综述:靶向MYC驱动的癌症:从致癌成瘾到治疗弱点

《BioDrugs》:Targeting MYC-Driven Cancers: From Oncogenic Addiction to Therapeutic Vulnerability

【字体: 时间:2026年09月04日 来源:BioDrugs 8.5

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  MYC家族癌蛋白(包括MYC、MYCN和MYCL)是多种人类癌症中肿瘤发生的强效驱动因素,通常与侵袭性肿瘤行为、不良预后和治疗耐药相关。它们作为主转录调节因子, orchestrate(协调)调控肿瘤发展几乎所有方面的基因表达程序。尽管其具有关键的致癌作用,但

  
MYC家族癌蛋白(包括MYC、MYCN和MYCL)是多种人类癌症中肿瘤发生的强效驱动因素,通常与侵袭性肿瘤行为、不良预后和治疗耐药相关。它们作为主转录调节因子, orchestrate(协调)调控肿瘤发展几乎所有方面的基因表达程序。尽管其具有关键的致癌作用,但由于其 intrinsically disordered(固有无序)结构、缺乏酶活性,以及难以通过常规小分子方法靶向其蛋白-DNA和蛋白-蛋白相互作用,它们长期被视为“不可成药”靶点。最近的进展正通过创新的分子策略开始克服这些挑战,这些策略或直接抑制MYC活性,或利用MYC调控网络。重要的是,首个在人体中评估的直接MYC抑制剂OMO-103,近期在I期临床试验中显示出有前景的抗肿瘤活性。间接策略则聚焦于通过靶向上游信号通路来抑制MYC转录、翻译或稳定性,以及利用MYC相关辅因子相互作用和 synthetic lethal(合成致死)脆弱性来提高治疗特异性。在本综述中,研究人员强调了MYC在不同癌症类型中的多方面作用,并全面概述了当前靶向MYC的治疗策略,特别关注表观遗传修饰因子和代谢脆弱性。
1 MYC转录因子家族

MYC癌基因家族包含三个旁系同源基因:c-MYC(以下简称MYC)、MYCN和MYCL。MYC于20世纪70年代首次被鉴定为禽类MC29骨髓细胞瘤病毒中的病毒癌基因v-myc。相应的细胞同源物Myc于1982年被分离和鉴定。此后不久,人类MYC基因被鉴定为伯基特淋巴瘤(BL)中持续易位的基因,随后发现了另外两个MYC家族成员。人类MYCN基因首次在儿童神经母细胞瘤(NB)中被发现扩增,而MYCL随后被发现在小细胞肺癌(SCLC)中扩增或过表达。MYC家族蛋白是转录因子,其特征是羧基端碱性区域/螺旋-环-螺旋/亮氨酸拉链(bHLHZip)结构域,介导DNA结合和二聚化,以及氨基端的反式激活结构域(TAD)。TAD和中央区域包含多个高度保守的MYC盒(MB0、MBI、MBII、MBIIIa、MBIIIb和MBIV),这些MYC盒定义了MYC相互作用组,对其转录活性调控至关重要。

MYC蛋白是多效性转录因子,估计可控制人类基因组约15%的基因表达,影响正常发育和组织稳态以及肿瘤发生所必需的各种细胞内和细胞外通路。为激活靶基因转录,MYC通过其bHLHZip结构域与其 obligatory( obligatory)伴侣MYC相关因子X(MAX)结合,形成MYC:MAX异二聚体,这是MYC功能的基本要求。MYC:MAX复合物结合称为E-box元件的特定DNA序列,该序列包含靶基因启动子和增强子区域内的经典CACGTG基序。MYC蛋白被描述为活性基因的全局转录放大器,尽管后来的研究表明这种效应可能通过MYC下游靶标间接介导。此外,MYC家族也可以作为转录抑制因子,通常通过与特定辅因子如MYC相互作用锌指蛋白(MIZ-1)、DNA和组蛋白甲基转移酶以及组蛋白去乙酰化酶(HDACs)的相互作用实现。这种双重能力反映了MYC蛋白与多种转录因子、染色质修饰酶和调控复合物相互作用的能力,从而实现转录激活和抑制。通过这些相互作用,MYC蛋白以背景依赖的方式调节局部染色质结构和基因表达。

