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组合靶标与抗肿瘤新药研发 黄敏   耿美玉** 中国科学院上海药物研究所 原创新药研究全国重点实验室 作者简介 耿美玉   中国科学院上海药物研究所研究员。长期致力于创新药物研发及药物机制研究。作为主要发明者之一研发的2个抗肿瘤新药获批上市，1个提交上市申请，多个正在开展国际临床研究，其中c-Met抑制剂谷美替尼在中、日两国获批上市。  黄    敏  中国科学院上海药物研究所研究员。长期致力于靶向肿瘤代谢的抗肿瘤新药研发和精准治疗研究。作为项目负责人研发的2个新药在中、美两国获批开展临床研究，获授权专利14项。 摘  要 过去几十年，肿瘤治疗领域经历了数次重大理念变革，催生了一大批新兴抗肿瘤新药物获批上市，带来患者的显著获益。与此同时，大部分恶性肿瘤仍然缺乏有效的治疗药物。当下，随着对肿瘤病理机制认识的不断深入和新兴干预策略的不断涌现，我们迎来了重新审视肿瘤治疗的策略，寻求新一轮突破的关键十字路口。本文重点阐述了基于组合靶标的药物研发策略在应对肿瘤复杂性、增强我国生物医药产业国际核心竞争力方面的重要价值。文章进一步基于肿瘤生物学内涵，系统总结了组合靶标的发现策略，并展望了该领域可能面临的挑战和未来发展方向，旨在为我国抗肿瘤新药研发的源头创新提供新思路。 关键词：抗肿瘤药物；抗肿瘤靶标；组合靶标；药物耐药；精准治疗   1   组合靶标策略对于抗肿瘤新药研发的意义 药物创新的源头是靶标创新。过去30年，生命科学和生物技术革新驱动肿瘤生物学研究得到前所未有的快速发展，抗肿瘤新药研发持续成为全球生物医药最具活力的领域，针对多类靶标研发的一批分子靶向化学药物、单克隆抗体、双特异抗体、抗体药物偶联物、细胞治疗等新兴疗法获批上市，为肿瘤患者带来显著的临床获益[1，2]。经历高速发展之后，当前全球抗肿瘤新药研发显现出靶标高度集中、增长速度减慢的趋势。与此同时，绝大多数难治性肿瘤仍然缺乏有效的治疗药物。如何结合肿瘤病理机制的最新认识，寻求创新模式的转变和升级，对于推动抗肿瘤新药研究实现跨越式发展意义重大。 组合靶标（combinatorial targets）策略契合肿瘤发病机制多因素的特征，旨在通过精准解析致癌信号间纷繁复杂的分子关联，探索肿瘤与非肿瘤细胞乃至机体多器官之间的病理联系，提出特异靶标组合甚至靶标组（targetome），在此基础上利用先进药学技术实现“单药多靶”的精准组合干预，突破当前难治性肿瘤对“一药一靶”的药物疗法不敏感和易耐药的困境，带动抗肿瘤药物研发的范式创新。 1.1  肿瘤是多因素参与的复杂疾病，亟需新治疗理念突破 对疾病发展机制认识的突破，往往孕育着新药研发的新发展契机。历经过去30年的快速发展，对肿瘤的研究经历了从疾病表型到分子分型的历史变迁，对恶性肿瘤的分子水平的认知也取得了前所未有的进展。21世纪以来，肿瘤的重大特征（hallmarks）的内涵和外延不断被拓展，从最初得到共识的肿瘤六项特征，经历两次更新已经拓展至十四项特征[3-5]。这些认识直接推动了抗肿瘤新药研发策略的转变。抗肿瘤新药研发的主流从传统的细胞毒类药物逐步转向分子靶向药物，同时生物药物、细胞治疗等新兴疗法不断涌现，肿瘤临床治疗格局也经历了精准治疗理念的重大变迁。2000年1月至2022年10月，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准了206款抗肿瘤药物，涵盖573个适应症[1]。药物治疗在部分肿瘤取得了巨大成功，显著延长了患者生存时间、提升了生活质量。当下，抗肿瘤新药研发逐渐进入了靶标“枯竭”、靶标同质化严重、产出投入比逐年降低的“深水区”，抗肿瘤新药研发亟需理念创新。 以往获批上市的上百款抗肿瘤药物，主要是“一药一靶”的靶向治疗药物，在部分靶标高度依赖的肿瘤中产生了显著的获益。然而，大部分难治性肿瘤并非单基因疾病，在局部领域取得成功的“单基因—单靶点—单通路”的药物治疗模式，难以带来更进一步的突破。更重要的是，近来的研究揭示，肿瘤是多器官互作的全身系统性疾病，机体代谢免疫失衡、神经内分泌紊乱均贡献于肿瘤的发生发展[6-8]。