p53簡介

       p53基因是迄今發(fā)現(xiàn)與人類腫瘤相關性最高的基因。不同于傳統(tǒng)的腫瘤因子在人類癌癥中通常表達量下調或存在基因刪除的狀況，p53在絕大多數(shù)腫瘤細胞中會發(fā)生突變。對不同人類癌癥細胞進行基因組測序的結果表明，在所有惡性腫瘤中50%以上會出現(xiàn)該基因的突變。由這種基因編碼的蛋白質是一種轉錄因子，其控制著細胞周期的啟動。許多有關細胞健康狀態(tài)的信號向p53蛋白發(fā)送，細胞是否進入一個分裂周期就由其決定。如果這個細胞受損，又不能得到修復，則p53蛋白將參與啟動過程，使這個細胞在細胞凋亡(apoptosis)中死去。有p53缺陷的細胞沒有這種控制，甚至在不利條件下繼續(xù)分裂。像所有其它腫瘤抑制因子一樣，p53基因在正常情況下對細胞分裂起著減慢或監(jiān)視的作用。細胞中抑制癌變的基因“p53”會判斷DNA變異的程度，如果變異較小，這種基因就促使細胞自我修復；若DNA變異較大，“p53”就誘導細胞凋亡。

       作為轉錄因子的一員，p53 蛋白結構域分布包括序列特異的DNA結合結構域，位于氨基酸100-300位間；核定位信號NLS位于氨基酸殘基316-325；四聚體寡聚化結構域，定位于氨基酸殘基334-356；C-末端非專一DNA調節(jié)結構域，同時在碰到DNA損傷時，p53 可以招募其它蛋白質到損傷部位，提供DNA損傷信號。p53蛋白主要分布于細胞核漿，能與DNA特異結合，其活性受磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化等翻譯后修飾調控。正常的p53蛋白在細胞中易水解，半衰期為20分鐘，突變性p53蛋白半衰期為1.4-7小時不等。

       在某些特定類型的腫瘤細胞亞型中，p53蛋白的突變率尤其高，如卵巢漿液性癌，鱗狀細胞癌及三陰性乳腺癌等。在很多類型的腫瘤中，p53基因突變的存在往往伴隨著較差的患者預后。通常而言，超過75%的p53突變?yōu)榘l(fā)生在DNA結合結構域核心區(qū)域的單個氨基酸改變，從而導致轉錄活性的喪失以及功能異常性p53蛋白的累積。在所有的p53蛋白突變中，有一些熱點區(qū)域，出現(xiàn)在不同類型的腫瘤細胞中的頻率非常高，包括氨基酸殘基R175、Y220、R248及R273等。另外，p53蛋白高頻出現(xiàn)的突變還可分為兩種類型，分別是構象性突變及DNA結合性突變：前者破壞了p53蛋白的結構從而使其喪失DNA結合能力；而后者則是直接改變了同DNA結合的氨基酸殘基。兩類突變都會導致p53轉錄活性的喪失，并通過與野生型蛋白的異源寡聚化而產生dominate-negative效應。

       針對于p53突變型腫瘤領域的藥物研發(fā)，最直接的思路是誘導突變型p53蛋白的降解或幫助其恢復野生型的功能。進一步的研究表明，突變型的p53蛋白還會產生一些致癌性功能(GOF突變，gain-of-function)，從而增加了腫瘤細胞的侵襲、遷移能力及藥物抗性產生的概率。因此，p53蛋白的突變對癌癥的發(fā)展過程起著雙重作用，一方面喪失了腫瘤抑制活性；另一方面突變后的蛋白會產生新的癌基因活性，從而促進了腫瘤的發(fā)展。而這一特性，使得p53成為腫瘤治療中靶點選擇的熱門候選之一。根據(jù)設計思路的不同，候選藥物可分為直接作用于突變型p53及間接作用于突變型p53蛋白兩大類，將分別在上、下兩文中分別加以重點論述。其中直接作用于突變型p53蛋白的研究，又分為恢復p53野生型活性的策略及誘導突變型p53蛋白降解的策略。