在健康细胞中,MYC作为一个严格调控的分子开关,响应细胞外生长信号,控制细胞分裂和生长所需基因以及组织维持,对正常发育、再生和免疫反应至关重要。在激素、细胞因子或生长因子刺激后,MYC被快速诱导并激活参与G1期向S期转变的基因表达,包括细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和其他DNA复制调节因子。这允许组织生长、伤口修复和免疫激活过程中的受控增殖。重要的是,MYC通过促进糖酵解、谷氨酰胺代谢、核苷酸和脂质生物合成以及线粒体功能,协调快速生长所需的代谢适应。它还通过促进核糖体生成、蛋白质合成和线粒体活性来支持合成代谢途径和细胞生长。这些过程有助于细胞分裂所需的生物量,在肠道上皮、皮肤和骨髓等高周转组织中非常重要。MYC在干细胞维持、胚胎发育和组织再生中也发挥关键作用。因此,其表达必须被精确控制,因为失调或持续的MYC活性可以阻断正常分化并破坏组织稳态。总体而言,MYC是增殖、生长、代谢、分化和凋亡的主调节因子。

Soucek等人通过使用显性负性MYC抑制剂OMOMYC的可诱导表达,在RAS诱导的肺腺癌临床前小鼠模型中基因建模了全身性MYC抑制的治疗效果和副作用。作者发现MYC抑制触发肺肿瘤的快速消退,定义了内源性MYC功能在体内RAS依赖性肿瘤维持中的意外作用。尽管全身性MYC抑制对正常再生组织(包括肠道上皮)产生深远影响,但这些效应是可逆的,并且在较长时间内耐受性良好。

重要的是,最近来自OMO-103 MYC抑制剂在晚期实体瘤患者中的I期临床试验结果显示其总体安全性和耐受性。最常见的不良事件是1级输注相关反应,发生在22名入组患者中的10名中。通过转录组分析确定了靶点结合,并确定了推荐的II期剂量。虽然OMO-103以及其他一些MYC靶向策略的早期临床经验令人鼓舞,但目前可用的安全性数据仍然有限,需要进一步的临床研究来确定这些方法的治疗窗口和长期耐受性。

1.1 MYC是一种固有无序蛋白

治疗性靶向MYC癌蛋白的主要挑战之一源于其作为固有无序蛋白(IDPs)的结构特性。AlphaFold生成的MYC结构清楚显示该蛋白 predominantly(主要)是无序的。与结构化蛋白不同,IDPs缺乏稳定的三级结构,在生理条件下不采用明确的三维构象。相反,它们以高度动态的相互转换构象集合体形式存在。这种结构可塑性使MYC能够在多种状态之间快速转换,允许与多种结合伴侣相互作用。与此性质一致,来自MYC TAD不同区域的肽衍生物的结构表征表明它们在结合状态下采用不同的构象。例如,一种肽在与蛋白磷酸酶1核靶向亚基(PNUTS)结合时形成模糊复合物,而另一种在与肿瘤抑制因子MYC盒依赖性相互作用蛋白1(BIN1)相互作用时采用聚脯氨酸II(PPII)构象。第三种肽在与TATA结合蛋白(TBP)和TBP相关因子1氨基末端结构域(TAF1TAND1)复合物结合时形成两亲性α-螺旋。MYCN的氨基末端区域最近被报道通过涉及保守MB0和MBI基序的两个主要结合位点与蛋白激酶Aurora-A(AURKA)的N叶形成动态模糊复合物。该研究还鉴定了第三个相对较弱的结合位点,与先前结构表征的MYCN肽与AURKA复合物重叠。重要的是,MYCN和AURKA之间的相互作用被证明可被Aurkin-A(一种小分子激酶抑制剂)抑制,突出了治疗干预的潜力。此外,来源于MYC中央区域的肽以延伸构象与染色质相关的色氨酸-天冬氨酸(WD)重复蛋白5(WDR5)结合。相比之下,羧基端DNA结合结构域在与其它 obligatory 结合伴侣MAX二聚化时采用bHLHZip结构。总之,这些结构表征强调了MYC显著的结构异质性,这使得使用通常依赖稳定明确结合口袋的传统基于结构的药物设计策略难以靶向。因此,如MYC这样的IDPs长期以来被视为“不可成药”。值得注意的是,估计约70%在癌症异常细胞调控中涉及的蛋白质在其特定区域或整个序列中表现出固有无序。因此,合理靶向IDPs的能力代表了药物发现中极具吸引力的前沿领域。开发靶向无序蛋白的有效策略将大幅扩展可成药蛋白质组,为癌症干预开辟新途径。