然而，既往的抗肿瘤药物靶标大多聚焦于病灶本身，往往忽略了机体作为整体受到环境和生活习惯等多因素的影响，长期处于“重局部、轻整体”的研究状态。肿瘤病理机制的新理论框架对抗肿瘤药物的研究范式也提出新的要求，亟需突破传统“一药一靶”的研究模式，建立契合复杂病理机制，既涵盖系统性，又体现个性化的药物研究创新模式。 1.2  组合靶标策略有望推动抗肿瘤新药研发的范式创新 组合靶标策略旨在通过精准解析肿瘤细胞致癌信号之间、肿瘤—非肿瘤细胞之间、肿瘤组织—远端器官之间纷繁复杂的分子关联，针对多个靶标精准组合干预，突破当前难治性肿瘤对现有药物疗法不敏感和易耐药的困境，带动抗肿瘤药物研发的范式创新。特别值得强调的是，组合靶标策略并非当前临床治疗广泛使用的联合用药策略的替代或简单延伸。其核心是利用肿瘤生物学的基础规律，以涵盖多因素关键致癌事件、肿瘤进展相关多维时空事件、药物干预引起的复杂反馈途径、多器官互作网络等为目标的靶标精准组合。通过组合靶标的药物干预，实现“1+1 > 2”的靶标治疗效应。此外，与当前临床广泛使用的“多药联合”策略相比，“单药多靶”的组合靶标药物研发策略有望减少用药种类和数量、降低药物相互作用的风险，且在患者依从性和药物经济等方面也有潜在优势。 事实上，组合靶标在抗肿瘤领域已经有多类成功的案例，凸显了治疗潜力 （图1）。（1）从“不可及”到 “可及”。最具代表性的是T细胞衔接器（T-cell Engager，TCE），该类药物通过组合靶标策略，将肿瘤微环境中的杀伤性T细胞特异与其他细胞建立连接，突破单靶标治疗可及性不佳的困境。目前应用最多的是双特异抗体（bispecific antibodies），抗体的一臂与T细胞表面受体（如CD3）结合，另一臂与肿瘤特异的表面抗原（如B-cell Maturation Antigen，BCMA）结合，通过增加杀伤性T细胞对肿瘤细胞的可及性，提升抗肿瘤作用[9]。（2）从“难靶”到“可靶”。肿瘤基础研究揭示了众多治疗潜力巨大但是干预困难的“难靶”靶标，如蛋白相互作用界面、无序蛋白结构域等。近来兴起的蛋白水解靶向嵌合体（Proteolysis-targeting Chimera，PROTAC）、溶酶体靶向嵌合体（Lysosomal Targeting Chimera，LYTAC）等方式多样的蛋白降解技术，均是利用双功能分子优势，稳定天然蛋白相互作用或诱导蛋白新形态相互作用，促进目的蛋白降解，将一批功能难以干预的蛋白变成了“可靶”蛋白[10，11]。（3）从“无效”到“有效”。致癌信号的复杂性决定了单一靶标的抗肿瘤策略只能在极少数肿瘤实现治疗获益。组合靶标策略立足“精准”组合，以解决单一靶标的无效困局为目标。例如，非小细胞肺癌（Non-small Cell Lung Cancer，NSCLC）的间质表皮转化因子（Mesenchymal-epithelial Transition factor，MET）基因扩增能导致对表皮生长因子（Epidermal Growth Factor Receptors，EGFR）抑制剂耐药。双特异抗体靶向组合靶向EGFR和c-MET，能够克服耐药、提升治疗效果[12]。 1.3  组合靶标研究策略有望推动我国抗肿瘤新药研发的源头创新 我国自主新药研发起步较晚，历经从仿制到跟随创新的30年发展，当前新药研发从监管制度、基础设施和人才队伍方面均已取得长足进展，综合研发能力仅次于美国，推动了一批具有自主知识产权的原研药物上市，但具有原创性和附加临床价值的创新药相对较少。抗肿瘤药物研发是我国创新药物研发最活跃、进展最快的领域，2015年至今我国原研上市了80余款新药，但国际首创药物（first-in-class）屈指可数[13，14 ]。随着我国抗肿瘤新药研发迎来全面向原始创新迈进的关键历史阶段，如何突破当前的瓶颈，探索我国主导的新药研发新范式，推动新一轮的破局创新，对于我国生物医药产业的发展至关重要，也是我国跻身医药强国行列的必经之路。 靶标发现是创新药物研究和开发最重要的环节之一。随着肿瘤“整体观”和多因素致病的病理机制特点成为领域共识，对抗肿瘤药物研发范式也提出了新的要求。