蛋白酶体抑制剂——冉冉升起的一颗新星

蛋白酶体抑制剂——冉冉升起的一颗新星

自动滚屏（右键暂停） 26s蛋白酶体是一个2-MDa的多亚基蛋白酶，能降解大多数的细胞质，内质网和核蛋白（1）。了解最清楚的靶蛋白降解机制就是关于结合泛素而被降解，泛素是一种8-kDa蛋白。

26s蛋白酶体是由20s的核心蛋白与19s的调控复合物组成。19s的伴侣蛋白能将泛素标记的蛋白底物展开，并送进20s的柱型核心中，在柱型核心内有三对蛋白水解活性位点。这三对位点的命名分别对应其糜蛋白酶，胰蛋白酶和半胱天冬酶的裂解特异性的相似度。对出芽酵母突变体的研究从根本上提示了这三对位点的不同作用，而糜蛋白酶样活性位点对于正常生长是最重要的。

小分子蛋白酶体抑制剂通常是通过其COOH端的反应基团利用蛋白酶体亚基独特的催化机理来实现其特异性的类肽物。例如：经常使用到的研究试剂MG-132（Z-Leu-Leu-Leu-al）是一种肽醛，它可以可逆性抑制蛋白酶体的糜蛋白酶位点，在高浓度时也能抑制溶酶体的自溶酵素。

抑制剂的其他种类可以对蛋白酶体抑制达到更高的特异性和药效，例如肽硼酸盐（peptideboronates），乳胞素和epoxomcin，故已经作为药物研发选择。

第一个进入临床的产品是英国剑桥的千年制药公司（MillenniumPharmaceuticas）的二肽硼酸盐类药物硼替佐米（bortezomib）。这是一种缓慢作用于糜蛋白酶位点的可逆抑制剂。千年公司的DavidSchenkein发起了“定位于泛素-蛋白酶体系统的临床及临床前研究”这个专题会议。AlfredGoldberg（哈佛医学院，细胞生物学院）主持会议，并在会上介绍了硼替佐米的发现过程。

在人多发性骨髓瘤的小鼠移植模型中进行的硼体佐米临床前实验显示，硼体佐米对IκB-α降解具有明显的抑制作用。有证据显示硼体佐米可抑制相关固有耐药性，抑制骨髓基质黏附分子的表达，抑制骨髓环境内多发性骨髓瘤生长需要的众多细胞因子的分泌和表达。

（最近的研究表明众多因子参与硼替佐米疗效的产生），2期试验对复发性难治性多发性骨髓瘤导致的持久的应答和临床收益促使FDA批准了硼替佐米的使用，随后它应用于复发性多发性骨髓瘤的3期试验表明与传统疗法相比，其能延长至疾病进展时间。

抑制分离自病人体内的骨髓瘤细胞的生长较抑制正常外周血单核细胞的药物浓度要低170倍。在临床上硼替佐米对正常细胞的不敏感性也体现了出来；

最大耐受剂量实验表明患者经历轻微毒性反应（与标准化疗相比）的剂量即可抑制糜蛋白酶样活性位点的80%。这样的低毒性一直使研究这一领域的许多科学家感到吃惊，而且硼替佐米能在所有细胞的泛素蛋白酶体系统中都能起到重要作用，包括清除错误折叠的蛋白和聚集蛋白，降解不稳定蛋白（其功能为促凋亡调节子，细胞周期调节子，转录因子）。例如：在美国癌症研究协会上，Goldberg就曾讨论过一个可能的解释；他的研究团队提出选择性的抑制糜蛋白酶位点就像硼替佐米治疗组患者中看到的那样，能导致体外模型底物分解减少小于50%，并且对培养细胞中的所有蛋白的降解几乎没有影响（参考资料3）。因此，有限制的蛋白降解抑制也就能解释硼替佐米对非肿瘤细胞的低毒力作用。

新的临床研究和第二代药物 会上OwenO’Connor,KennethAnderson,Schenkein谈到临床上的新趋势是检测硼替佐米在其他癌症上的效能。例如：2期试验主要是研究难治性惰性和侵袭性B细胞淋巴瘤，套细胞瘤，总存活期极为不佳的非霍奇金淋巴瘤都出现了阳性结果。

复发性白血病的早期研究也显示出了应用前景。 在会议期间，有报告指出联合药物治疗在新的硼替佐米试验中起到了重要作用。重要的是这些药物联合使用后能致敏或克服对DNA损伤药物产生的耐药性（Schenkein）；与Hsp90抑制剂17-AAG联合使用硼替佐米甚至对那些硼替佐米难治性的多发性骨髓瘤病人起到了治疗作用（Anderson）。