2 MYC家族癌基因的失调是癌症标志的核心

与许多其他癌基因相比,MYC失调主要由持续的异常激活驱动,而非复发性基因突变。鉴于其参与广泛的正常细胞功能,不受控制的MYC表达通过促进癌症标志来驱动肿瘤发生。由于组成型高表达,其受丝裂原信号的严格调控丧失,导致持续的细胞周期再进入、不受控制的细胞增殖以及绕过原本限制细胞分裂的细胞检查点。此外,MYC促进核糖体生物发生和蛋白质合成,从而增强细胞生长,并被鉴定为能够将分化细胞重编程为多能干细胞(Yamanaka factors)的四个因子之一。尽管MYC提高了细胞重编程效率,但它也表现出致瘤潜力,表明其在维持干性方面的作用与抑制分化和诱导恶性转化有关。与这一概念一致,MYC失活与许多不同肿瘤类型中的分化相关,强调了癌细胞的表型可塑性。MYC抑制也与通过调节免疫组分和肿瘤微环境(TME)导致肿瘤消退相关,从而恢复正常的组织结构。

为了维持快速细胞增殖,癌细胞重新编程其代谢以满足增加的能量和生物合成需求。MYC通过增强糖酵解、乳酸产生和分泌,以及调节谷氨酰胺分解和脂质代谢以及线粒体含量和功能,在重塑能量代谢中发挥核心作用。MYC的激活也可导致基因组不稳定,包括DNA双链断裂、染色体获得/丢失和整条染色体错误分离,导致四倍体或非整倍体。这些效应源于细胞周期检查点的抑制、DNA修复机制的损伤以及快速细胞增殖过程中线粒体活性增加导致的活性氧(ROS)积累。这种基因组应激反过来可通过诱导促凋亡因子如Bcl-2相互作用介导因子(BIM)和其他BCL-2同源结构域3(BH3)蛋白的表达来触发细胞死亡程序。因此,对MYC驱动的凋亡的抵抗需要增加抗凋亡因子的表达。MYC也可通过激活p19ARF稳定p53来触发凋亡。此外,绕过p16和p21等细胞周期检查点蛋白,MYC可以阻止衰老。值得注意的是,最近的研究表明MYC/MYCN形成与RNA结合的多聚体,这支持S期进展和肿瘤细胞应激弹性。然而,在某些条件下,其过表达也可诱导衰老,突出其效应的背景依赖性,受细胞类型、遗传背景和其他调节因子影响。

