靶向不可成药蛋白p53的新治疗策略
2023-02-27
临床1期免疫疗法蛋白降解靶向嵌合体基因疗法
抑癌基因p53是由TP53基因编码的一个53kDa的蛋白，或作为转录因子与含有p53结合位点的DNA序列结合并激活/抑制基因转录，或通过非转录依赖性机制，促进细胞周期阻滞和细胞凋亡，从而抑制肿瘤细胞的增殖。编码基因TP53突变是人类癌症中最常见的单基因改变，也是许多肿瘤的驱动因素，可主要分为两类：一种是DNA互作性突变，即与DNA序列特异性结合的p53残基发生突变，但蛋白整体结构只受轻微影响；另一种突变则显著改变了蛋白构象，导致其错误折叠。这些突变不仅抑制了wtp53 (wild-type p53)的抗癌活性，也可能具有获得性癌症驱动活性(GOF activity, gain-of-function activities)，还潜在调控肿瘤微环境TME (tumour microenvironment)。靶向p53（或增强wtp53活性，或抑制TP53突变）具备肿瘤治疗的普适性，具有“一靶多癌，一劳永逸”的应用前景。虽然由于p53自身不具典型靶标特征而一度被认为是不可成药靶点，但近年来，研发者依然从小分子药物、免疫治疗和基因疗法等角度对靶向p53进行了各种尝试，其思路值得借鉴。一、小分子药物p53小分子药物是开始最早且一向稳步推进的治疗方式。根据TP53是否发生突变，主要分为两种思路：1. 若发生TP53突变，小分子旨在恢复mutp53 (mutant p53)蛋白野生型构象和活性；2. 若癌症中p53维持野生型，小分子则旨在抑制p53负调节因子，从而最大程度释放其活性。1. 靶向TP53错义突变的小分子药物TP53错义突变占TP53突变总量的70%，小分子药物主要聚焦恢复mutp53的正确折叠和功能。如下表所示，机制主要涉及化合物与mutp53核心结构域半胱氨酸的巯基共价反应，稳定wtp53构象；破坏mutp53和p53家族成员p73之间互作并释放p73肿瘤抑制活性；阻滞mutp53团聚所带来的GOF效应等等。下表总结了靶向TP53错义突变且处于临床阶段的药物。2. 靶向wtp53的小分子药物在保留wtp53表达的肿瘤中，p53靶向治疗方法是抑制p53降解。降解机制为通过E3泛素连接酶MDM2对p53的泛素化，导致p53被蛋白酶体降解。此泛素化过程依赖于MDM2和p53的直接结合，因此开发MDM2抑制剂，阻断MDM2-p53 PPI (protein-protein interaction)作用成为主流策略。RG7112、APG-115、AMG-232等MDM2纷纷进入临床，但最大的挑战是获得性耐药和由于p53分布广泛性而带来的毒性。目前对这两个问题的解决建议分别是将MDM2抑制剂与传统化疗药或其他靶向药联用，以及开发药物递送方法将抑制剂选择性递送到癌细胞。下表总结了处于临床阶段的MDM2抑制剂及其联用组合MDM2相关蛋白MDM4也是p53的重要负调控因子，可促进MDM2的E3连接酶活性，也可与p53结合抑制其转录活性，在多种癌症中存在扩增，因此也是具有潜力的治疗靶点。如下表所示的MDM2/MDM4双靶药物正处于临床阶段。同时，PROTAC的应用也可以以亚微剂量起到疗效。一种思路是以其他目标蛋白（如BRD4）抑制剂作为靶头，以MDM2为E3连接酶，降解该目标致病蛋白的同时减少MDM2，使p53含量升高；另一种是直接以MDM2抑制剂作为靶头，靶向降解MDM2。二者均具有较大治疗潜力。3. 靶向p53截短型突变的小分子药物约10%的TP53突变为无义突变，产生截短蛋白，并很快被NMD (nonsense-mediated mRNA decay)机制降解。这些截短蛋白寿命短且缺失大量p53序列，因此上述的重新激活方案并无意义。对于该情况，第一种方案是使用氨基糖苷类抗生素、大庆霉素等化合物促进翻译通读，使翻译机制绕过RNA终止密码子，产生p53全长蛋白。另一种方法是抑制NMD过程，如靶向NMD机制关键成分SMG7结合口袋，相关药物ataluren已进入囊性纤维化的III期临床试验。4. 靶向mutp53 GOF的小分子药物以上思路大多基于恢复wtp53活性，而靶向mutp53使其快速降解来抑制其GOF活性也是一种思路。