抗癌药研发为何难新研究发现了一个大问题

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计算显现，97%的癌症药物与其对应适应症的临床试验终究都没能被FDA同意上市[1]。面临如此高的失利率，人们不由要问，到底是哪里出了问题？

撰文 | 王承志

责编 | 陈晓雪

冷泉港试验室的研讨人员在研讨一种乳腺癌细胞时，发现一个古怪现象。之前的研讨显现这种癌细胞的增殖是因为一种 MELK 的蛋白过度表达引起的，但研讨人员在运用 CRISPR 基因修改技能敲除了编码该蛋白的基因后，癌细胞的成长竟然没有遭到任何影响。

更难以想象的是，之前以为靶向 MELK 的药物仍然能很好地按捺 MELK 敲除的癌细胞成长，哪怕药物应该针对的靶点现已不存在了。

研讨人员觉得应该看看其他靶点是否也存在这个问题。由此，他们展开了一项体系研讨，并在最近宣告解开了一批癌症药物研制失利的谜底：一种用来下降蛋白表达的试验办法的高脱靶率，在很大程度上影响了科学家对立癌靶点的判别。

这一研讨宣布了9月12日上线的《科学-转化医学》（Science Translational Medicine）杂志。

01

什么是药物靶点？

这儿，需求先解说一下靶点的概念。靶点是咱们了解本研讨的要害。

前期的癌症药物大都为细胞毒性药物，尤其是影响细胞割裂的药物。它们抗癌的原理是癌细胞一般具有比正常细胞更快的割裂速度，因而这些药物对癌细胞的毒性更大。但这类药物对正常细胞毒性也很大，副作用十分显着。

跟着研讨的深化，人们逐步了解到不同的癌症是由不同的基因骤变所导致，其不正常的生物学特性也是因为不同的细胞通路被反常激活或按捺。经过规划小分子药物来特异性地影响这些通路中要害的蛋白（一般是酶），能够精准地杀死或按捺癌细胞，把药物对正常细胞的影响大大下降。这便是一般所说的靶向药物，它们所针对的要害蛋白被称为药物靶点。

靶向药物大大增加了人类对立癌症的武器库，《我不是药神》电影中医治缓慢髓细胞白血病的药物原型格列卫便是一种按捺酪氨酸激酶靶点的靶向药。

好了，接下来能够进入咱们要介绍的论文了。

02

建在“不可靠”基础上的药物研制？

冷泉港的研讨人员选取了10种不同的靶向药物。这些药物都在之前的研讨中被以为按捺了特定肿瘤靶点，并且都有报导这些靶点被按捺后足以阻止癌细胞的成长。

这10种药物中，有7种现已进入临床试验，而其他3种也进入临床前开发阶段。这些药物针对的靶点包含 CASP3，HDAC6， MAPK14，PAK4，PBK 以及 PIM1。

为了验证这些靶点的确影响癌细胞成长，研讨人员在这些靶点起作用的细胞系中运用 CRISPR-Cas9 基因修改技能敲除了相应靶点的基因。可是就像 MELK 相同，一切这些靶点敲除了今后，癌细胞的成长都没遭到明显的影响。

即便一切测验的靶点都刚好碰到不起作用的细胞系或许性很小，研讨人员仍是扩展了测验规模。例如，HDAC6 被报导关于 ARID1A 骤变的卵巢癌细胞成长是有必要的，研讨人员在4种不同的 ARID1A 骤变卵巢癌细胞（A2780，OVK18，OVTOKO，和TOV-21G）中敲除了 HDAC6，但卵巢癌细胞的成长没有遭到任何影响。

相似地，PIM1 被报导在三阴乳腺癌中其重要作用，而研讨人员在7种三阴乳腺癌细胞中敲除了 PIM1，都没有发现明显影响。而作为对照，已有成功药物上市的靶点，如 MEK1，在A375黑色素瘤细胞系中敲除则明显影响了细胞的成长，证明了研讨办法的可靠性。

这么多的癌症靶点敲除后都没有影响，研讨人员意识到，挑选靶点的规模能够扩展。

接下来，他们在485种不同的癌细胞中进行了 CRISPR 的全基因组规模大规模挑选，成果和之前的数据符合。一些已知的重要靶点，如 AuroraB，BRAF 和 PIK3A 等，总是能够在相应的细胞系中被挑选到。而之前细胞系测验中不起作用的几个靶点，在大规模挑选中也相同不起作用。