此外,MYC通过调节血管内皮生长因子(VEGF)的表达促进血管生成。它还通过转录调控上皮-间质转化(EMT)和细胞外基质相关基因以及对细胞骨架动力学的直接影响(通过其细胞质截短形式MYC-nick)增强癌细胞迁移、侵袭和转移。重要的是,MYC使肿瘤能够通过调节抑制性免疫检查点分子(如程序性死亡配体1(PD-L1)和分化簇47(CD47))以及细胞因子,包括趋化因子(C-C基序)配体2(CCL2)和CCL9来逃避免疫监视。它还减少主要组织相容性复合体I类(MHC I)表达,将巨噬细胞重编程为促肿瘤表型,并损害免疫效应细胞[B细胞、自然杀伤(NK)细胞以及CD4+和CD8+ T细胞]的募集和激活。此外,高MYC/MYCN水平通过阻止双链(ds)RNA和R-loop衍生的RNA-DNA杂交体积累来增强免疫逃逸,这些杂交体通过先天免疫反应激活免疫原性细胞死亡。总之,这些效应有助于建立促炎但免疫抑制的TME。

MYC是癌症表观基因组的中枢调节因子,与多种染色质修饰因子相互作用,在其结合位点附近重塑染色质结构,促进基因表达。这些包括反式激活/转化相关蛋白(TRRAP)、含溴结构域蛋白4(BRD4)、氨基酸合成蛋白5样2(GCN5)的一般控制、48/49 kDa TBP相互作用蛋白(TIP48/49)和组蛋白乙酰转移酶(HATs)。相反,MYC也可以与介导基因抑制的染色质调节因子结合,如HDACs、DNA甲基转移酶和多梳复合物。总之,这些相互作用使MYC能够协调驱动肿瘤起始、进展以及对细胞应激和治疗压力的适应的多样化基因表达程序。

微生物组通过诱导炎症和改变TME内的免疫反应和代谢来影响癌症发展和进展。尽管该领域刚刚兴起,但多项研究表明微生物群与癌症中MYC水平之间存在相关性。例如,肠沙门氏菌中的细菌蛋白AvrA通过增加β-连环蛋白及其下游靶标MYC和细胞周期蛋白D1的表达来诱导增殖并促进结肠癌发展和进展。此外,丁酸梭菌已被证明可促进MYC的蛋白酶体降解,从而克服化疗耐药、抑制肿瘤生长,并增强抗程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)免疫疗法在结肠癌中的疗效。鉴于MYC在协调几乎所有癌症标志中的重要作用,开发靶向该致癌驱动因子及其广泛效应的策略仍然是癌症研究中的一个核心挑战。

3 抑制MYC致癌功能的策略

MYC蛋白作为中枢调节枢纽或主开关,整合多个上游信号通路并控制参与几乎所有细胞过程的基因表达。异常的MYC活性驱动调节肿瘤发生各个方面的广泛下游转录程序。重要的是,临床前研究表明,失活失调的MYC可以诱导显著的肿瘤消退而不影响正常的生理性MYC功能,说明了致癌基因成瘾现象。因此,靶向单个关键癌蛋白(此处为MYC)有可能瓦解MYC驱动的恶性程序,提供有吸引力的治疗策略。然而,由于其固有无序结构、缺乏酶活性以及难以破坏其蛋白-蛋白和蛋白-DNA相互作用等多种因素,其靶向仍然极具挑战性。在此,研究人员讨论了当前靶向MYC的方法,包括直接和间接抑制剂,以及旨在调节MYC机制功能的策略,特别强调表观遗传机制和代谢途径。研究人员还重点介绍了在临床前模型中显示有前景结果和新兴临床疗效证据的干预措施。

3.1 直接靶向方法

3.1.1 使用微型蛋白或肽靶向MYC

MYC的转录和致癌活性以及对靶基因启动子区域中E-box序列的识别取决于其与 obligatory 结合伴侣MAX相互作用的能力。这种异二聚化稳定了MYC并使其能够与广泛的相互作用网络结合。因此,最广泛探索的抑制MYC功能的策略之一是破坏MYC:MAX蛋白-蛋白相互作用。过去二十年的实质性进展已证明这种结合可以使用小分子和微型蛋白/肽-based方法进行药理学靶向。