在新的背景下，抗肿瘤新药研发应充分汲取整体观和系统论的思想精髓，构建现代组合药物研发理论与方法，针对肿瘤的多环节干预需求，获得作用靶标明确、机理清晰并符合肿瘤治疗需求的原创组合靶标及药物，实现从组合靶标源头创新发现到产业转化的一体化，推进抗肿瘤药物研究的科学范式创新，努力确立我国在抗肿瘤新药研发中的领先地位。 2   抗肿瘤组合靶标的发现策略 组合靶标的核心科学内涵是基于生物学机制的精准组合，而致癌信号整合的内在规律则是其底层逻辑。这一策略能否催生新药研发的新范式，其关键是组合的“有效性”和“特异性”。靶标的组合能否符合上述标准，取决于不同靶标之间功能协同、互补或代偿机制在驱动肿瘤进展中是否发挥着举足轻重的关键作用，在凸显与单一靶标相比的治疗获益的同时，也为靶标的成药性提供保障。目前，组合靶标策略在抗肿瘤领域已经取得了一些进展，但聚焦的靶标类别仍然非常局限（表1）。对于肿瘤共驱动基因、合成致死、致癌通路代偿、肿瘤—免疫细胞互作等机制的深度挖掘，有望将组合靶标策略拓展到更广阔的应用场景。 2.1  靶向肿瘤共驱动基因 体细胞基因突变是细胞恶性转化的源头。其中对肿瘤具有重大影响的基因被称为驱动基因（driver gene），包括原癌基因和抑癌基因。原癌基因发生的功能获得性激活突变（gain-of-function mutation）在部分肿瘤中可能会造成癌基因依赖（oncogene addiction）现象。这一概念最早在2002年被提出，指肿瘤细胞的生存及恶性表型维持依赖于某个或某些活化的癌基因的现象[29]。癌基因依赖对于肿瘤靶向治疗意义重大。一方面，驱动癌基因就像肿瘤的阿喀琉斯之踵，靶向干预能产生显著的治疗效果；另一方面，癌基因的激活突变仅存在于肿瘤细胞中，保证了杀伤肿瘤细胞的选择性，成为理想的肿瘤靶标。最典型的例子就是慢性粒细胞白血病的驱动基因BCR-ABL，是因染色体易位形成的融合基因，编码了持续激活的酪氨酸激酶BCR-ABL。针对该靶标催生了历史上首个小分子靶向药物伊马替尼（imatinib），已成为慢性粒细胞白血病的一线治疗药物[30]。 基因组测序技术的快速发展极大地提升了驱动基因发现的速度。近30年上市的抗肿瘤药物中，肿瘤驱动基因靶标药物占了近一半。其中最成功的领域是NSCLC的新药研发，EGFR、KRAS、ALK、MET、ROS等一批驱动基因靶标的靶向药物在临床取得了成功[1]。最近的一项涵盖66种肿瘤类型的泛肿瘤驱动基因分析研究，识别了568个肿瘤驱动基因（包括抑癌基因和癌基因突变）[31]，而目前积极开展新药研发的靶标只占不到10%，提示靶向肿瘤驱动基因的新药研发仍然具有很大的研究空间。 在相当一部分肿瘤中，驱动基因不止一个，即存在共驱动基因的现象，为组合靶标策略提供了潜在的应用场景。例如，KRAS突变的NSCLC根据其共驱动基因情况可分为三个亚型，分别是KRAS/STK11/LKB1驱动的KL亚型，KRAS/TP53驱动的KP亚型及KRAS/CDKN2A共驱动的KC亚型。不同亚型患者的预后及对药物治疗的响应都有显著差异，提示针对共驱动基因组合靶标设计靶向药物的重要性[32]。考虑到相当一部分共驱动基因都是抑癌基因，发生了功能缺失突变（loss-of-function mutation），直接激动/激活还存在极大的挑战，发掘抑癌基因驱动的肿瘤依赖性也是可行的靶向策略。例如，在KRAS/KEAP1共驱动的NSCLC中，KEAP1基因缺失突变能造成肿瘤细胞高度依赖谷氨酰胺代谢，靶向KRAS和谷氨酰胺酶组合靶标可能是适合该亚型肿瘤的治疗策略[33]。 2.2  靶向肿瘤合成致死靶标 合成致死（synthetic lethality）是指两个非致死靶标同时被抑制时导致细胞死亡的现象。这一概念最早来源于遗传学，用来描述不同基因之间的互补关系，即任意一个基因功能失活时并不会对生物体存活造成影响，而两个基因同时失活则会产生致死性效应。肿瘤细胞携带有大量的基因失活突变，为合成致死概念运用于治疗提供了重要的应用场景。2005年，合成致死机制首次在DNA损伤修复领域被证实。研究发现DNA修复酶多聚ADP核糖聚合酶（Poly ADP-ribose Polymerase，PARP）催化的DNA单链断裂修复和同源重组修复通路具有合成致死效应[34]。这一发现直接推动了PARP抑制剂奥拉帕利在2014年获美国FDA批准用于治疗BRCA突变的卵巢癌，是全球首个依据合成致死理念设计的抗肿瘤药物。