只有魔法,才能打败魔法

我们知道,癌症发生的直接原因是细胞生长失控,增殖过度,从细胞凋亡层面看,恶性肿瘤的细胞凋亡机制被抑制,无法按部就班地自我消亡,故不断增殖、堆积。

细胞凋亡受到一系列基因的调控。这些基因可分成两大派系,互相制衡,一派促进凋亡,另一派负责抑制。当抑制凋亡的基因表达占主导地位,癌力量便要抬头。

原癌基因BCL6是抑制派的一大悍将,它所表达的转录抑制因子BCL6蛋白,能与多种促进凋亡的基因启动子序列结合,从而抑制它们表达。那些惨遭BCL6毒手的促进派,包括凋亡启动因子CASP8、DNA损伤应答调节因子ATM、肿瘤抑制因子p53等的编码基因。

凋亡机制一被拿捏,肿瘤细胞便可保持高度增殖状态,免于消亡。

促进派也并非阵中无人,有一员猛士可与BCL6针锋相对,那便是BRD4基因,它表达的转录激活因子BRD4能强烈激活被BCL6抑制的基因表达。

转录抑制的BCL-6因子,与转录激活的BRD4因子,一阴一阳,相互对立。但它们并非死敌,更不会跟踪、挑战对方,当BCL-6因子施展抑制魔法时,BRD4不可能针对性地反制。

那么,如果能设计一个“中间人”,将二者稳定连接起来,BCL6走到哪儿,BRD4跟到哪儿,是不是就意味着,BCL6抑制凋亡的魔法,会被BRD4及时瓦解?原本被BCL-6“统治”的肿瘤细胞,会因凋亡程序的重启而自行消退?

据说,斯坦福大学发育生物学家杰拉尔德·克拉布特里 (Gerald Crabtree) 几年前散步时偶然萌生了这个想法。

然后他跑回家,为这个灵感而兴奋无比,并计划实现它。

克拉布特里与同事利用化学诱导临近效应 (CIP) 技术,设计了一种化学小分子TCIP1 (转录/表观遗传CIP1) 。

TCIP1一端为BCL6结合结构域,另一端则是BRD4结合结构域,能强化连接BCL6与BRD4,形成稳定的三元复合物。从理论上说,当BCL6因子抵达遗传序列的某一位点,准备抑制转录时,BRD4也能紧随其后,触发本被抑制的基因表达。

研究团队开展体外实验,用TCIP1去处理弥漫性大B细胞淋巴瘤 (DLBCL) 细胞。结果显示,TCIP1能于72小时内,在1~10 纳摩尔每升的半最大效应浓度 (EC50) 下杀死DLBCL细胞系,包括那些对化疗耐药的TP53突变细胞系

RNA测序分析表明,使用浓度为10~100纳摩尔每升的TCIP1,20小时过后,DLBCL细胞中的1654个基因的表达增加,其中包括许多已知的促进凋亡基因,也是BCL6的作用位点,例如P21、FOXO3和PMAIP1。

更关键的是,只需不到1纳摩尔每升的剂量,TCIP1便可于2小时内显著下调致癌基因MYC的表达,不过背后机制尚不清楚。

另一方面,野生小鼠实验表明,TCIP1腹腔注射5天后,小鼠脾脏中有显著转录组学变化,而未出现不良反应,体重无明显变化,血液检测结果也正常。

克拉布特里等人的这项工作于2023年7月26日在线发表于《自然》杂志。

学界同行如此评价道:“这太酷了。它把癌细胞生存所仰赖的东西变成了置其于死地的杀招,就好像把我们离不开的维生素变成了毒药。它有望开辟一种让癌症自我毁灭的全新疗法。”

参考资料:

Rewiring cancer drivers to activate apoptosis