使用酵母双杂交和生化筛选的早期概念验证研究鉴定了10058-F4和10074-G5作为与MYC无序羧基端区域结合并干扰MYC:MAX异二聚化的小分子,从而减少DNA结合并抑制MYC依赖性转录和体外增殖。同样,基于荧光共振能量转移的筛选鉴定了IIA4B20和IIA6B17作为MYC:MAX二聚化抑制剂,可抑制鸡胚成纤维细胞中MYC驱动的致癌转化。尽管这些第一代抑制剂表现出有限的效力、较差的代谢稳定性和不理想的药代动力学特征,无法进入临床转化,但它们提供了关键的概念验证,即固有无序MYC蛋白内的瞬时动态界面可以被小分子调节。随后,大规模计算机筛选鉴定了MYCi361作为具有改善药代动力学特性的MYC:MAX抑制剂。该分子减少MYC稳定性和转录活性,并抑制体内MYC驱动的肿瘤生长。值得注意的是,MYCi361还与抗PD-1疗法协同作用,突出了将MYC抑制与免疫检查点阻断相结合的潜力。MYCi975是MYCi361的改进类似物,具有增强的治疗指数,抑制MYC/MYCN依赖性肿瘤(如NB、前列腺癌(PCa)、淋巴瘤和白血病)的癌细胞生长,并增强PCa和多发性骨髓瘤(MM)体内模型中的免疫治疗方法。尽管取得了这些进展,但由于疗效、特异性、毒性、生物利用度和其他限制方面的持续挑战,尚无MYC:MAX小分子抑制剂进入临床应用。

尽管小分子方法提供了重要的概念验证,但蛋白-蛋白相互作用的治疗性抑制通常使用微型蛋白或肽更有效地实现,它们可以更高效和选择性地结合分子靶标上更大的结合界面。本节总结了使用这些模式靶向MYC的进展。

3.1.1.1 OMOMYC

OMOMYC是一种92个氨基酸(残基348-439)的微型蛋白,通过在MYC控制二聚化的Zip区域内战略性引入四个特定氨基酸替换(E410T、E417I、R423Q和R424N)而开发。这种合理的诱变使OMOMYC能够优先与MAX结合,同时也允许OMOMYC同源二聚体形成以及直接与MYC结合,从而有效阻止MYC与靶基因启动子相互作用。临床前研究表明,OMOMYC可以穿透癌细胞、定位于细胞核、全局抑制MYC驱动的转录程序,并在多种癌症模型中减少肿瘤生长。重要的是,OMO-103是OMOMYC的全身可递送制剂,已进入临床转化阶段。其在晚期实体瘤患者中的I期试验(NCT04808362)显示良好的安全性,对正常组织无不良副作用,有效的靶点结合,以及初步的抗肿瘤活性证据。药效学分析证实了MYC相关转录和免疫生物标志物的调节,支持在Ib期和II期试验(NCT06059001和NCT06650514)中进一步评估。因此,OMO-103代表了第一个经临床验证并成功给药的MYC抑制剂(MYCi),突出了微型蛋白策略对抗以前难以攻克的靶点的治疗潜力。

3.1.1.2 HeloMYC

一种称为reCHEMbinant的蛋白质工程策略,结合了通过共价订书钉实现的螺旋稳定化和基于序列的突变,用于生成HeloMYC,即OMOMYC的订书钉肽衍生物,具有增强的物理化学性质和细胞摄取能力。先导肽(HeloMYC-1421)以低纳摩尔亲和力识别E-Box DNA,表现出显著增强的细胞进入能力,并在有效抑制MYC驱动的基因表达方面优于OMOMYC。它还在MYC依赖性癌细胞中显示出选择性的抗增殖活性,同时保持低细胞毒性。该研究确定了HeloMYC是治疗开发的有前景候选药物,并强调了reCHEMbinant平台作为开发细胞内生物制剂的实用蛋白质工程工具的潜力。