目前全球已有6款PARP 抑制剂药物相继获批上市，其中我国已经上市4款，分别是奥拉帕利、尼拉帕利、氟唑帕利和帕米帕利。 PARP抑制剂的成功上市推动了“合成致死”策略在肿瘤治疗领域被广泛探索，DNA聚合酶θ（DNA polymerase θ）、去泛素化酶1 （Ubiquitin-specific Protease 1，USP1）等多个DNA修复通路靶标相继被证实与同源重组修复通路具有合成致死效应，均已进入了临床研究[35]。最近，一项基于CRISPR-Cas9的功能基因筛选研究系统绘制了548个DNA修复关键基因相互作用的全景图谱，发现了WDR48-USP1与LIG1或FEN1、FANCM与SMARCAL1等一系列新合成致死靶标组合，为组合靶标策略在DNA损伤修复领域的应用提供了理论依据[36]。 近年来，合成致死的靶标被不断解释，突破了DNA损伤修复领域。例如，甲硫氨酸补救途径中的代谢酶甲硫腺苷磷酸化酶（Methylthioadenosine Phosphorylase，MTAP）的编码基因在约10%~15%肿瘤中发生纯合缺失，造成其催化的代谢底物5-甲硫腺苷（5-methylthioadenosine，MTA）的异常积累。MTA能够与细胞内的S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl Methionine，SAM）竞争抑制蛋白质精氨酸甲基转移酶5（Protein Arginine Methyltransferase 5，PRMT5）的活性，造成与PRMT5或SAM合成的催化酶甲硫氨酸腺苷转移酶2A（Methionine Adenosyltransferase 2A，MAT2A）的合成致死效应[37]。早期的研究主要利用肿瘤自身的MTAP功能缺失性突变，进行PRMT5或者MAT2A的单靶标药物研发，近来依据上述合成致死机制设计的组合靶标药物也不断涌现出来，显示出比单靶药物更显著的治疗潜力[38]。 2.3  靶向肿瘤致癌信号代偿机制 致癌信号通路的代偿是抗肿瘤药物疗效不佳和获得性耐药的核心原因。针对致癌信号的代偿机制是当前组合靶标策略应用最多的领域，其中不乏成功上市的例子。例如，前文提到的EGFR和c-MET的组合靶标策略，其理论依据是EGFR抑制剂的耐药机制。早在2007年就有研究揭示，MET基因扩增导致的受体c-MET及其下游通路的异常激活，是一代和二代EGFR抑制剂的重要耐药机制，在耐药人群中占比约5%~10%，仅次于EGFRT790M突变及HER2基因扩增[39]。随着EGFR三代抑制剂进入临床应用，人们发现其耐药人群中MET基因扩增的比例可高达25%，联合干预EGFR和c-MET的治疗潜力引起广泛关注[40]。因为EGFR和c-MET均为细胞膜表面受体，双特异抗体策略成为最可行的策略，目前已经有6款EGFR/c-MET双特异或三特异抗体（靶向c-MET的两个抗原表位）进入了临床研究阶段，其中美国强生公司研发的双特异抗体埃万妥单抗（Amivantamab）已经于2021年获美国FDA批准上市。该药在EGFR三代抑制剂奥希替尼治疗耐药的NSCLC患者中疗效显著，埃万妥单抗联合化疗的客观缓解率（Objective Response Rate，ORR）高达64%。与化疗组相比，患者无进展生存（Progression Free Survival，PFS）显著延长（6.3个月 vs 4.2个月）。目前，EGFR/MET双靶抑制剂被认为可能是EGFR三代抑制剂治疗进展后的MET基因扩增患者的最佳疗法[12]。 值得注意的是，致癌信号通路的代偿在肿瘤中广泛发生，且在不同的肿瘤中具有极高的异质性。目前常见的因药物选择性不高导致对多通路的抑制，以及并非基于理性设计的多靶标干预，均不属于组合靶标策略的范畴。组合靶标的核心内涵是在敏感标志物指导下的“精准组合”。例如，EGFR抑制剂耐药的代偿机制包括HER2（ERBB2）基因扩增、MET基因扩增、PI3K突变等，据此已经相继开发了EGFR/HER2双靶小分子抑制剂、EGFR/ERBB2双特异抗体、EGFR-c-MET双特异抗体以及EGFR/PI3K双靶抑制剂等，分别精准针对上述耐药人群，体现了组合靶标策略的应用。