许多靶点除了自身的抑癌功用，还能与其他抗癌药物协同作用。例如，HDAC6 能够对微管蛋白去乙酰化，按捺该酶使癌细胞对靶向微管的药物愈加灵敏。而现在有两个临床试验正在测验 HDAC6 按捺剂与紫杉醇（一种常用的抗癌药，作用机制为搅扰细胞割裂时微管的正常功用）联合运用的作用。研讨人员测验了 HDAC6敲除的癌细胞系，发现 HDAC6 的缺失并不能使细胞对紫杉醇以及其它4种抗癌药物更灵敏。作者测验了其它现在在临床试验的靶点，如 MAPK14，得到的成果也相似。这些试验阐明，许多经过增强其他抗癌药，然后 “曲线救国” 的或许性也被否定了。

这些成果无疑阐明，之前的许多抗癌靶点研讨定论是不可靠的。而建立在不可靠基础上的药物开发，失利率居高不下也能够了解了。

03

RNAi试验是元凶巨恶？

假如说某一项研讨的定论不可靠，偶尔要素或许性比较大。可是假如同类型的研讨不可靠性份额都很高，则或许是试验办法的体系性问题。

研讨人员仔细分析了这类之前研讨挑选有用，但敲除后相应靶蛋白却没有影响的靶点，发现它们之前的定论都来自于RNAi试验。

RNAi 是一种用小分子 RNA 来下降蛋白表达的试验办法，比较基因敲除，这种办法试验简略且本钱较低，在 CRISPR 体系老练之前，是大规模基因组挑选的干流办法。虽然有许多长处，但这种办法有个很大的缺点，即脱靶效应比较严重。同一个小分子 RNA 在细胞里，或许一起按捺多种和其序列相似的基因表达。

为了验证 RNAi 是否有很高份额形成靶点误读，研讨人员选取了一些之前研讨中发现的靶点，并运用相同的 RNAi 分子重复了前人的试验。

例如，曾经的陈述发现，PAK4 的 RNAi 分子在 HCT116 结肠癌细胞中按捺癌细胞成长，PIM1 在 MDA-MB-231 乳腺癌细胞中按捺肿瘤细胞成长。经过验证，这些 RNA 分子的确能按捺癌细胞成长。可是，经过靶点的 CRISPR 敲除，研讨人员发现，这些RNAi靶点敲除的细胞, 和没有敲除的细胞相同，成长被相应 RNAi 分子所按捺。这确证无误地标明，RNAi 试验的高脱靶率，在很大程度上影响了科学家对立癌靶点的判别。

最终，研讨人员选取了一种现在正在临床前研制阶段的药物 OTS964，做进一步的研讨。该药物在针对 PBK（TOPK）靶点的挑选中被发现。相同，在运用 CRISPR 敲除 PBK 的癌细胞中，该药物仍然能很好地按捺癌细胞成长。这阐明这个化合物还有其它靶点。

经过高浓度 OTS964 诱导癌细胞发作耐药骤变，研讨人员运用全外显子组测序发现 OTS964 的真实靶点不是之前以为的 PBK，而是一种细胞周期激酶 CDK11。一起，研讨者发现许多癌细胞的增殖都依赖于 CDK11,这也解说了 OTS964 能够在 PBK 敲除的癌细胞中对癌细胞发生按捺。

研讨的通讯作者 Jason Sheltzer 博士在冷泉港新闻发布会上表明： “许多抗癌药物在人体试验时很不幸地不起作用。假如在这些药物进入临床试验前，惯例地获取和咱们的试验相似的依据，咱们或许能够更好地将患者分配到最或许收益的试验中。有了这些常识，我信任咱们能更好地饯别精准医学的许诺。”

04

时刻会给出答案

但也有学者对这项研讨提出了不同的定见。美国埃默里大学医学院人类遗传学系教授金鹏以为，作者过度解读了他们的成果。 “ RNAi 试验或许是第一个用来发现这些药物靶点的技能，但必定不是最终用来决议药物走向临床试验的技能。任何临床试验都需求很多的前期试验才干被FDA同意，只靠RNAi 试验是不或许的。这儿必定有其他要素，不是RNAi 的成果就能悉数解说的。”

金鹏一起指出，癌细胞基因组出了名的不稳定，因而作者运用的细胞系或许有一些问题。 “这项研讨一切的定论都来自体外细胞试验（in vitro），他们应该用活体细胞（ex vivo）来验证他们不同寻常的定论。”

“其他，作者以为 CRISPR 技能能够发生布景更洁净，更好的敲除细胞系。但CRISPR 也存在脱靶和其它咱们现在还不知道的问题。就像 RNAi 相同，跟着时刻的推移，人们也逐步意识到 RNAi 不同的问题，但至少它仍是一个不错的试验体系。”

“时刻会给出答案。” 金鹏说。

参考文献：

1. Wong C H, Siah K W, Lo A W.Estimation of clinical trial success rates and related parameters[J].Biostatistics, 2019, 20(2): 273-286.

2. Lin et al., Sci. Transl. Med.11, eaaw8412 (2019)