3.1.1.3 DuoMYC

DuoMYC是OMOMYC的小型化衍生物,通过去除Zip并用合成接头共价连接两个bHLH单体的羧基端,形成稳定的共价约束二聚体而开发。这种设计模拟了OMOMYC同源二聚体,同时保留了DNA识别所需的功能基序,减少了分子大小。实验测量表明,DuoMYC保留了对MYC靶E-box序列的高亲和力结合,表现出有效的细胞摄取,并通过与内源性MYC:MAX复合物竞争启动子占据来有效抑制MYC驱动的转录。减少的分子量预计将增强药代动力学特性,使DuoMYC成为有前景的下一代MYCi。这种方法也说明了战略性蛋白质小型化和共价稳定化如何提高MYC衍生抑制剂的治疗实用性。值得注意的是,DuoMYC的体内评估尚未报道。

3.1.1.4 ME47-MEF-MEF/C93

ME47(最初为Max-E47)是一种66个氨基酸的微型蛋白,通过将MAX的碱性DNA结合区与bHLH家族成员E47蛋白的HLH融合而成。结晶揭示ME47即使在缺乏DNA的情况下也通过HLH亚结构域形成同源二聚体。功能上,ME47以高亲和力和特异性结合E-box DNA元件,有效竞争天然MAX bHLHZip的靶位点占据。这种竞争性结合阻止MYC:MAX异二聚体与靶启动子结合,从而减少MYC依赖性基因的转录。诱导ME47表达可降低细胞增殖并在体外和体内抑制肿瘤生长,证明其针对MYC的治疗效果。

MEF是ME47的下一代衍生物,通过将ME47的双丙氨酸突变体(R12A和C29A)与源自c-Fos Zip结构域的半合理设计的Zip(FosW)组合,设计为混合“弗兰肯蛋白”。这种设计整合了三个转录因子家族的模块:MAX碱性区(b)、E47(HLH)和FosW(Zip)。与ME47相比,MEF表现出增强的稳定性、更高的结合亲和力和更大的E-box序列特异性,说明了合理设计和定向进化在开发MYC靶向微型蛋白中的力量。

MEF/C93是另一种衍生物,包含一个羧基端半胱氨酸,允许共价同源二聚化,进一步提高了微型蛋白的稳定性。MEF/C93定位于细胞核,对E-Box DNA具有高亲和力和特异性,并选择性下调MYC靶基因。然而,二硫键在正常细胞的还原环境中可能不稳定,尽管作者提出癌细胞的更多氧化环境可能赋予半胱氨酸连接的微型蛋白更大的稳定性。

3.1.1.5 合成转录抑制因子

开发了一种化学策略来生成源自MAX的bHLHZip的模块化合成转录抑制因子(STRs)。该方法涉及分别化学合成碱性区和Zip区段,通过烃类订书钉稳定其螺旋,并连接生成“交叉二聚体”结构。STR-DNA复合物的晶体学分析揭示合成抑制因子通过四螺旋组装识别E-Box DNA。先导STR116分子对E-box基序具有纳摩尔亲和力,直接抑制MYC:MAX DNA结合,表现出细胞渗透特性,下调MYC依赖性基因转录,并抑制MYC驱动癌细胞的增殖。重要的是,这种模块化架构可以被重新编程以模拟其他bHLH转录因子,突出了其作为调节转录因子活性的合成方法的多样性。