目前除了EGFR和c-MET的组合干预，其他靶标组合的探索还停留在临床前阶段，能否像Amivantamab一样产生显著优于单靶药物的治疗获益还有待临床证实[41]。此外，对于不同的耐药机制，干预策略可能也不尽相同。例如，EGFR/HER2的组合干预，利用双特异抗体和小分子抑制剂均可实现，但小分子抑制剂如何实现高选择性是可能存在的挑战；对于EGFR/PI3K的组合干预，考虑到PI3K是细胞质分布的激酶，小分子抑制剂则更加可行，但同样也会面临如何保证高选择性、两个靶标的亲和力如何平衡等问题。 2.4  药物干预诱发的肿瘤依赖性 除了肿瘤自身基因或信号异常带来的依赖性，药物干预也能诱导肿瘤产生新的依赖性，为组合靶标应用开辟了新路径。例如，干预组蛋白修饰能反馈性引起组蛋白修饰、基因转录、信号通路、代谢网络等多种改变。这种药物引起的改变，虽然并未体现出显著的抗肿瘤作用，但是却能驱使肿瘤形成新的依赖态势，产生“治疗弱点”（therapeutic vulnerability），为组合靶标干预赋予机会。例如，组蛋白修饰的全景定量分析发现，组蛋白甲基转移酶EZH2抑制剂作用于肿瘤细胞能引起组蛋白100多个位点、10余种修饰发生全面的改变。其中，H3K27位点的乙酰化修饰水平的上调通过转录激活促癌通路造成肿瘤对EZH2抑制剂耐受[42]。根据上述机制，同时抑制EZH2和乙酰化识别分子BRD4在临床前显示出对多种难治性实体瘤的治疗潜力。上述发现直接推动了针对EZH2和BRD4复合靶标新药的研发，但是目前还处于早期发现阶段[43]。值得注意的是，多类表观遗传靶标都显示出类似的特征，包括组蛋白甲基转移酶DOT1L、组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylase，HDAC）等，针对这些靶标的单药治疗在实体瘤上往往很难产生显著的抗肿瘤作用，但是药物引起的表观修饰全局改变为下一步的药物干预带来了机会[44，45]。开展相应的组合靶标设计，可能助力表观遗传靶标突破实体瘤疗效不佳的困境。 上述治疗方案也被称为“One-two Punch（组合拳）”策略，近年来在肿瘤治疗中的潜力受到关注。例如，一项针对肝癌的临床前研究发现，细胞周期蛋白激酶7（Cell Division Cycle 7 Kinase，CDC7）抑制剂能诱导TP53基因突变的肝癌细胞进入衰老状态，进一步利用抗抑郁症药物舍曲林能特异诱导衰老的肝癌细胞死亡[46]。这种分步式精准治疗模式被认为类似拳击中的组合拳。第一招是“虚招”，将肿瘤细胞特异诱导到衰老状态露出“破绽”，接下来利用第二招精准清除衰老的肿瘤细胞。该策略为肝癌这类缺乏显著驱动基因的肿瘤提供了可行的治疗方案，依据相关机制设计组合靶标药物可能是未来突破的方向。 2.5 组合靶向肿瘤细胞和微环境 随着肿瘤免疫治疗成为全球抗肿瘤新药研发的最热点，同时干预肿瘤微环境的多类细胞组分，加强肿瘤免疫应答成为组合靶标应用最成功的领域之一。目前进展最快的是基于双特异抗体的组合靶标策略，通过同时影响肿瘤微环境中的多类细胞，或促进不同细胞之间的相互作用，提升肿瘤免疫应答。其中双特异性T细胞衔接器（Bispecific T-cell Engager，BiTE） 最受关注，为肿瘤免疫治疗带来了革命性的转变。BiTE的抗体结构是由两个单链可变区通过灵活的肽链连接而成，一侧结合域可识别肿瘤表面抗原（如CD19、CD33、BCMA等），另一侧通常识别细胞毒性T细胞（cytotoxic T cells）表面的CD3[9]。利用组合靶标优势，BiTE分子在T细胞和肿瘤细胞之间形成一座桥梁，将细胞毒性T细胞“指引”到特定的肿瘤细胞，直接激活T细胞杀伤肿瘤细胞，实现了单靶干预或单靶药物联合均无法实现的效应。早在2014年，美国FDA就批准了第一款靶向CD19和CD3 的双特异抗体Blinatumomab用于治疗复发或难治性前体B细胞急性淋巴细胞白血病，但是该领域直到2023年才迎来爆发，目前已经有10款BiTE上市，均是肿瘤细胞和T细胞的衔接器[9]。这一策略的成功也推动了对先天免疫细胞的衔接器的研发热情，自然杀伤细胞（Natural Killer，NK）衔接器、巨噬细胞衔接器正在不断涌现出来，有望不断拓展组合靶标的应用空间，带来新的突破。 