       恢復野生型p53活性策略

       CP-31398

       苯乙烯基喹唑啉類化合物，來源于對能夠恢復p53的DNA結合活性的高通量篩選過程。研究表明，CP-31398不僅能夠在表達突變型p53的細胞系中恢復p53的功能，還能夠顯著增加野生型p53的表達水平。采用CP-31398處理細胞，可增加p21基因的表達及細胞周期阻滯的出現(xiàn)。實驗還發(fā)現(xiàn)，CP-31398可誘導p53的線粒體轉位，從而導致線粒體膜通透性的改變及后續(xù)細胞色素c的釋放，并進一步引發(fā)腫瘤細胞的凋亡。在攜帶有自然突變的p53的黑色素瘤及結腸癌異源移植模型中，CP-31398處理可明顯抑制兩類腫瘤組織的生長。該藥物在200mg/kg / day劑量時仍表現(xiàn)較為安全，小鼠持續(xù)給藥14天，為觀察到死亡案例出現(xiàn)。另有研究組證實，該化合物還可以修復紫外線誘導的突變導致的腫瘤抑制活性損傷。服用CP-31398后，不僅可以抑制UVB誘發(fā)的皮膚癌生長，還可阻止其進一步發(fā)展。上述研究表明，CP-31398是一種極具潛力的靶向突變型p53的候選藥物。

       P53R3

       采用體外DNA結合實驗篩選出的新型p53功能恢復性化合物，在膠質瘤細胞系中可恢復內源性表達的p53R175H及p53R273H的序列特異性DNA結合能力。P53R3抑制細胞增殖的原理在于可誘導p53下游靶基因的表達，如MDM2，p21，PUMA及BAX等。該化合物誘導的p53下游靶基因的表達似乎具有p53突變細胞特異性，在野生型細胞中該現(xiàn)象較為少見。另外，P53R3可強烈增加DR5 (death receptor 5)在細胞表面的表達量，從而使得細胞對于Apo2L/TRAIL誘導的細胞死亡更加敏感。該化合物是p53功能恢復性藥物開發(fā)重要候選之一。

       NSC319726

       能修復突變p53R175結構和功能。具體來說這種化合物能通過廣泛細胞凋亡，殺死p53R175H敲除小鼠，以175等位基因特異性突變p53依賴模式，抑制異種移植腫瘤生長。研究還證明，這種活性還依賴于NSC319726的鋅離子螯合特性，以及氧化還原反應。這些數(shù)據(jù)都表明NSC319726可以作為p53R175H重新激活劑，用于p53靶向藥物研發(fā)。研究者的篩選方法比較獨特，因涉及了癌細胞的多種遺傳背景，研究者識別出的化合物可以殺死含有p53基因突變的癌細胞，其中有一種化合物可以恢復基因p53-R175H的突變，而且研究者確保人體的正常細胞是不會受這種化合物影響的。也就是說在這項研究中發(fā)現(xiàn)的NSC319726能恢復突變體的作用，并且對正常p53細胞不造成影響。

       PK7088

       p53蛋白的Y220C突變體有一個獨特的表面裂縫區(qū)域，非常適合于作為小分子穩(wěn)定劑的靶點，而PK7088則被篩選出可以特異性的結合并穩(wěn)定p53Y220C分子。通過恢復p53的野生型構象，上調p21及促凋亡蛋白NOXA的表達量，PK7088可以在腫瘤細胞中誘導產生p53Y220C分子依賴性的G2/M細胞周期阻滯，細胞凋亡及生長抑制。除此之外，PK7088還可以同Nutlin-3產生協(xié)同作用，進一步上調p21及NOXA蛋白的表達量。

       Chetomin

       中文名毛殼菌素?？苫謴蚿53的轉錄激活活性，并上調MDM2，p21及PUMA的表達水平。在小鼠腫瘤異源移植模型中，chetomin可選擇性的抑制攜帶有p53R175H的腫瘤細胞生長，而不是p53R273H類型的腫瘤細胞。Chetomin可結合并增強Hsp40同p53R175H間的相互作用，從而導致p53R175H的構象變化及功能恢復。盡管如此，也有研究發(fā)現(xiàn)在表達野生型p53的結腸癌中，chetomin同樣可以抑制腫瘤細胞生長，似乎表明該化合物的抗腫瘤活性不具有p53突變依賴性，有待進一步探討。

