发布日期： 2024-08-11 18:25:40 来源：新产品展示
“合成致死”是指两个非致死基因同时被抑制，导致细胞死亡的现象。PARP抑制剂是全球首个利用合成致死理论成功研发并在临床实践中取得成功的药物。从2014年首款PARP抑制剂获FDA批准至今，已有近10年时间，但目前尚无针对其他靶点的“合成致死”药物获批。
学界正在探索一些新型的“合成致死”靶点，以期给更多癌症患者带来新的治疗选择，Werner综合征RecQ解旋酶(WRN)就是被看好的靶点之一。据不完全统计，全球已有十几款WRN抑制剂在开发中。
WRN是DNA解旋酶RecQ家族的成员之一，与常染色体隐性遗传病布鲁姆综合征等遗传性疾病或早衰症有密切关系。DNA解旋酶是一类在DNA或RNA复制过程中催化双链DNA或RNA解开的生物酶，参与DNA复制、修复、转录、重组以及端粒的维持等细胞代谢过程，在维持染色体的稳定性中有重要作用。
WRN还是RecQ家族成员中唯一具有解旋酶和核酸外切酶活性的多功能酶，两者既独立又相互协同，以分解多种DNA底物。研究之后发现，WRN参与了很多生物学过程，包括DNA损伤修复、端粒维持、自噬、基因组维护等。
2019年，发表于《自然》等期刊的系列研究发现，WRN与微卫星不稳定性(MSI)癌症之间具有“合成致死”的关系。微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)是在肿瘤细胞中，由错配修复受损或缺陷导致的、出现新的微卫星等位基因的现象。MSI可导致肿瘤细胞基因组进一步突变，从而促进恶性肿瘤的发展，是公认的重要致癌途径之一。
研究显示，MSI存在于20多种不一样的癌症中，在约3%的癌症中观察到，全球每年确诊数十万例。MSI结直肠癌是最早被发现的MSI癌症，有5%~15%患者是MSI结直肠癌。此外，在约22%的胃癌、30%的子宫内膜癌、12%的卵巢癌，及肾上腺皮质癌、淋巴瘤和白血病等恶性肿瘤中，也均能检测到MSI。
相比于微卫星稳定性(MSS)肿瘤患者，MSI肿瘤术后显示的免疫反应、抑制癌细胞生长的能力及良好的预后。
2019年，英美两个研究团队各自通过敲除癌细胞中的特定基因，观察癌细胞的生存和健康情况，以期发现对癌症生存起到关键性作用的基因。两个研究团队不约而同地发现了一个编码WRN的基因对有MSI-H特征的肿瘤生存至关重要。
WRN是一种DNA解螺旋酶，在DNA错配修复(mismatch repair，MMR)缺陷的MSI肿瘤细胞中，敲除WRN基因或耗尽WRN蛋白后，会发生合成致死效应，导致肿瘤细胞死亡，所以WRN可能是MSI恶性肿瘤的合成致死新靶点。
研究发现，DNA错配修复缺陷的MSI癌细胞在敲除WRN基因或耗尽WRN蛋白后，会损害MSI细胞的活力，引起细胞周期停滞、DNA损伤、有丝分裂缺陷、染色体破碎和凋亡，WRN缺失减少了移植MSI细胞小鼠的异种移植瘤生长和肿瘤形成。
当通过RNA干扰技术对多种MSI细胞和MSS细胞一起进行WRN的基因沉默，MSI细胞在WRN沉默后发生明显凋亡，而MSS细胞并未观察到细胞凋亡现象。重新引入缺失MMR成分的MSI细胞的遗传拯救实验未能挽救合成致死关系。
此外，使用解旋酶结构域、核酸外切酶结构域或两者的功能缺失突变，解析WRN的各种酶活性时发现，MMR缺陷的合成致死相互作用仅与WRN解旋酶活性相关。当MSI细胞中WRN解旋酶活性丧失时，与MSI的合成致死作用才被激活。
在MSI-H细胞中，DNA损伤修复功能高度活跃，几乎不存在内源性双链断裂;当沉默WRN后，细胞内特定基因组位点出现大量双链断裂，进而导致细胞周期停滞、基因组不稳定和细胞凋亡。
一系列的研究和实验不仅揭示了MSI-H癌细胞维持基因组稳定性的WRN依赖性分子机制，还表明WRN合成致死关系是通过MMR功能障碍的突变后果而不是通过MMR本身缺陷发展的，WRN可能是MSI-H癌症精准治疗的有效靶点之一。
随着WRN可能是MSI癌症合成致死新靶点的发现，基于靶向MSI癌症的WRN抑制剂的研发也引起了科研人员和药物研发人员的兴趣。公开资料显示，全球目前尚无直接靶向人类DNA或RNA解旋酶的获批药物，但有十几款WRN抑制剂处在研发阶段，其中进展最快的是《自然》刚刊发的两篇文章中提到的拜耳的VVD-133214和诺华的HRO761。