除了作为细胞衔接器，组合靶标策略也可通过多种机制增强免疫应答，包括组合免疫检查点抑制剂、共刺激因子激活剂等。近来最受关注的是靶向程序性细胞死亡蛋白-1（Programmed Death-1，PD-1）和血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）的双特异性抗体，在临床研究中显示出极大的潜力。依沃西单抗（Ivonescimab）是由我国自主研发的PD-1/VEGFA的双特异性抗体，也是全球首个获批上市的PD-1/VEGF组合靶标药物。在与PD-1单靶药物帕博利珠单抗（Pembrolizumab）头对头比较的临床III期研究中，对于PD-L1阳性、不适用于EGFR/ALK靶向治疗且化疗耐受的晚期NSCLC患者，依沃西单抗治疗的中位无进展生存期（median PFS）比帕博利珠单抗显著延长（11.1个月 vs 5.8个月），ORR提升12.5%，疾病控制率（Disease Control Rate，DCR）提升19.4%。安全性数据也表现良好，特别是未见抗VEGF治疗严重的3级以上出血事件[28]。这种组合靶标策略的疗效优势，主要是通过同时靶向免疫细胞和血管内皮细胞，实现协同抗肿瘤。一方面阻止PD-1与其配体的结合，解除对T细胞的免疫抑制，激活T细胞功能；另一方面，阻断VEGF可以促进肿瘤血管正常化，增加免疫细胞浸润。值得注意的是，这种“一药双靶”组合干预可能比“两药联合”更具优势。因为PD-1的靶向作用可以将抗VEGF的作用局限于免疫浸润的组织，对正常组织的血管影响较小，有利于减少不良反应。考虑到肿瘤微环境中多细胞互作的多样性和重要性，类似的策略在肿瘤免疫领域还有极大的探索空间。 2.6 靶向肿瘤—多器官互作机制 当前，对肿瘤机制的认识正在推动药物治疗理念向机体整体调节转变。肿瘤跨组织受到远端神经内分泌、免疫和代谢调控的研究证据不断涌现，使得肿瘤“整体观”的治疗理念也日益得到重视。作为肿瘤发生发展的外因，可以预计，单一阻断远端器官对肿瘤的影响难以全面扼制肿瘤的恶性化进程，组合靶标策略在肿瘤整体观治疗方面则独具优势。从治疗角度，如何突破机体错综复杂的交互影响，发现关键节点、挖掘可成药的原创靶标组合，是当前寻求治疗突破的最大挑战。 中枢和外周神经系统与肿瘤的相互作用是当前领域最前沿的方向，相关的分子机制研究成为当前的热点领域，推动传统的神经精神药物应用于肿瘤的治疗。例如，新近有研究报道了5-羟色胺信号对肿瘤免疫应答的重要性，抑制外周5-羟色胺能抑制肿瘤生长、提升免疫检查点抑制剂的疗效。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（Selective Serotonin Reuptake Inhibitor，SSRI）通过阻断T细胞上表达的5-羟色胺转运体（Serotonin Transporter，SERT），能逆转T细胞的5-羟色胺消耗，与PD-1抑制剂发挥协同抗肿瘤作用[47]。SSRI作为一类最广泛使用的抗抑郁药物，重定位其作为抗肿瘤药物的功效可能代表着该领域的一大趋势。在老药新用的基础上，关键是如何利用组合靶标优势，结合药物设计优化，规避对中枢神经的影响，实现协同抗肿瘤。 此外，肠道也是当前肿瘤—器官互作的研究重心。肠道在维持机体免疫稳态中发挥重要作用，同时又通过肠—脑轴、肠—肝轴等多个功能轴线，与机体各个器官双向交流、协同作用。临床前和临床证据均表明，肠道菌群组成能显著影响肿瘤免疫治疗的疗效[ 48，49 ]。肠道微生物来源的活性分子对肿瘤的远端调控是肠道影响肿瘤进展的重要机制。目前研究最多的是肠道菌群代谢产生的结构多样的具有免疫调节活性的代谢物，包括短链脂肪酸、吲哚类似物、次级胆汁酸等[50]。目前的多项研究都是以菌群来源的功能/病理代谢物（如色氨酸代谢物吲哚-3-丙酸、胆汁酸衍生物脱氧胆酸）为突破口，发现其对肠道或者远端肠外肿瘤病灶的免疫细胞功能的影响，进一步提出针对相关代谢酶、代谢物转运体或代谢物直接结合的信号分子的组合靶标策略[ 51，52 ]。考虑到肿瘤和远端器官靶标上的空间距离，单靶药物的联合使用可能更加可行。特别是可以利用不同单体药物在体内分布的差异（如肠道局部分布、系统吸收少的药物）增加疗效、规避毒性。 