Nature系列重磅综述|靶向p53蛋白药物打破“不可成药”魔咒？

TP53是一种抑癌基因，被称为“基因组的守护者”，定位于人类染色体17p13.1,共编码393个氨基酸，是细胞生长周期中的调节因子, 与细胞周期调控、DNA 修复、细胞分化、细胞凋亡等途径有关。p53蛋白是由TP53基因编码的一个53kDa的蛋白，大多数恶性肿瘤中存在P53肿瘤抑制蛋白失活，因此p53蛋白是开发抗肿瘤药物的极具吸引力的靶点。然而，到目前为止，美国或欧洲还没有基于p53的治疗药物获批。如果目前开展的临床试验证明任何化合物有治疗效果，那么很可能会打破p53蛋白“不可成药”的魔咒，开创癌症治疗的新时代。

2022年10月10日，以色列最好的科学研究所——魏茨曼科学研究所的Moshe Oren教授在Nat Rev Drug Discov上发表了一篇名为Drugging p53 in cancer: one protein, many targets的综述文章，系统评估了靶向p53蛋白功能失活用于癌症治疗所做的尝试和努力，并讨论了临床开发过程中遇到的挑战。

  

诱人的癌症治疗靶标——p53

p53作为一个强大的肿瘤抑制基因，其主要作用是“纠错”。通过多种方式抑制肿瘤生长。作为一种转录因子，p53调节靶基因的表达，这些基因可促进细胞周期停滞、凋亡、DNA 修复等。

此外，p53还可以通过转录非依赖机制抑制增殖。p53 几乎会影响所有细胞器，包括线粒体、溶酶体、内质网等。TP53基因突变，往往导致p53蛋白功能或数量的缺失，存在TP53突变的细胞增殖过程错误百出，大量的异常基因突变无法消除。

  ▲野生型p53的抑制肿瘤作用和突变型p53的致癌作用

癌症相关的TP53突变主要是错义突变，导致单个氨基酸改变。突变型p53不仅失去抑制肿瘤活性，还通过获得新的功能活性进一步促进癌症发生。此外，野生型p53和突变型p53还可以调节肿瘤微环境（TME）。例如，p53可以通过控制外泌体携带的microRNA的组成和分泌细胞因子，抑制肿瘤进展，从而维持肿瘤分化状态和抑制中性粒细胞浸润。相反，突变型可通过调节外泌体含量促进肿瘤进展，巨噬细胞极化为M2状态，产生促进肿瘤的微环境。

小分子疗法

靶向TP53错义突变

TP53错义突变在癌症中尤为常见，约占所有TP53突变的70%。由此产生的结构或构象突变体被视为小分子的潜在靶点，可以恢复突变型p53的正确折叠和功能。CP31398，由辉瑞公司通过合成化合物库筛选确定，可恢复p53的转录活性，减少体内肿瘤生长。

靶向野生型P53

MDM2和MDM4抑制剂。几乎所有癌细胞中均存在MDM2-p53通路的异常，包括p53突变和MDM2过表达，导致p53抑癌活性丧失。MDM2基因扩增或其他原因引起的MDM2过表达被认为是抑制野生型p53的主要机制之一，与不良的治疗响应和临床预后有关。

MDM2抑制剂通过阻断MDM2-p53相互作用，有效抑制MDM2介导的p53泛素化和降解，最终导致含有野生型p53的肿瘤细胞中p53的增加和激活，而在p53缺失或突变的肿瘤细胞中则没有这种作用。

尽管MDM2抑制剂是一种有吸引力的策略，MDM2抑制剂仍存在两个主要的临床挑战，获得性耐药和对正常组织的毒性。p53不是癌症特异性靶标，几乎在所有正常组织中均有表达。MDM2抑制剂不仅能激活癌细胞中的p53，还能激活正常细胞和组织中的p53，可能会对脾脏、骨髓、小肠等产生副作用。如何克服获得性耐药，有如下策略：

（1）将MDM2抑制剂与分子靶向药物或传统化疗药物联合使用；

（2）选择性地将MDM2抑制剂递送到癌细胞。

MDM2相关蛋白MDM4也是p53蛋白重要的负调控因子。MDM4可直接与p53结合并抑制其转录活性。与MDM2一样，MDM4在许多癌症存在扩增，是一个有吸引力的治疗靶点。值得注意的是，血液系统恶性肿瘤大多保留了野生型p53，并伴有MDM2或MDM4表达升高。与MDM2不同，MDM4在白血病干细胞中高表达，使MDM4抑制剂成为白血病治疗特别有前途的化合物。

最近，对MDM4与Nutlin 3a络合物的晶体结构分析揭示了新的分子间相互作用，旨在增强Nutlin 3a与MDM4的结合亲和力。对于合成MDM2和MDM4抑制剂成为可能，可以抑制结直肠癌和肺癌细胞系的生长。未来可开发同时靶向MDM2和MDM4的双靶点抑制剂。

