2012年來自美國(guó)德州MD安德森癌癥中心的科學(xué)家們證實(shí)，一種名為Skp2蛋白發(fā)揮了雙重的促癌作用：關(guān)閉了對(duì)抗癌癥的一種細(xì)胞防御，同時(shí)開啟了一條癌癥攝食代謝信號(hào)通路。現(xiàn)在他們找到了一種方法來關(guān)閉它。在發(fā)表于8月1日《細(xì)胞》（Cell）雜志上的新研究論文中，研究人員描述了第一個(gè)可直接結(jié)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(xì)胞與分子腫瘤學(xué)副教授Hui-Kuan Lin博士說：“這項(xiàng)研究的亮點(diǎn)在于，我們發(fā)現(xiàn)了一種抑制劑，并揭示了它是如何發(fā)揮功能阻斷Skp2的。而人們發(fā)現(xiàn)抑制劑通常最初都不了解它們的作用機(jī)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(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室主任、實(shí)驗(yàn)治療學(xué)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(gè)包含1000萬(wàn)個(gè)化合物的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過初篩分析將我們的計(jì)算機(jī)搜索縮小至12萬(wàn)個(gè)化合物范圍，隨后進(jìn)一步找到了Skp2的候選小分子抑制劑?！?/SPAN>

 

Hui-Kuan Lin說，他們的抑制劑插入到Skp2上的關(guān)鍵結(jié)合位點(diǎn)，阻止了它結(jié)合Skp1形成復(fù)合物，這是Skp2發(fā)揮雙重促癌作用的第一步。

 

復(fù)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?cè)谇傲邢侔┖头伟┲羞M(jìn)行測(cè)試，證實(shí)它優(yōu)先靶向了癌細(xì)胞而非正常細(xì)胞。不過在它進(jìn)入到人類臨床試驗(yàn)之前，仍需確定該藥物的潛在脫靶效應(yīng)。”

 

研究人員還發(fā)現(xiàn)，該抑制劑抑制了在癌癥發(fā)生、進(jìn)展和化療耐藥中發(fā)揮作用的前列腺癌癥干細(xì)胞。

 

正常情況下，Skp2 E3連接酶結(jié)合并用泛素分子標(biāo)記其他的蛋白質(zhì)，激活信號(hào)通路或是介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解。Skp2在很多的癌癥中過量表達(dá)，推動(dòng)了癌癥進(jìn)程和轉(zhuǎn)移。

 

在以往的研究中，Hui-Kuan Lin和同事們證實(shí)：Skp2是通過標(biāo)記破壞可導(dǎo)致細(xì)胞衰老或無法進(jìn)行細(xì)胞分裂的抑癌蛋白p27，以及啟動(dòng)一條信號(hào)通路來激活癌細(xì)胞主要賴以生長(zhǎng)和生存的葡萄糖代謝（糖酵解），從而發(fā)揮促癌作用。

 

他們還證實(shí)，這一糖酵解信號(hào)有助于赫賽汀耐藥，以及腫瘤大量表達(dá)HER2蛋白的乳腺癌患者生存期縮短。

 

結(jié)構(gòu)分析確定脆弱點(diǎn)

 

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(gè)口袋樣區(qū)域是它們的結(jié)合點(diǎn)。

 

張樹興說，Skp2一直被視作是癌癥治療的合理靶點(diǎn)，但靶向它存在有兩個(gè)主要的障礙。首先靶向蛋白質(zhì)間的相互作用非常困難，此外，Skp2是通過一個(gè)極大的區(qū)域與其他蛋白質(zhì)發(fā)生互作，使得很難找到一種小分子完全阻斷該區(qū)域。

 

張樹興說：“要著手開展這樣的搜索工作，合理設(shè)計(jì)出一種藥物，你必須首先了解這一靶點(diǎn)的生物學(xué)，然后觀察它的結(jié)構(gòu)，完全了解它的復(fù)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(jì)算機(jī)模型進(jìn)行篩查做好了準(zhǔn)備。”

 

采用張樹興開發(fā)的一種程序?qū)?/SPAN>12萬(wàn)種化合物進(jìn)行虛擬篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)了25種可結(jié)合1個(gè)或2個(gè)口袋的候選化合物。進(jìn)一步的分析證實(shí)#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(shí)驗(yàn)證實(shí)，#25化合物抑制了skp2標(biāo)記及破壞細(xì)胞休眠蛋白p27，在前列腺癌細(xì)胞中恢復(fù)了p27的表達(dá)，并且抑制了激活癌癥攝食糖酵解信號(hào)通路的Skp2信號(hào)。

 

詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)表明，藥物是通過特異地結(jié)合Skp2上的一個(gè)口袋，破壞Skp2-Skp1復(fù)合物形成來發(fā)揮效應(yīng)的。

 

抑制劑可殺死多種癌細(xì)胞

 

初期細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)表明，#25化合物選擇性地破壞了前列腺癌細(xì)胞，對(duì)正常組織影響極小。研究人員還在兩種肺癌細(xì)胞系以及肝癌和骨癌細(xì)胞系證實(shí)了這一藥物的效應(yīng)。

 

研究證實(shí)，該藥物作用于前列腺癌細(xì)胞的潛在機(jī)制是啟動(dòng)了細(xì)胞衰老，并抑制了糖酵解。

 

近期的研究表明，糖酵解對(duì)于癌癥干細(xì)胞形成至關(guān)重要，通過縮短端粒誘導(dǎo)細(xì)胞老化可抑制癌癥干細(xì)胞生長(zhǎng)。由于#25化合物可以阻斷糖酵解并促進(jìn)細(xì)胞衰老，研究小組測(cè)試了它對(duì)于前列腺癌癥干細(xì)胞的影響。

 

治療完全阻礙了癌癥干細(xì)胞形成，導(dǎo)致了腫瘤縮小。

 

用該化合物治療前列腺癌細(xì)胞以一種劑量依賴性的方式減少了癌癥干細(xì)胞群。而對(duì)于Skp2沉默的癌細(xì)胞該藥物則完全沒有作用。

 

由于癌癥干細(xì)胞是化療耐藥的主要原因，研究人員用#25化合物結(jié)合化療藥物多柔比星（doxorubicin）或環(huán)磷酰胺（cyclophosphamide）處理細(xì)胞系。發(fā)現(xiàn)新藥將多柔比星抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的效應(yīng)提高了3倍，將環(huán)磷酰胺的效應(yīng)提高了2倍。

 

逃避細(xì)胞衰老，促進(jìn)糖酵解是癌癥進(jìn)展和耐藥的標(biāo)志。研究小組在前列腺癌和肺癌小鼠中測(cè)試了該藥物。在兩種情況下，相比于注射對(duì)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(jīng)為這項(xiàng)研究工作申請(qǐng)了專利保護(hù)。