近些年來，一系列被稱之為激酶抑制劑的強(qiáng)大藥物被用來治療癌癥和其它人類疾病，這些藥物的主要靶點(diǎn)包括受體酪氨酸激酶家族（RTKs），其從細(xì)胞表面伸出好像觸須一樣，當(dāng)信號分子與其結(jié)合時(shí)，就能夠激活多種類型癌癥中的癌癥相關(guān)信號通路的表達(dá)。
日前在一項(xiàng)最新的研究中，來自亞利桑那州立大學(xué)生物設(shè)計(jì)研究所的研究人員利用了一種創(chuàng)新性的手段針對藥物的有效性對一系列激酶進(jìn)行了篩選；藥物依魯替尼是2013年被FDA批準(zhǔn)的首個(gè)用于治療白血病的藥物，該藥物是Bruton酪氨酸激酶（BTK）的抑制劑。利用一種復(fù)雜的微陣列平臺，研究人員發(fā)現(xiàn)，藥物依魯替尼能夠靶向作用RTK家族中一種很少被研究的成員，即ERBB4，從而就能潛在抑制誘發(fā)實(shí)體瘤生長和進(jìn)展的一系列事件發(fā)生。
依魯替尼能夠扮演ERBB4潛在的激酶抑制劑的作用，在實(shí)驗(yàn)室中其能夠限制人類癌細(xì)胞的生長，降低小鼠機(jī)體中腫瘤的尺寸，ERBB4對依魯替尼的敏感性類似于BTK（該藥物的最初的靶點(diǎn)）。這項(xiàng)研究中，研究人員描述了一種新型的藥物靶點(diǎn)篩選手段，比如激酶抑制劑，同時(shí)研究者還表示，利用當(dāng)前的藥物似乎就能潛在選擇性地靶向作用ERBB4以及其原始的靶點(diǎn)BTK，BTK的失調(diào)常常和B細(xì)胞的異常增殖直接相關(guān)，而B細(xì)胞的失控增殖常常會誘發(fā)白血病、淋巴瘤和其它疾病。
研究者LaBaer表示，我們非常激動，因?yàn)檫@些微陣列上的蛋白質(zhì)在功能上是活躍的，同時(shí)還能夠反映它們的自然活性，這或許就能夠幫助我們來有選擇性地篩選一些藥物，同時(shí)也能為我們提供有效的工具來尋找藥物的脫靶原因，或者闡明特殊的獲得性突變?nèi)绾斡绊懰幬锏姆磻?yīng)。
為了能夠闡明ERBB4微妙的行為，研究人員利用蛋白微陣列技術(shù)進(jìn)行研究，微陣列表面能夠在單一點(diǎn)上展示許多不同的蛋白質(zhì)，同時(shí)每次都能對大量蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測；利用這種方法，研究人員就能夠深入探究不同蛋白質(zhì)之間的互作機(jī)制。從常規(guī)角度來講，在“幻燈片”上打印蛋白質(zhì)是一種非常低效率的過程，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是一種精致的三維結(jié)構(gòu)，其必須以合適的方式進(jìn)行折疊才能夠展現(xiàn)其功能；然而，常規(guī)蛋白質(zhì)微陣列中的蛋白質(zhì)往往是在非人類系統(tǒng)中產(chǎn)生的，因此研究者就需要精細(xì)化的蛋白質(zhì)純化過程，而且隨著時(shí)間推移使蛋白質(zhì)能夠保持穩(wěn)定是非常困難的。
當(dāng)前研究中，研究者使用了一種稱之為NappA（核酸可編程性蛋白陣列，for nucleic acid programmable protein array）的技術(shù)，代替了在微陣列幻燈片上打印純化的蛋白質(zhì)，該技術(shù)首先能夠打印稱之為質(zhì)粒的環(huán)狀DNA，其中含有一些編碼蛋白質(zhì)的遺傳物質(zhì)，隨后添加能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊的人體細(xì)胞提取液，研究人員就能夠合成目標(biāo)蛋白質(zhì)，因此，NappA技術(shù)就能為蛋白質(zhì)的表達(dá)和篩選提供一種高度功能性且有效性的系統(tǒng)。
研究者Femina Rauf博士表示，你可以在一個(gè)半小時(shí)之內(nèi)表達(dá)出功能性的蛋白質(zhì)，這是一件很酷的事情，如今我們利用人類的溶解產(chǎn)物系統(tǒng)對蛋白質(zhì)進(jìn)行了表達(dá)，但我們更加期望看到一些折疊完好且功能性的蛋白質(zhì)誕生，我們非常激動，因?yàn)镽TKs是一種膜蛋白。
在幾十年的時(shí)間里，開發(fā)類似于激酶抑制劑的抗癌藥物花費(fèi)了巨大的經(jīng)濟(jì)成本，這就使得研究人員不得不開始考慮重新定向當(dāng)前的藥物了；RTKs的突變被認(rèn)為能夠驅(qū)動癌癥進(jìn)展，而四個(gè)重要的受體：EGFR、ERBB2、ERBB3和ERBB4作為ErbB受體酪氨酸激酶的家族成員，其能夠通過一些名為表皮生長因子的信號分子被激活，這些特殊的分子在細(xì)胞的發(fā)育和成熟等多個(gè)方面扮演著關(guān)鍵的角色。