3.1.1.6 MAD

MAD微型蛋白包含MAX二聚化蛋白1(MXD1)的1-145残基,涵盖哺乳动物Switch-insensitive 3A(mSIN3A)相互作用结构域(SID)和bHLH区域。两个半胱氨酸残基(C75和C111)被突变以抑制二硫键形成,并引入S145A以防止磷酸化依赖性泛素化和蛋白酶体降解来增强稳定性。MAD具有细胞渗透性,定位于细胞核,通过三种机制抑制MYC活性:(1)与MAX异二聚化结合E-Box DNA,从而有效阻断MYC转录活性;(2)通过其SID招募表观遗传抑制因子mSIN3A,进一步抑制MYC驱动的基因表达;(3)与上游结合因子(UBF)相互作用,抑制MYC激活的核糖体基因转录。

3.1.1.7 IDP-121

首创的订书钉肽抑制剂IDP-121被合理设计为特异性靶向MYC并阻断其与MAX的相互作用。订书钉肽采用烃类交联稳定参与蛋白-蛋白相互作用的α-螺旋表位,并增强对靶蛋白的结合亲和力。生物物理和细胞表征表明IDP-121以纳摩尔亲和力结合MYC,破坏MYC:MAX复合物,快速内化进入细胞,并有效定位于细胞核。IDP-121的药物样特性和抗肿瘤功效在实体瘤模型中进一步得到体内验证。IDP-121目前正在进行I/II期临床评估(NCT05908409),强调了其作为MYC靶向治疗的潜力以及订书钉肽作为蛋白-蛋白相互作用抑制剂的更广泛潜力。

3.1.1.8 Mizmetic

使用AlphaFold-Multimer开发了MYC与MIZ-1之间的蛋白-蛋白相互作用模型。该模型预测MIZ-1的MID2结构域采用螺旋结构,停靠在MYC上与MAX二聚化界面重叠的位点上。在此结构见解的指导下,合理设计并合成了称为Mizmetic的订书钉肽衍生物。最有效的变体对MYC表现出纳摩尔亲和力。使用丙氨酸扫描鉴定了介导相互作用的关键“热点”残基,并纳入了有利的替换。优化组的订书钉肽有效抑制MYC:MAX复合物形成和E-Box DNA结合。除了生成先导化合物外,该研究还说明了基于人工智能(AI)的结构预测如何被系统地应用于设计和开发新的基于肽的MYC抑制剂。

3.1.1.9 NT-B2R

双环肽已成为一类有吸引力的约束肽治疗药物。针对MYC羧基端结构域合成表位(残基E263-R378)的立体多样性双环肽库进行高通量筛选,鉴定了先导化合物NT-B2R,其以纳摩尔亲和力结合全长MYC。虽然NT-B2R本身不具有细胞渗透性,但脂质体介导的递送实现了细胞摄取并导致MYC调节基因表达的显著调节。尽管仍处于早期阶段,这项工作强调了构象约束的环肽支架直接靶向MYC以开发下一代治疗药物的潜力。

3.1.1.10 H1肽

14个氨基酸的线性H1肽来源于MYC的bHLH区域的螺旋1,并纳入两个氨基酸替换(S6A和F8A)以改善整体螺旋度。其设计用于抑制MYC:MAX二聚化并阻断E-Box DNA结合。由于H1本身不具有细胞渗透性,与来源于黑腹果蝇触角足同源结构域的16个氨基酸细胞穿透肽融合可实现有效的细胞内递送。细胞摄取后,H1减少细胞存活并抑制MYC调节的基因表达,证明其作为靶向MYCi的潜力,特别是与有效递送策略配合使用时。需要进一步的体内研究来评估这种有前景化合物的治疗潜力。

