Nature重磅 | 誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡新技術(shù)，或?qū)Χ鄶?shù)癌癥有效！

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癌細(xì)胞獲得基因突變后，會(huì)對(duì)數(shù)千個(gè)基因的表達(dá)進(jìn)行重新編程，從而促進(jìn)細(xì)胞快速生長，并阻斷正常的細(xì)胞凋亡途徑。盡管細(xì)胞凋亡被阻礙，但該通路本身并未消失。那么，如果我們能重新打開癌細(xì)胞凋亡通路的開關(guān)，是不是就可以借此對(duì)抗癌癥呢？

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以這個(gè)疑問為出發(fā)點(diǎn)，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家對(duì)促癌蛋白BCL6進(jìn)行了深入研究，最終找到了一種能夠誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的方法。他們發(fā)現(xiàn)一種名為轉(zhuǎn)錄/表觀遺傳 CIP（TCIP）的新型分子，能夠調(diào)控癌細(xì)胞內(nèi)的癌癥生長基因表達(dá)，從而激活細(xì)胞凋亡途徑。這種方法可能對(duì)大多數(shù)的癌癥類型產(chǎn)生積極影響。有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的詳細(xì)內(nèi)容已以?Rewiring cancer drivers to activate apoptosis?為題發(fā)表于?Nature?期刊。

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BCL6 是一種轉(zhuǎn)錄因子，可直接抑制編碼細(xì)胞周期抑制因子的基因和參與細(xì)胞凋亡蛋白質(zhì)的基因。然而，在某些類型的 B 細(xì)胞淋巴瘤中，BCL6 的表達(dá)被異常激活或過度表達(dá)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、生存和侵襲。

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傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，促癌轉(zhuǎn)錄因子是無法通過藥物靶向的，那么這項(xiàng)研究是如何將 BCL6 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)錄激活因子的呢？

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在這項(xiàng)研究中，作者采用了一種稱為?化學(xué)誘導(dǎo)臨近（chemical inducers of proximity, CIP）的技術(shù)。簡單來說，CIP 是一種利用小分子將兩個(gè)蛋白質(zhì)靠近，以實(shí)現(xiàn)特定生物學(xué)效應(yīng)的方法。

一個(gè)經(jīng)典的 CIP 案例是 PROTAC。正如我們所知，蛋白質(zhì)降解的自然過程中包括一步叫做泛素化的階段，這一過程由一個(gè)適配蛋白介導(dǎo)，適配蛋白同時(shí)與目標(biāo)蛋白和催化泛素化的酶結(jié)合，將它們緊密靠近。這種交互過程已被用于設(shè)計(jì)被稱為 PROTAC 的小分子藥物，這些藥物模仿適配蛋白的功能，使得特定蛋白質(zhì)被有針對(duì)性地降解，以實(shí)現(xiàn)治療效果。

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與 PROTAC 類似，在這項(xiàng)研究中，科研人員合成了一種?雙頭分子，其中一端與 BCL6 的結(jié)合目標(biāo)結(jié)合，另一端與轉(zhuǎn)錄激活因子 BRD4 結(jié)合。這一創(chuàng)新性的化合物形成了一個(gè)?三元復(fù)合物，與 BRD4 和 BCL6 一同作用，使得 BRD4 能夠激活被 BCL6 沉默的基因。科學(xué)家們將這一化合物命名為 TCIP（Transcriptional/Epigenetic Chemical Inducer of Proximity）。

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▲TCIP分子的設(shè)計(jì)

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新型抗癌藥物——TCIP1

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接下來，研究團(tuán)隊(duì)選擇了TCIP中功能最強(qiáng)的分子——TCIP1，并將其應(yīng)用于彌漫性大 B 細(xì)胞淋巴瘤（DLBCL）的治療。
在實(shí)驗(yàn)中，TCIP1 分子表現(xiàn)出快速、有效地殺傷 DLBCL 細(xì)胞的能力，包括對(duì)于化療耐藥的 DLBCL 細(xì)胞系 KARPAS422 的殺傷作用。在 KARPAS422 細(xì)胞系中，TCIP1 分子的半數(shù)有效濃度（EC50）為 1.3 nM，僅在 72 小時(shí)內(nèi)即可使 50% 的腫瘤細(xì)胞死亡。