攜帶ERBB受體突變腫瘤的癌癥患者通常會表現(xiàn)為惡性癌癥進(jìn)展，而且臨床預(yù)后交叉，基于這個(gè)原因，酪氨酸激酶受體如今在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域成為了科學(xué)家們進(jìn)行多種癌癥藥物篩選和開發(fā)的重要研究靶標(biāo)了。如今EGFR和ERBB2已經(jīng)成為重要的治療性靶點(diǎn)，當(dāng)然了連同ERBB3在內(nèi)等靶點(diǎn)已經(jīng)被研究人員進(jìn)行了密集性的研究，然而研究人員對ERBB4卻知之甚少，當(dāng)然了ERBB4也是科學(xué)家們的一大研究熱點(diǎn)，近來很多研究發(fā)現(xiàn)ERBB4的突變和黑色素瘤及肺癌直接相關(guān)，而且研究人員還在乳腺癌、神經(jīng)細(xì)胞瘤、結(jié)腸癌和非小細(xì)胞肺癌中發(fā)現(xiàn)ERBB4的表達(dá)會出現(xiàn)異常情況。
此外，ERBB4還在多種疾病中扮演者關(guān)鍵角色，比如肌萎縮側(cè)索硬化癥、自閉癥和精神分裂癥等。研究者Rauf說道，并沒有人針對靶向作用ERBB4的藥物進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，研究人員更注重對EGFR和ERBB2進(jìn)行研究，因?yàn)槠涫前┌Y研究領(lǐng)域最具吸引力的靶點(diǎn)，而最近的研究報(bào)告指出，在肺癌和黑色素瘤中出現(xiàn)的ERBB4突變意味著該受體或許在癌癥的發(fā)展過程中扮演著至關(guān)重要的角色。
和其它激酶家族成員一樣，ERBB4也是一種膜蛋白，其受體能夠突出細(xì)胞表面捕獲細(xì)胞外環(huán)境中的信號分子，而ERBB4的胞內(nèi)部分則含有激酶結(jié)構(gòu)域片段及酪氨酸殘基；當(dāng)信號分子同胞外的ERBB4受體結(jié)合時(shí)，細(xì)胞內(nèi)部的激酶結(jié)構(gòu)域也會將磷酸基團(tuán)添加到酪氨酸殘基上，從而就能誘發(fā)一系列信號事件，這一過程就稱之為蛋白質(zhì)磷酸化作用，其在多種細(xì)胞事件中扮演著至關(guān)重要的角色，包括癌癥進(jìn)展和增殖等，而且本文研究發(fā)現(xiàn)，藥物依魯替尼能夠通過抑制ERBB4的激酶功能來阻斷蛋白質(zhì)的磷酸化過程。
這項(xiàng)研究中，研究人員在NappA平臺上固定了108種不同的蛋白激酶及30種非激酶，包括ERBB4和RTKs，當(dāng)微陣列暴露于藥物依魯替尼時(shí)，藥物就能夠同兩種特殊的蛋白質(zhì)緊密結(jié)合，第一個(gè)就是BTK，其是藥物最開始就能夠進(jìn)行結(jié)合的蛋白，讓研究人員意外的是，依魯替尼還能夠以類似的親和力結(jié)合ERBB4。
隨后研究者進(jìn)行體外試驗(yàn)來證實(shí)依魯替尼結(jié)合ERBB4的活性，研究結(jié)果表明，NappA有潛力作為一種無差別的藥物篩選平臺，因此藥物依魯替尼或能作為靶向作用ERBB4的候選藥物，下一步研究人員還將在實(shí)際的生物學(xué)模型中進(jìn)行檢測，首先就是過表達(dá)ERBB4的細(xì)胞系，其次就是小鼠模型。
在多個(gè)細(xì)胞系中，研究者發(fā)現(xiàn)依魯替尼能夠抑制細(xì)胞的增殖，而其它細(xì)胞則表現(xiàn)出了對藥物的耐受性，通過進(jìn)行RNA測序，研究人員闡明了與藥物耐受性相關(guān)的細(xì)胞基因表達(dá)模式；研究者發(fā)現(xiàn)，高水平表達(dá)WNT5A及低水平表達(dá)DKK1的細(xì)胞或許對于激酶抑制劑藥物具有一定的耐受性，WNT5A是Wnt信號的激活子，而DKK1是Wnt信號的抑制子。相比較而言，當(dāng)暴露于藥物時(shí)，較低水平的WNT5A和較高水平的DKK1和細(xì)胞對依魯替尼的敏感性及細(xì)胞生長水平降低直接相關(guān)，這些研究結(jié)果與最近研究人員進(jìn)行的大規(guī)模研究結(jié)果一致，研究結(jié)果表明，癌基因WNT5A或許能介導(dǎo)細(xì)胞對特定藥物的耐受性。
當(dāng)將表達(dá)高水平ERBB4的依魯替尼敏感性細(xì)胞轉(zhuǎn)移到小鼠機(jī)體中時(shí)，依魯替尼就能明顯抑制小鼠機(jī)體腫瘤的尺寸，因此依魯替尼或能作為一種治療ERBB4相關(guān)癌癥的新型潛在藥物。本文研究具有一定的價(jià)值，因?yàn)槟壳罢谶M(jìn)行了的一系列臨床試驗(yàn)都是利用依魯替尼來治療實(shí)體瘤，在包括三陰性乳腺癌和卵巢癌等在內(nèi)的多種疾病中ERBB4都會出現(xiàn)過表達(dá)的情況。
當(dāng)然了，依魯替尼耐藥性特性的發(fā)現(xiàn)也能幫助臨床醫(yī)生來解釋一些療法的結(jié)果，同時(shí)評估是否依魯替尼能夠成功治療癌癥，利用依魯替尼同時(shí)結(jié)合靶向作用細(xì)胞耐藥性通路的藥物或許就能有效治療多種類型的癌癥。