例如热休克蛋白HSP90可减弱mutp53降解，而HSP90抑制剂在mutp53动物模型中提高了存活率。然而，mutp53蛋白的异质性对个体化治疗提出了过高要求，因此如果恢复wtp53活性且消除突变体GOF效应的药物得到良好发展，从wtp53入手或许更为简便。二、癌症免疫治疗近年来，癌症免疫治疗的发展如火如荼，也激发了人们使用免疫疗法靶向p53的兴趣。由于mutp53在肿瘤中高度表达，其多肽片段更有可能通过MHC (major histocompatibility complexes)递呈到细胞表面，被免疫系统识别，因此，p53免疫疗法具备内在优势。当然我们也需要考虑两点：1. 突变型p53导致蛋白酶体的低效降解，这可能恰恰限制了抗原肽的递呈；2. 干细胞、祖细胞等频繁分裂细胞的p53表达水平高于正常细胞，可能也会成为免疫系统攻击的对象。1. 基于p53的疫苗用于p53突变的疫苗主要选用wtp53不易突变的肽段，从而与各种mutp53适配，目前以该方法开发的疫苗目前正与抗PD-1抗体在临床上联用。同时，基于树突状细胞的p53疫苗和mRNA p53疫苗也取得了较大进展。2. p53特异性抗体TCR样抗体和双特异性抗体皆为目前研发热点，在抗原水平极低情况下仍能促进T细胞识别呈递突变肽的癌细胞，实现选择性靶向清除癌细胞。3. p53影响TEM带来的治疗启示研究发现癌细胞中p53状态可以影响TME的免疫景观（如下图所示），wtp53表达有利于免疫治疗，因此可尝试将恢复wtp53活性的小分子药物与免疫疗法联用，增加治疗成功的可能。下表为处于临床阶段的免疫治疗策略：三、基因疗法由于TP53突变导致p53失活，因此用基因疗法重新表达功能正常的p53蛋白是未来的重要方向。使用病毒载体和脂质纳米粒，可将编码wtp53蛋白的基因递送到肿瘤细胞中，恢复正常p53表达。随着mRNA疫苗在新冠时代的兴起，哈佛研究团队已成功用纳米粒递送表达p53的mRNA，并阐述了该方法与抗PD-1抗体联用的前景。另外，siRNA和CRISPR-Cas9也是未来有待探索的疗法。下表为处于临床阶段的基因疗法：四、前景展望虽然FDA和EMA目前还未批准基于p53的疗法，但各种新兴疗法使得p53领域的探索仍方兴未艾。如今各种p53疗法还面临如下几个问题：1. 耐药的出现：包括TP53获得性突变从而对MDM2抑制剂耐受、抗凋亡基因的激活、对凋亡的内在抵抗和MDM4的上调。2. 正如KRAS G12C抑制剂对其他突变类型患者无效，p53突变也具有异质性，且单药治疗效果不足，需要探索不同突变群体的适用疗法和联合用药方案。3. 小鼠等模式生物的使用造成p53序列和信号通路的种间差异，因此器官芯片以及其他体外模型可能在未来药效评估中应用。4. 对给药后癌细胞内发生的复杂过程缺乏了解，因而缺乏足够的知识来预测脱靶效应和毒性。综上所述，p53靶点的药物研发是“高风险-高收益”的过程，我们已在KRAS这一不可成药靶点上取得了突破，相信p53也是如此，毕竟p53在癌症中广泛参与，即使仅对占比较小的p53功能障碍开发了成功疗法，在巨大人口基数下也能惠及众多患者。参考文献1. Hassin O, Oren M. Drugging p53 in cancer: one protein, many targets. Nat Rev Drug Discov. 2023, 22(2):127-144. 2. Sabapathy, K. & Lane, D. P. Therapeutic targeting of p53: all mutants are equal, but some mutants are more equal than others. Nat. Rev. Clin. Oncol. 2018, 15, 13–30.3. Wellenstein, M. D. et al. Loss of p53 triggers WNTdependent systemic inflammation to drive breast cancer metastasis. Nature 2019, 572, 538–542.
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