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一种叫做OTS964的新药能将移植到小鼠体内的人肺癌细胞完全清除。这种新药可以抑制一种蛋白的功能,这种蛋白在几种类型的癌细胞中过量表达但在健康人组织中几乎不表达。没有这种蛋白的帮助,癌细胞将不能完成细胞分裂的过程并最终死亡。
如果药物是口服的,那么它能被人体很好地吸收并只产生有限的毒性。如果药物被包裹在脂质体内并通过静脉注射进入人体,它也能产生不错的效果且副作用更小。通过这两种方法能将移植的肿瘤完全消灭。这项研究于2014年10月22日发表在Science Translational Medicine杂志。
“10年前,我们鉴定出了这种药物的分子靶点,但是我们花了近十年的时间才找到一种有效的方法抑制这个靶点,”这篇文章的作者Yusuke Nakamura说,他是芝加哥大学的医学教授。“起初,我们筛选了300000种化合物并合成了其中的1000多种,我们发现有一些化合物很可能会在人体中发挥作用。我们对其中最有效的化合物进行了关注。目前,我们获得了一些非常有希望成为药物的化合物。”
OTS964作用于TOPK(T-淋巴因子激活的杀伤细胞来源的蛋白激酶),很多人类癌细胞都能产生TOPK,它被认为具有促进肿瘤生长的作用。患有乳腺癌和肺癌的病人的不良预后与高水平的TOPK表达有关。
对这种药物和一种叫做OTS514的前体进行的早期研究显示,它们能有效地杀死癌细胞。但是它们会破坏新的红细胞和白细胞的生成,从而造成造血毒性(像轻度贫血)并增加感染的风险。同时,这些药物能促进血小板的生成,血小板参与血液凝固的过程。
当研究人员用脂质体包裹这些药物时,这些药物则不会引起红细胞和白细胞数量的下降。脂质体是类似于细胞膜的微小的泡泡,它们经常会被用来运输药物。这种方法“完全消除了造血毒性,”文章中写道。
研究人员单独测试了包裹在脂质体中的OTS964的效果。他们通过静脉注射的方式将携带有OTS964的脂质体运进移植有高度恶化的人肺癌肿瘤(LU-99)的小鼠体内。在注射之前,肿瘤的尺寸达到了150立方毫米,这大约是一个葡萄干的大小,然后六只小鼠接受了静脉注射,每周两次,持续三周。结果显示,肿瘤迅速萎缩,并在治疗终止后继续萎缩。六只小鼠中有五只的肿瘤完全消失,其中三只的肿瘤在首次治疗的25天内消失,另两只的肿瘤在29天内消失。接受了脂质体包裹的药物的小鼠没有表现出明显的副作用。
通过口服更大剂量的药物,抗肿瘤的效果也不错。患有LU-99肺癌的6只小鼠每天被喂食100毫克/千克的OTS964,持续两周。研究人员再次观察到了肿瘤萎缩。所有小鼠的肿瘤都完全消失。所有小鼠的白细胞数量在治疗后都变低,但是终止治疗后的两周内白细胞数量得到恢复。
尽管这只是小规模的研究,结果却引人注目。这些结果“非常令人兴奋”,Nakamura说。“在小鼠模型中很难看到肿瘤完全消失,”他说。“很多药物能抑制肿瘤生长,但肿瘤往往很难被清除。这种效果几乎没有被报道过。”
针对“药物对在人体外生长的肿瘤细胞的效果”的相关研究使得研究人员能将癌细胞死亡的过程录下来。研究显示,TOPK在胞质分裂中起核心作用,胞质分裂是细胞分裂的最后阶段。分裂中的癌细胞开始分裂成两个新细胞,但新细胞不能完全分开,从而保留了一个细胞间的桥梁。
“没有TOPK的帮助,细胞就不能分裂;它们不能分开,”Nakamura说。“它们无法完成细胞分裂的过程。一个微小的桥梁将它们拴在一起。当桥梁断开时,细胞无法关闭细胞膜。细胞内的所有内容物都会涌出来,它们遭受这一切,最终只好死去。”
TOPK能作为多种癌症的药物靶点。这项研究主要涉及了肺癌,但是TOPK基因在乳腺癌,脑癌,膀胱癌,其他实体瘤及一些类型的白血病中频繁地被上调。研究人员准备开展第一阶段的临床测试。