研发MDM2 PROTAC降解剂。靶向蛋白降解技术PROTACs（蛋白水解靶向嵌合体）和分子胶具有催化作用，即使在低剂量下也可发挥作用。PROTAC是一种异双功能分子，分子的一端连接结合靶蛋白的配体，一端连接E3连接酶的配体，中间通过合适的Linker相连。PROTAC可介导致病靶蛋白降解。WB156是一款高效的MDM2-PROTAC，WB156由Nutlin衍生物和CRBN配体来那度胺连接而成（Nutlin是最早被发现可以抑制p53–MDM2相互作用的小分子抑制剂）。MDM2-PROTAC能够有效降解MDM2，激活野生型p53，进而诱导细胞凋亡。但该分子只能在有限数量的白血病细胞系中起作用。

靶向p53截短突变

约10%的TP53突变属于无义突变。因此，人们提出了两种替代方法来激活含有p53截短突变癌细胞中的p53信号通路。第一种方法是基于促进翻译通读的分子，翻译机制绕过RNA终止密码子，产生全长p53蛋白。这些化合物包括氨基糖苷类抗生素，庆大霉素及其衍生物，如G418和新一代合成衍生物NB124。用这些氨基糖苷治疗可挽救完整p53的合成，促进癌细胞凋亡。另一种替代方法是抑制无义介导的mRNA降解（NMD）过程。例如，NMD14靶向SMG7的结构口袋，SMG7是NMD机制的一个关键组成部分。类似的药物，如ataluren，已经进入囊性纤维化的III期临床试验。

靶向突变型p53获得性功能

尽管大多数基于p53的药物开发都寄希望于恢复癌细胞中的野生型p53活性，但也有人试图通过靶向突变型p53，快速降解清除mutp53获得性功能活性。鉴于HSP90热休克蛋白可以减弱mutp53的降解，研究表明，长时间抑制HSP90可以提高携带突变p53表达肿瘤小鼠的存活率。

基于p53的癌症免疫疗法

癌症免疫治疗的空前成功，重新激发了基于p53治疗的兴趣，希望提高免疫系统识别和杀伤失活p53癌细胞的策略。该策略的出发点是，携带TP53错义突变的癌细胞过度表达p53蛋白，希望通过主要组织相容性复合体（MHCs）在其表面呈递更多的p53抗原肽。

值得注意的是突变p53的低效降解实际上可能限制而不是增加p53抗原肽的呈递。

基于p53的基因疗法

研究者们重新燃起了对基因治疗的热情。由于大多数癌细胞的p53信号通路都有缺陷，最直接的药物开发思路就是将野生型p53重返癌细胞。用CRISPR-Cas9碱基编辑处理HCC1954乳腺癌细胞，以将TP53错义突变转化为野生型序列，具有更高的特异性和更少的插入。碱基编辑后，7.6%的细胞中实现了TP53突变重返，只有0.7%的细胞显示出插入缺失。值得注意的是，要实现临床获益，必须在大多数癌细胞中实现成功的转化。CRISPR-Cas9 TP53碱基编辑是否可能成为有效的治疗选择？我们拭目以待。

面临的挑战

挑战1

基于p53的治疗的最大挑战是耐药。如对MDM2抑制剂耐药的一个明显机制是TP53基因的突变，在MDM2抑制剂Nutlin 3a治疗过程中得到证实。其他机制包括抗凋亡基因的激活、对凋亡的抗性和MDM4的上调。

挑战2 

p53药物不太可能单独成药。多个研究在探索联合给药。如BCL-2抑制剂venetoclax与idasanutlin联合，在原发性AML细胞中产生了有希望的效果，克服了对单一治疗的固有抗性，目前该联合给药已进入临床试验（NCT04029688），用于复发/难治性白血病和实体瘤的儿童。另p53激活剂与免疫治疗联合也极具吸引力。

挑战3 

针对p53的药物体内试验主要在小鼠中进行。尽管小鼠模型是药物发现的标准工具，但小鼠和人有许多差异，包括p53、MDM2和MDM4蛋白序列的种间差异，以及p53信号通路的差异，如何绕过种间差异、加速把p53靶向药物推向临床？

挑战4

对P53基本生物学特点的深入理解。尽管筛选方法不断改进，产生了越来越多的p53候选靶向药，但直到给患者服用药物时才发现不可接受的毒性。因此，迫切需要加深对基本生物学的理解，以指导更有效靶向治疗的分子设计。

未来可期

靶向p53的治疗方法开发历经近三十年，导致人们对其成本效益的担忧。然而，基于p53变异在癌症中的核心地位，药物一旦开发成功，有望彻底改变癌症的治疗格局。尽管靶向p53“高风险/高收益”，相关进展逐渐推翻p53“不可成药”的魔咒，但在成为标准治疗方案前，仍有许多工作等待探索。KRAS抑制剂的最新进展鼓舞人心，曾因反复失败，KRAS一度被列为“不可成药”靶点。然而，随着，FDA批准KRAS G12C突变靶向药物，提升了人们对靶向p53治疗的信心和希望。

随着认识的深入，越来越清晰的是，精准的筛选从p53药物治疗中获益的人群至关重要，就像KRAS（G12C）抑制剂对携带其他KRAS突变的患者没有益处一样。因此，精准的患者-药物匹配至关重要。幸运的是，由于p53功能异常在癌症中普遍存在，即便对少数p53病例有治疗效果，也能够给大量患者带来受益。

参考资料

Hassin, O., Oren, M. Drugging p53 in cancer: one protein, many targets. Nat Rev Drug Discov (2022). https:///10.1038/s41573-022-00571-8.