很多人可能無法想象腫瘤和胚胎之間的相似之處,實際上,癌細胞和胚胎細胞都是快速分裂中的未完全分化細胞。當然,胚胎細胞的快速分化是正常的發育過程。而癌細胞則是組織細胞被不正常地“逆分化“到了更原始的狀態,並進入了快速生長的狀態。
從快速分裂的未分化細胞到緩慢生長的分化細胞,細胞中的 DNA 序列並沒有發生變化,在這個過程中表觀遺傳學起了很大的作用。表觀遺傳學研究的是那些對 DNA 進行修飾的蛋白,修飾的過程主要是對特定的堿基進行甲基化,就相當於給基因打上了記號。
表觀遺傳學中其中一個很重要的蛋白複合物是 PRC2,在胚胎細胞中,PRC2 非常活躍,它可以抑製數千個基因的表達,使細胞處於原始的未分化狀態。而隨著人的成長,PRC2 逐漸進入了沉默狀態,不再發揮作用。但是,研究發現,在包括 B 細胞淋巴瘤在內的某些腫瘤中,PRC2 被重新激活,激活了的 PRC2 使癌細胞進入了快速分裂生長的狀態。
最近,來自諾華(Novartis)中國生物醫學研究中心的科學家們找到了一種方法,通過小分子藥物結合 PRC2 複合物中的一個蛋白 EED,可以有效地抑製 PRC2 的活性。這個方法小鼠的 B 細胞淋巴瘤模型中展示了良好的效果,這項研究被發表在了《自然》雜誌子刊《Nature Chemical Biology》上。
全球各地的多個實驗室都曾試圖尋找抑製 PRC2 活性的藥物,不過收獲甚微。諾華的團隊采取了一種不同的策略,他們並沒有試圖直接抑製 PRC2 的活性位點,而是通過高通量篩選來尋找那些不直接結合 PRC2 的活性位點,但是能夠抑製 PRC2 活性的小分子。在找到這樣的一個分子之後,再通過化學生物學的方法來鑒定這個小分子在 PRC2 複合物上的結合部位,並對這個分子加以改進成為候選藥物。
在研究過程中,諾華的團隊發現,PRC2 在對 DNA 進行修飾之前,需要先通過與一個 DNA 包裝蛋白結合來確定修飾的位置。初步篩選出來的化合物中就有一個阻止了 PRC2 複合物中的 EED 蛋白與 DNA 包裝蛋白的結合。進一步的結構生物學實驗發現,這個化合物可以改變整個 PRC2 複合物的結構,從而使其失活。這個化合物在小鼠的 B 細胞淋巴瘤模型中恢複了數百個基因的正常表達,並使腫瘤出現萎縮。
這項研究的通訊作者、諾華中國生物醫學中心主管李恩博士表示:“我們的這個化合物對癌細胞基因組進行了重編程,改變了許多基因的表達量,抑製了癌細胞生長。我們是為數不多的幾個開發逆轉癌細胞中不正常基因表達的藥物的公司之一,這是治療癌症的一種潛在的新方法。”
基於這項研究,諾華的科學家們繼續開發了一個優化後的候選藥物 MAK683,這個藥物目前正在針對彌漫大 B 細胞淋巴瘤、鼻咽癌等多種癌症的 1 期臨床試驗中。我們希望這些試驗順利進行,早日為癌症患者帶來新藥。