Lenalidomide（一种沙利多胺类似物）是另一种对复发性难治性多发性骨髓瘤有效果的新药，推测其是作用于另外的靶位上。与以前观察到的一样，Lenalidomide和硼替佐米在组织培养实验中能促进细胞凋亡，多发性骨髓瘤一期临床实验表明这些药物在活性剂量时联合使用到目前为止呈现出很有前景的活性（Schenkein）。因为联合治疗的药物选择很大程度上是一个经验治疗的过程，硼替佐米杰出的效果会继续进行调查研究，以期对这一临床实践建立一个科学的基础。 对包括结肠癌在内的实体瘤的研究未表现出前景，原因不明。然而，在小细胞肺癌病人亚组中呈现了一些的早期活性迹象（Schenkein）。会后，将讨论一些最近的数据，是关于硼替佐米结合内质网应激介导的凋亡，或与沉积体抑制联合使用对胰腺癌有疗效。

一些晚期多发性骨髓瘤病人导致了外周神经病变从而阻碍了这类新药的研发（6），至少在某种程度上，是由于此类的不良条件。

令人高兴的是在一期临床研究中这个副作用可通过Lenalidomide和硼替佐米联合使用而克服（SchenkeinandAnderson）。多发性骨髓瘤导致的神经病变是蛋白酶体抑制导致的，还是其他因素造成的呢？这个问题一直没有答案。一些小型公司将注意力集中在后者上，他们致力于新型抗蛋白酶体的药物开发。

会上讲到两种处于临床前研究的新药，Anderson介绍了salinosporamideA（NPI-0052；尼罗斯制药，圣地亚哥）不同于硼替佐米，它是口服药物，是一种自然提取物，类似于乳胞素，能够不可逆的作用于这三个位点（7，8）。但是NPI-0052并不作用于其它蛋白酶，这可能归因于其针对蛋白酶体独特催化活性的化学特异性。

FrancescoParlati介绍了PR-171（proteolix，旧金山南部）。它是一种合成的能够不可逆的作用于糜蛋白酶位点的抑制剂，来源于环氧霉素。是已知的选择性最强的蛋白酶体抑制剂。耐受硼替佐米和其它疗法的多发性骨髓瘤细胞，NPI-0052和PR-171都能导致其凋亡，在动物模型实验上也有较好的效果。

对这两种药物成为研究性新药的申请都已经成功备案，正在进行多发性骨髓瘤的早期临床试验。这些药物联合使用不论其最终是否优于硼替佐米疗法，它们都可以作为一种新方法来研究三个蛋白水解位点的抑制程度，可逆性及全蛋白的降解是如何导致临床应答和毒性的。 会议上讨论的另一个主要方向是蛋白酶体抑制的哪些下游反应导致了应答。如果能回答这个问题，那么就能够解释为什么癌细胞对这些化合物敏感。就能在这些反应通路中寻找到潜在的新治疗位点，或者识别这些途径中药物应答和耐药性标志。

Anderson出示的实验数据表明硼替佐米和NPI-0052是通过不同的途径导致的细胞凋亡。

NPI-0052主要是作用于半胱天冬酶-8（caspase-8）。这些不同之处可以看作是药物作用于这三个蛋白水解位点可产生不同的影响。这与Goldberg观察的一致，模型底物的降解可以被每个蛋白水解位点的选择性抑制而不同影响。

前景 尽管迄今为止ups在细胞生物学中的特异性和它在疾病中的作用尚不完全清楚，但通过干预蛋白降解的治疗途径仍然是有效的，反映了这一领域的迅速发展。

蛋白酶体抑制剂在临床上的成功不仅给病人以希望，它更提出了一种观念，通过调整泛素通路能达到治疗的效果。

药物研究发现已经向抑制E3连接酶引起的底物泛素化及DUBs（去泛素化酶）催化的逆反应方面发展。

会议期间，大家明白研究的重点是辨别并证实，在数以百计的E3s或DUBs中存在的新靶点。进一步弄清它们的反应机制和底物特异性。针对这些混合物筛选并设计小分子抑制剂。

鉴于基础和应用研究中对UPS领域的活性的开发，我们有理由期待，就像几十年前的蛋白激酶一样，或者更为激动人心的时刻就要到来——药物研发定位于蛋白降解。