第一篇论文由Vividion Therapeutics公司发表，主要介绍了WRN共价变构抑制剂(VVD-133214)的发现过程。研究者首先利用一种基于靶向质谱的化学蛋白质组学方法，筛选出了一批能与WRN上第727位半胱氨酸(C727)选择性地结合的化合物，从中选择、优化后，得到了临床候选化合物VVD-133214。
VVD-133214是一款WRN共价变构抑制剂，能选择性地与WRN上的C727位点结合，具有低微摩尔范围WRN解旋酶抑制活性。研究之后发现，VVD-133214可通过共价抑制WRN，导致MSI-H细胞中广泛的双链DNA断裂、核肿胀和细胞死亡，但在MSI细胞中则不会。而且，VVD-133214在小鼠中耐受良好，在多个MSI-H结直肠癌细胞系和患者来源的异种移植模型中导致稳健的肿瘤消退。
在荷瘤小鼠的体内研究中，VVD-133214能抑制WRN杀死MSI型肿瘤，每天一次口服5 mg/kg或更大剂量的VVD-133214，即可导致肿瘤内接近完全的靶点结合。此外，在7个不同的MSI-H结直肠癌患者来源肿瘤异种移植(PDX)模型中进行的抗肿瘤活性测试显示，VVD-133214每日20 mg/kg的口服剂量，成功减少了6个PDX模型中的肿瘤负担;在来自同一例患者不同治疗阶段的2种PDX模型中，也显示不错的抗肿瘤疗效。
2023年VVD-133214获FDA批准开展Ⅰ期临床试验，评估其单药治疗MSI和/或缺陷错配修复晚期实体瘤的安全性、耐受性、药代动力学、药效学和初步抗肿瘤活性。
这篇论文通过化学蛋白质组学的方法，发现和优化了靶向WRN的选择性共价抑制剂VVD-133214，该化合物在小鼠中拥有非常良好的耐受性，并在多种MSI-H结直肠癌细胞系和PDX模型中导致肿瘤消退。这一成果说明WRN抑制剂在解决高未满足需求的MSI-H癌症患者中的巨大潜力。
第二篇论文由诺华公司发表，主要介绍了合成致死性WRN抑制剂(HRO761)的发现过程。
诺华的HRO761是一款非共价变构WRN抑制剂，可在D1和D2解旋酶结构域的界面上变构结合，从而将WRN锁定在非活性构象中。HRO761还以剂量依赖的方式诱导WRN降解，激活DNA损伤反应并诱导p53靶基因。
临床前研究结果为，每日口服HRO761在异种移植物(CDX)和PDX模型中均显示出有效性。对SW48细胞来源的CDX测试结果为，每日口服一次20 mg/kg的HRO761可导致肿瘤停滞。通过监测动物体重推断HRO761没有毒性。
此外，在不同MSI适应证的CDX和PDX模型中进行的大规模体内筛选结果为，所有适应证的疾病控制率约为70%，疾病稳定率为35%，部分缓解率为30%，完全缓解率为9%。体外联合伊立替康可加深对HRO761的敏感性，并在MSI-H结直肠癌细胞系中获得更持久的应答。
这篇论文表明，WRN抑制剂HRO761在体外和体内均选择性地抑制了MSI癌细胞的生长。此外，在MSI细胞中，HRO761诱导双链DNA断裂并激活DDR诱导WRN降解，选择性地促进细胞死亡和细胞周期阻滞，而不依赖于p53状态。HRO761在口服给药后呈线性暴露，在毒理学研究中显示出良好的安全性，预计其临床开发具有极大潜力。
2024年1月，HRO761在中国获得临床试验默示许可，拟开发治疗晚期不可切除或转移性MSI-H或错配修复缺陷型实体瘤。此外，HRO761在美国、韩国、日本等地也开展了Ⅰ期临床研究，评估其单药或联合替雷利珠单抗或伊立替康，用于MSI-H或错配修复缺陷肿瘤的安全性、推荐剂量以及初步抗肿瘤活性。
总体而言，WRN在DNA修复途径上是一个很重要的蛋白，许多错配修复存在缺陷的MSI-H癌细胞生存都依赖于WRN活性。作为合成致死的一个新兴靶点，针对WRN的药物研发正在稳步推进，WRN抑制剂有望成为治疗MSI-H癌症的潜在药物。
然而这一领域的开发尚处于早期阶段，开发出适用于临床的药物仍有一定难度，比如MSI发展的复杂性及其与癌症演变的关系对研发前景提出了挑战，要进一步的研究来克服现有挑战，并最终实现在临床上的价值。期待随着研究的进展，靶向WRN的药物研发能取得更多突破，早日为MSI癌症患者带来新的治疗选择。