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▲TCIP1有效地殺死表達(dá)BCL6的癌細(xì)胞

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這是由于 TCIP1 能夠與 BCL6 的 BTB 結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而抑制其與核受體共抑制因子（NCOR）、BCL6 共抑制因子（BCOR）以及視黃酸和甲狀腺激素受體的沉默介導(dǎo)因子（SMRT）的相互作用。這一作用使得一系列 BCL6 的靶基因能夠表達(dá)，包括與促進(jìn)凋亡、細(xì)胞周期阻滯以及 DNA 損傷應(yīng)答有關(guān)的基因，如 TP53。通過這種方式，轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)被重新構(gòu)建，進(jìn)而激活了細(xì)胞凋亡途徑，從而有效地抑制了癌細(xì)胞的增殖、生存、侵襲和轉(zhuǎn)移。

此外，其他表達(dá) BCL6 的 DLBCL 細(xì)胞系同樣能夠被 TCIP1 分子迅速、有效地消滅。與此對(duì)比，僅使用 BRD4 或 BCL6 抑制劑（JQ1或BI3812）的細(xì)胞殺傷效果較弱，這表明 TCIP1 分子的選擇性殺傷效應(yīng)不僅僅是將兩種抑制劑合并到細(xì)胞內(nèi)的簡單疊加。

與此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還合成了負(fù)對(duì)照化合物 Neg1 和 Neg2，以驗(yàn)證 TCIP1 分子的特異性作用。結(jié)果顯示，這兩種化合物與 BRD4 或 BCL6 的結(jié)合能力均受到削弱，因此無法有效地殺傷 DLBCL 細(xì)胞。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果強(qiáng)有力地證明了 TCIP1 分子的選擇性殺傷作用，并且?其作用機(jī)制需要 BRD4、BCL6 和 TCIP1 三者的三元復(fù)合物的共同參與。

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▲TCIP1通過誘導(dǎo)三元復(fù)合物形成發(fā)揮功能

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此外，通過實(shí)驗(yàn)觀察，科研人員發(fā)現(xiàn) TCIP1 分子誘導(dǎo) DLBCL 細(xì)胞的凋亡不僅限于特定細(xì)胞周期階段，而是在?整個(gè)細(xì)胞周期中均可發(fā)生。他們還鑒定了參與 TCIP1 分子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的直接靶標(biāo)基因。
通過向 KARPAS422 細(xì)胞中添加 10 nM 的 TCIP1 分子，隨后分別在不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行 RNA 測序，科研人員?鑒定了大約 140 個(gè)被 TCIP1 分子誘導(dǎo)的基因，其中包括 BCL6 抑制的靶標(biāo)基因，如 BCL2L11、BIM、PMAIP1、FOXO3 和 BCL6 等。并且，TCIP1 還下調(diào)了 MYC（編碼轉(zhuǎn)錄因子的促腫瘤基因）及其多個(gè)轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)的表達(dá)。這些結(jié)果表明，TCIP1 分子能夠直接調(diào)節(jié)多個(gè)基因的表達(dá)，從而影響細(xì)胞的生長和凋亡。

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▲TCIP1在激活促凋亡基因的同時(shí)抑制MYC及其靶點(diǎn)

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總結(jié)

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綜上，該研究介紹了一種新的治療癌癥的策略，即利用TCIP分子來激活細(xì)胞死亡途徑，從而抑制癌細(xì)胞的增殖和生存。研究人員設(shè)計(jì)了一種雙頭分子化合物TCIP1，其中一個(gè)結(jié)合BCL6的分子與另一個(gè)結(jié)合BRD4的分子相連。這種化合物形成了一個(gè)復(fù)合物，與基因組中BCL6結(jié)合位點(diǎn)上的BRD4和BCL6一起作用，迅速激活轉(zhuǎn)錄延伸和相關(guān)靶向基因的表達(dá)。通過這種方式，TCIP1可以殺死表達(dá)BCL6的DLBCL細(xì)胞。

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作者還討論了TCIP策略的普適性，認(rèn)為該策略除了治療DLBCL外，還可以用于治療多種表達(dá)BCL6的腫瘤?？傊?，該研究為開發(fā)新的癌癥治療策略提供了新思路和方法。

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參考資料：

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