       PEITC

       異硫氰酸苯乙酯，來源于十字花科蔬菜的天然產物，可以在腫瘤細胞中重新激活突變p53分子的正常活性。研究人員發(fā)現(xiàn)，PEITC對表達p53R175H的腫瘤細胞具有生長抑制活性；并能恢復其野生型構象及轉錄激活活性。與此同時，PEITC還可使得p53R175H腫瘤細胞對蛋白酶體介導的降解過程敏感。從作用機理上分析，PEITC通過激活經典的p53下游靶基因，使得腫瘤細胞出現(xiàn)S期及G2/M期細胞周期停滯，并誘導細胞凋亡過程的發(fā)生。在小鼠的腫瘤異源移植模型中，通過飲食性補充PEITC能夠顯著抑制小鼠體內腫瘤細胞的生長。這事首次發(fā)現(xiàn)的飲食中包含的化合物具有激活突變型p53活力的功效，為治療p53R175H型癌癥提供了一個新的思路。

       RITA

       早期研究發(fā)現(xiàn)該化合物可通過抑制p53-HDM2間的相互作用，誘導p53下游靶基因如p21和PUMA等分子的表達而抑制p53野生型HCT 116細胞的生長，而非p53基因敲除的細胞系。進一步研究表明，RITA可以在腫瘤細胞中誘導凋亡基因如NOXA，p21及GADD45等的表達而重新恢復突變的p53的功能，同時抑制癌基因如N-Myc和Bcl-2的表達。RITA作用機制尚未完全明確，有研究發(fā)現(xiàn)在卵巢癌中RITA誘導的細胞死亡并不依賴于p53的存在。在p53野生型的頭頸癌中，RITA可以增大順鉑誘導的細胞**；而在p53突變的胰 腺癌中，RITA可協(xié)同增進吉西他濱誘導的細胞凋亡。

       COTI-2

       最初由制藥公司Critical Outcome Technologies發(fā)現(xiàn)的第三代縮氨基硫脲類藥物，可恢復錯誤折疊的p53蛋白(R175H，R273H)野生活性。COTI-2同樣也是PI3K / AKT / mTOR信號通路的負向調節(jié)劑。近期研究表明，不管是否含有p53突變，在體內外的模型中COTI-1都可以降低多種腫瘤細胞的增殖，因而其同樣可能作用于PI3K / AKT / mTOR等信號通路。目前該化合物已經進入一期臨床研究中(NCT02433626)，用于治療晚期或復發(fā)性婦科惡性腫瘤。

       PRIMA-1

       PRIMA-1是一種突變型p53復活劑，可恢復p53突變型甲狀腺癌細胞對組蛋白甲基化抑制劑3-Deazaneplanocin A的敏感性，并通過結合于核心DNA結合結構域而誘導細胞凋亡。該化合物在體內轉化后會結合于突變型p53分子的巰基上，從而使整個蛋白恢復野生構象，而重新具有抑癌活性。

       PRIMA-1Met(APR-246)

       在藥物優(yōu)化篩選過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)PRIMA-1甲基化形式的類似物，PRIMA-1Met (APR-246)具有更強的藥效及更低的細胞**。APR-246通過激活caspase-3，上調促凋亡蛋白Bax及Noxa等的表達量而誘導腫瘤細胞的凋亡。除在體外實驗模型中表現(xiàn)出色外，APR-246還同傳統(tǒng)的化療藥物在某些癌癥中存在較強的協(xié)同效應。針對APR-246的不同適應癥已經進入了不同的臨床試驗階段。在一項針對攜帶有p53突變的血液系統(tǒng)惡性腫瘤及前列腺癌患者的Ⅰ/Ⅱa期臨床研究中，APR-246在療效及安全性上均表現(xiàn)出色。而另一項Ⅰb/Ⅱ臨床試驗正在開展中(NCT02098343)，用以評估APR-246同卡鉑聯(lián)用針對復發(fā)性高等級卵巢癌患者的療效，該患者群體中約95%攜帶有p53基因的突變。