3   组合靶标策略的发展方向展望 组合靶标策略在抗肿瘤领域的潜力已经初露端倪，未来如何进一步取得突破，亟需全面构建组合靶标药物研发体系，包括组合靶标预测数据库构建、组合靶标预测算法和模型构建，组合靶标验证高通量体系搭建，组合靶标的药物筛选体系搭建，组合靶标药物发现策略，组合靶标药物构效关系，贴近临床的药效评价体系搭建，以及组合靶标药物体内代谢特征研究等。其中，如何高效发现具有转化价值的组合靶标，是关键的限速步骤。 3.1 多维组学数据结合人工智能技术挖掘靶标内在联系 近年来，基于中国肿瘤患者临床样本的大规模多组学研究进展迅猛，基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等多组学研究从不同维度绘制了多种类型肿瘤的分子全景，更加贴近肿瘤复杂疾病的本质。然而，当前从海量数据中发现候选靶标的效率还很低。近年来人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术在新药研发领域得到全面应用，人们对大数据的解读和预判能力更加强大，利用AI技术充分挖掘肿瘤分子网络之间的关联，为组合靶标的发现提供了强有力的技术支持。例如，艾伯维（Abbvie）和辉瑞（Pfizer）制药公司合作利用癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas， TCGA）数据库，结合 CRISPR-Cas9 基因依赖性筛选数据和肿瘤临床样本的多组学特征（包括基因表达、突变及拷贝数变异），构建了肿瘤依赖性图谱 （translational dependency maps）。进一步对比健康组织依赖性图谱优化预测模型，‌识别出多个合成致死靶标对[53]。上述预测靶标进一步得到了机制验证。2025年2月Nature同期发表的两篇独立研究论文的生物学机制研究，证实PELO是针对微卫星不稳定性（Microsatellite Instability，MSI）和染色体9p21.3缺失肿瘤的合成致死靶标，显示了临床样本结合AI技术在组合靶标预测中的应用潜力[54，55]。 除了寻求数据分析方法的创新，药物机制的指引也至关重要。例如，一项针对KRAS突变肿瘤的组合靶标研究，首先提出KRAS下游磷酸化信号通路易代偿是单靶标治疗失败原因的科学假设，据此开发了“磷酸化信号通路互补”的组合靶标预测算法。在上述假设的指导下，进行KRAS突变肿瘤的磷酸化蛋白组学全景分析，结合公开的药敏数据库（Genomics of Drug Sensitivity in Cancer，GDSC）和肿瘤基因依赖性数据库（The Cancer Dependency Map，DepMap），进行蛋白磷酸化组学和药敏数据的相关性整合分析，发现了一系列具有协同抗肿瘤作用的靶标组合[44]。此外，将临床样本的多组学信息与基于CRISPR-Cas9的功能基因组学筛选相结合，也为组合靶标筛选提供了强有力的手段。 3.2 免疫治疗与组合靶标策略整合突破治疗局限 肿瘤免疫治疗成为当前抗肿瘤新药研发最受关注的领域，很大程度上得益于免疫检查点抑制剂的重大突破。然而，既PD-1/PD-L1之后，该领域虽然投入了大量的资源，临床取得成功的靶标却寥寥无几。究其原因，肿瘤免疫应答是多细胞参与、多环节作用的复杂过程，靶向特定类型免疫细胞上的单一靶标，作用是非常有限的。通过靶标的特异组合，实现多类型细胞同时靶向，可能赋予免疫治疗更大的应用空间。目前研究最多的BiTE主要是同时靶向T细胞和表达不同抗原的肿瘤细胞。肿瘤微环境中细胞类型多样，细胞之间功能相互影响，而不同细胞往往具有特异表达的分子标志，为靶标的理性组合提供了广泛的探索空间。借助当前成熟的双/三特异抗体等技术构建细胞衔接器/阻断器，可以将干预范围拓展到NK细胞、树突状细胞、调节T细胞以及其他非免疫细胞等，探索多细胞干预的协同效果。 肿瘤免疫治疗的另一难点在于肿瘤微环境中的多种抑制因素共同促成了免疫逃逸。可以预见，单一靶标干预对于克服肿瘤微环境中的“重重障碍”及有效解除免疫抑制效果往往并不显著。例如，除了表达PD-1/PD-L1等免疫检查点分子，代谢重塑、表观修饰等多种机制均参与微环境T细胞功能的抑制[6]。