日前，湖北大學閔鑒副教授聯(lián)合美國伊利諾伊大學香檳分校、斯克利普斯研究所科研團隊，首次設計合成了一類雙機制雌激素受體抑制劑(DMERI)，并結(jié)合多種結(jié)構(gòu)生物學研究揭示了一種有效抑制雌激素受體(Estrogen Receptor, ER)活性的全新構(gòu)象模式，為內(nèi)分泌耐藥性乳腺癌藥物研發(fā)提供了新策略。相關(guān)研究8月28日在線發(fā)表于《美國科學院院刊》。

開發(fā)新拮抗機制對抗ER抑制劑耐藥

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，據(jù)世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)Globocan網(wǎng)站的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國乳腺癌預計新增病例約42萬例、死亡病例約12萬例，并呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，嚴重威脅著女性的生命健康。其中大部分乳腺癌患者都屬于激素依賴型。這一類雌激素受體陽性的患者，臨床上均需接受內(nèi)分泌治療。

內(nèi)分泌治療是抑制體內(nèi)雌性激素與癌細胞中雌激素受體結(jié)合的治療方法，所以ER抑制劑是內(nèi)分泌治療的主要藥物。然而在藥物使用中，絕大部分患者容易出現(xiàn)耐藥。

“目前的研究表明，大約三分之一的ER+乳腺癌復發(fā)患者中存在自發(fā)性活躍的ER突變，一旦蛋白出現(xiàn)突變，原有的藥物就失去了治療作用，雌激素會恢復與雌激素受體的結(jié)合，腫瘤細胞又可以得到雌激素的供應，就會重新生長。”閔鑒介紹。

耐藥性的產(chǎn)生會讓癌細胞變成“打不死的小強”，臨床上急需開發(fā)新的有效藥物來對抗耐藥性，拯救患者的生命。

目前，臨床上使用的ER抑制劑藥物主要分為兩類：一類是他莫昔芬及其類似物雷洛昔芬、巴澤多昔芬和拉索福昔芬，這類藥物和雌激素競爭與ER結(jié)合，進而阻礙ER信號介導的轉(zhuǎn)錄激活，被稱為選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑(SERM)。另一類是以氟維司群為代表的選擇性雌激素受體下調(diào)劑(SERD)，通過與癌細胞核內(nèi)的ER相結(jié)合，降低蛋白的穩(wěn)定性，誘導蛋白降解來抑制癌細胞的生長。

“ER配體結(jié)合域由12個螺旋組成，序列上最后一個螺旋h12，像蓋子一樣關(guān)閉了配體結(jié)合口袋的入口。”閔鑒介紹，為了使配體得以進入，第十二螺旋h12必須經(jīng)過空間重組。激動劑如雌二醇(Estradiol, E2)使螺旋12再次關(guān)閉，同時打開了共激活因子識別位點，激活下游的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，這種由激動劑引起的構(gòu)象被稱為“活化構(gòu)象”。

而傳統(tǒng)的ER抑制劑進入后，通過單一的化學側(cè)鏈直接接觸螺旋12，抑制了其正確重排，使其不能關(guān)閉入口，從而阻斷了下游ER信號通路。這種通過直接的空間接觸來干擾螺旋12正確定位，從而發(fā)揮拮抗作用的藥物機制，被藥物化學家稱為“直接拮抗”?；谶@種傳統(tǒng)機制設計的藥物并不能有效克服蛋白突變引起的耐藥性，要想取得突破，必須要開發(fā)新的拮抗機制。

雙管齊下的藥物設計可抑制突變耐藥ER

通過大量的化合物篩選，研究團隊在以5,6-二芳基-7-氧代雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯N-芳基磺酰胺(OBHSN)為母核的一系列化合物中，觀察到一種獨特的“間接拮抗”機制，可以完全抑制野生型ER的活性。

因此，研究人員在藥物設計中，在用于“直接拮抗”作用的化學側(cè)鏈之外，添加了特定基團來引起間接拮抗作用，將“直接拮抗”和“間接拮抗”兩種不同的分子元素設計在一個配體上，由此設計合成了一系列雙機制ER抑制劑。其中最有潛力的化合物在乳腺癌MCF-7細胞中的抗增殖效果顯著，并特異性靶向ER，對ER蛋白有明顯的降解作用。

隨后，研究人員采用含有Y537S或D538G突變的耐藥型MCF-7細胞，以及EGFR過表達的耐藥型MCF-7細胞，考察了雙機制雌激素受體抑制劑在等位基因驅(qū)動的多種耐藥乳腺癌模型中的活性。

“研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙機制雌激素受體抑制劑化合物有效抑制了各種耐藥模型的增殖，顯示出了雙重機制拮抗ER作用的重要性和有效性。”閔鑒介紹。

為了進一步研究化合物拮抗作用背后的結(jié)構(gòu)生物學機制，研究人員進行了大量結(jié)構(gòu)生物學研究。結(jié)合高分辨X射線晶體技術(shù)、氫氘交換質(zhì)譜、以及核受體共調(diào)節(jié)因子微陣列芯片等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)DMERI類化合物在溶液結(jié)構(gòu)中具有重要的功能特征來干擾ER的激動構(gòu)象，而傳統(tǒng)的單一機制抑制劑，無論是SERM還是SERD都對激動構(gòu)象起穩(wěn)定作用。通過這些結(jié)構(gòu)生物學的研究，研究人員揭示了一種全新構(gòu)象來抑制突變耐藥ER的活性。

這項研究跳出了傳統(tǒng)的受體變構(gòu)固定思維，將兩種化學靶向方法結(jié)合到單一配體的藥物設計中，并結(jié)合多種結(jié)構(gòu)生物學研究手段探明了藥物作用的結(jié)構(gòu)機制，為內(nèi)分泌耐藥性乳腺癌的藥物研發(fā)提供了優(yōu)秀的先導化合物和藥物設計新思路。(記者 陳曦)

關(guān)鍵詞： 雙機制雌激素受體抑制劑 耐藥性 乳腺癌 藥物研發(fā)