       誘導突變型p53降解策略

       Hsp90及HDAC抑制劑

       在人類所患癌癥中，突變型p53分子往往要比野生型p53更加穩(wěn)定，原因在于HDAC6 / Hsp90組成的分子伴侶復合體與突變型p53間存在相互作用，從而阻止了突變型p53蛋白的泛素化降解。因此，理論上通過HDAC抑制劑或者Hsp90抑制劑來破壞HDAC6 / Hsp90組成的分子伴侶復合體，將會誘導p53突變體的降解。已發(fā)表的研究結果中，Hsp90抑制劑(如17-AAG及Ganetespib)及HDAC抑制劑(如vorinostat)可以促進p53突變體進入蛋白酶體依賴性的降解過程，并且這些抑制劑已經進入了不同的臨床試驗階段。Hsp90抑制劑ganetespib針對非小細胞肺癌開展了三期臨床研究，但由于療效不佳，該項目終止于第一次中期分析階段。盡管如此，ganetespib針對其他諸如AML，卵巢癌及乳腺癌等適應癥的研究正處于一期及二期臨床階段。

       他汀類藥物

       他汀類藥物通常用于降低血液中膽固醇水平，從而治療或預防心血管疾病的發(fā)生。在一項針對能夠降解突變型p53化學分子庫的篩選研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)他汀類化合物可誘導攜帶有構象或者折疊錯誤的p53蛋白(V157F，R172H，R175H，Y220C，R248W，R273H及R280K)的降解。他汀類藥物介導的HMG-CoA活性抑制及p53分子的降解效應對攜帶有突變型p53的腫瘤細胞具有高度特異性，該效應在表達有野生型p53的腫瘤細胞中較弱。另外，他汀類藥物還同諸如阿霉素的化療藥物間存在正協(xié)同作用，并且該現(xiàn)象指發(fā)生于攜帶有p53突變的腫瘤細胞中。因此，采用他汀類藥物對甲戊二羥酸途徑進行抑制也代表了靶向于腫瘤細胞中突變型p53分子的一類新型有效的藥物開發(fā)策略。

       Gambogic acid

       中文名藤黃酸，來源于藤黃科植物藤黃樹分泌的干燥樹脂，可以上調野生型p53的表達量從而誘導細胞凋亡的產生。藤黃酸還可以在轉錄后水平下調突變型p53在細胞內的濃度，作用機理為通過CHIP泛素連接酶對不同的p53突變體進行泛素化及隨后的蛋白酶體依賴性降解過程。另外，有研究表明在表達p53R280K及p53S241F的腫瘤細胞系中，藤黃酸還可通過細胞自噬過程誘導p53突變體的降解。

       YK-3-237

       該化合物在三陰性乳腺癌中可以誘導突變型p53的降解，其作用機理為通過活化蛋白質去乙?；窼IRT1來降低不同p53突變體(V157F，M237I/R249S，R273H及R280K)的乙?；潭?。p53突變體的去乙酰化會降低蛋白穩(wěn)定性，上調p53下游靶基因如PUMA和NOXA等的表達。在攜帶有p53突變的三陰性乳腺癌中，YK-3-237更傾向于通過誘導細胞周期阻滯及PARP依賴性的細胞凋亡來抑制腫瘤細胞增殖。盡管如此，該化合物在腫瘤異源移植模型中的效果仍有待確認。

       Capsaicin

       辣椒素，又名辣椒堿，即反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，是辣椒屬植物紅辣椒的活性成分。它對包括人類在內的哺乳動物都有刺激性并可在口腔中產生灼燒感。Capsaicin是一種TRPV1激動劑，作用HEK293細胞，EC50 為0.29±0.05 μM。近期的一項研究表明，capsaicin可在膠質母細胞瘤及乳腺癌細胞系中誘導p53突變體蛋白(R175H，R273H)的降解。Capsaicin處理后，細胞重新具有野生型p53分子的活力，諸如PUMA及Bax表達量的上調及誘導腫瘤細胞死亡現(xiàn)象的發(fā)生等。令人感興趣的是，capsaicin同樣會降低MDR1 (multidrug resistance gene)基因的表達水平，因而可以使得腫瘤細胞重新對諸如順鉑在內的化療藥物變得敏感。Capsaicin誘導突變型p53講解的分子機理，仍有待進一步探索。

       參考文獻：

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