拓展靶标组合种类，利用单/多药组合靶标治疗的优势，高效解除免疫抑制，是领域研究的热点。例如，在免疫治疗耐受的微卫星稳定结肠癌患者（Microsatellite Stability，MSS）中，联合抑制PD-1、HDAC与VEGF与两药联合相比疗效显著改善，包括更高比例的患者PFS达到18周（64.0% vs 21.7%），更高的ORR（44.0% vs 13.0%）和更长的中位PFS时间（7.3个月 vs 1.5个月）[56]。针对上述机制，“一药多靶”的案例还鲜有报道，主要采用多药联合的方式，这与靶标的作用模式、亚细胞器定位都有很大关系。例如，干预PD-1是阻断细胞膜表面蛋白相互作用，而HDAC位于细胞核，主要抑制其催化功能，很难通过“一药多靶”实现，多药的精准联合是更可行的方式。 3.3 针对肿瘤异质性的组合靶标策略丰富精准治疗内涵 与单靶标药物一样，组合靶标药物仍将面临肿瘤异质性的挑战。当前，肿瘤靶向药物精准治疗实践最成功的领域是针对携带驱动基因的肿瘤，以驱动基因的异常突变为生物标志物精准用药。显而易见，组合靶标带来了精准治疗的复杂性，最可行的是套用单靶标的治疗理念，基于肿瘤驱动基因的组合进行精准治疗。例如，上文提到的KRAS突变的NSCLC，可以根据共突变基因STK11、LKB1、TP53、CDKN2A与KRAS突变的组合，遴选敏感人群；针对EGFR抑制剂耐药的NSCLC的组合靶标药物，可以针对携带不同耐药突变（如HER2基因扩增、MET基因扩增、PI3K突变等）的肿瘤精准用药，类似的策略还可以应用于合成致死肿瘤靶标。 上述针对肿瘤特异的基因改变进行的精准治疗，相对来说敏感标志物明确、临床可操作性高。然而，组合靶标应用的场景，更有价值的可能是缺乏显著驱动基因的难治性肿瘤。例如，上文提到的针对肿瘤免疫的组合靶标药物。一方面可依据肿瘤相关抗原或免疫检查点的特异表达发现敏感群体；另一方面，肿瘤样本的大数据分析结合功能研究发现敏感群体，可能是未来需要重点开展的方向。例如，用临床样本分析的数据结合、基于CRISPR-Cas9的功能基因组筛选、基于AI的肿瘤分子网络之间的依赖性挖掘针对性发现组合靶标的敏感人群。 4   结 语 组合靶标策略代表了抗肿瘤药物研发从“单一打击”向“系统作战”的范式转变。适逢我国抗肿瘤新药研发全面向原始创新迈进的关键历史阶段，如何突破当前抗肿瘤新药研发瓶颈，探索我国主导的新药研发新范式，推动产业新一轮的破局创新，是我国跻身医药强国行列的必经之路。组合靶标策略契合肿瘤复杂病理机制的最新理论认识，充分汲取了整体观和系统论思想精髓，有望在抗肿瘤新药研发领域形成独具特色的理论方法与关键技术体系，催生药物研究的新科学范式，最终实现换道超车，为全球抗肿瘤治疗提供“中国方案”。 与此同时，该领域仍然有诸多需要回答的科学问题。第一，需要针对不同靶标的作用特点，充分论证“单药多靶标”与“单靶标多药联合”相比的优劣势，包括多靶点干预的可行性、药物代谢属性、脱靶效应、靶标毒性叠加、治疗窗等问题。第二，对于单药组合干预具有明确优势的靶标，进行药物设计时应该如何平衡药物对不同靶标的亲和力，能否通过调整靶标亲和力和多靶标带来的药物分布特点，赋予独特的安全性优势。第三，现有的药物评价体系主要是针对单一机制，如何针对组合干预的需求，设计药代动力学和药效动力学的评价策略。例如，能否结合药物体内代谢和分布的特点，实现多靶标的序贯干预。上述科学问题的回答，对于组合靶标策略的践行具有重要意义。 参考文献（略） 关于《中国科学基金》 《中国科学基金》（双月刊）是国家自然科学基金委员会主管、主办的综合性学术期刊。主要宣传党和国家的科技方针政策、国家自然科学基金的发展战略和资助政策，报道中国基础研究的最新进展，传播优秀创新成果，交流科学基金管理经验，弘扬科学家精神，促进人才培养，为支撑国家基础研究战略决策，推动国家科技自立自强提供有力保障。 《中国科学基金》已被北大中文核心、中国科学引文数据库（CSCD）核心库、中国科技论文与引文数据库（CSTPCD）、中文社会科学引文索引（CSSCI）扩展版以及日本科学技术振兴机构数据库（JST）等国内外知名检索系统收录。2021—2025年连续五年入选“中国国际影响力优秀学术期刊”。 扫描或长按识别下方二维码关注我们