān)鍵BRD4靶基因的控制對BRD4抑制劑產(chǎn)生了耐藥。這種“轉(zhuǎn)錄可塑性”闡明了不同于已確立耐藥機制：如結(jié)合口袋發(fā)生突變或是通過排出泵消除藥物的一種新型的耐藥模式。盡管這項研究再一次顯示了癌細胞可以適應(yīng)靶向療法，Zuber和同事們相信更好地了解這些適應(yīng)機制將促成一些聯(lián)合療法最終戰(zhàn)勝癌細胞。“現(xiàn)在我們知道癌細胞可以適應(yīng)靶向治療，但對它們的逃生路線仍知之甚少。更好地了解常見逃生路線，將使得我們能夠預(yù)測出下一個有效的靶向療法，因此我們總是可以領(lǐng)先癌細胞一步，”Zuber說。