3.1.1.11 coreMYC

为了克服直接靶向MYC相关的挑战,研究人员进行了结合计算肽设计、生物物理表征和细胞分析的综合研究,从而鉴定了MYC TAD内的50个氨基酸构象开关(残基101-150)。该表位称为coreMYC(c-MYC构象调节因子),以两种不同构象状态之间的动态平衡存在,调节其蛋白结合活性。coreMYC的延伸构象以暴露的疏水残基为特征,能够结合识别MYC TAD该区域的MYC相互作用因子,而疏水塌缩驱动的紧凑构象则阻止这些相互作用。使用多酚表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)调节coreMYC的构象结构,研究人员证明诱导关闭状态抑制与TRRAP和TBP的相互作用,这两者对MYC的转录和致癌活性至关重要。研究结果确立了coreMYC作为功能重要的调节元件,并强调了其作为构象开关的潜力,可用于鉴定能够将MYC结构平衡转向非活性紧凑状态的化合物。此外,coreMYC本身可作为开发竞争性调节MYC蛋白-蛋白相互作用景观的肽衍生物的支架,为治疗干预提供了有前景的策略。

3.1.2 使用PROTACs靶向MYC

蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)是双功能小分子,将靶蛋白招募到E3泛素连接酶,诱导靶蛋白泛素化并随后通过26S蛋白酶体降解。最近的研究提供了概念验证,即PROTACs代表了MYC驱动癌症中另一种潜在可行的治疗策略。例如,通过结构修饰MYC靶向小分子KJ-Pyr-9开发的PROTAC MTP3,有效消耗内源性全长MYC蛋白,并独特地诱导功能性氨基末端截短MYC物种的积累。其他PROTACs CSI86和CSI107,它们包含von Hippel-Lindau(VHL)配体,已被证明可诱导MYC降解并对乳腺癌和PCa细胞表现出抗增殖活性。这些先导分子在体内也显示出令人鼓舞的功效,支持其针对MYC依赖性肿瘤的治疗干预潜力。此外,还开发了两种基于寡核苷酸的PROTACs,通过将VHL配体VH032与优化的E-Box DNA序列结合而成。这些化合物有效降解MYC,抑制肝细胞癌(HCC)细胞增殖,并显著减少体内肿瘤生长。总之,这些研究强调了靶向MYC降解作为抑制MYC活性有力手段的潜力。

3.1.3 MYC相分离及其治疗意义

生物分子相分离已成为通过形成动态、无膜凝聚体来组织细胞内成分的基本机制,并调节包括基因表达在内的多种细胞过程。在此背景下,最近的研究开始揭示相分离在调节MYC转录活性和其他功能中的作用。Yang等人证明MYCN可以形成涉及TAD和DNA结合界面的动态、转录活性凝聚体。这些凝聚体包含其二聚化伴侣MAX、基因组DNA和转录机制组分,包括中介复合物亚基1(MED1)和RNA聚合酶II,以及新生RNA。该研究进一步表明相分离优先调节MYCN调节基因的一个子集,表明其调节作用是选择性的而非全局性的。另一项研究报告MYC内保守的酸性区域介导多价静电相互作用,直接调节其相分离能力。该区域内带电残基的缺失或突变改变了MYC聚集行为并促进癌细胞增殖,突出了调节MYC凝聚体形成、聚集动力学和功能活性的序列水平决定因素。MYC已被证明响应转录应激经历相转变,形成多聚体、球状结构。最近的一项研究进一步证明这种类凝聚体组装的形成与MYC从DNA结合状态向RNA结合状态的转变相关。作者还表征了MYC内的多个RNA结合区域(RBR I-IV),其中RBRIII表现出最高的亲和力。MYC的这种RNA相关相转变抑制免疫原性RNA-DNA杂交体的积累,并阻止先天免疫信号通路的激活。总之,这些见解具有重要的治疗意义,因为相分离生物学正在发展成为疾病干预的重要途径。选择性破坏特定凝聚体功能(如MYC-辅因子相互作用或MYC的RNA结合驱动相转变)的策略,可能能够调节致癌转录程序和免疫逃逸机制。

3.2 间接靶向方法

除了直接靶向MYC蛋白外,还开发了几种抑制控制MYC转录、翻译和蛋白质稳定性的蛋白质的策略。其中,合成致死方法已成为靶向“不可成药”蛋白(如MYC)的特别有前景的策略。通过鉴定仅在MYC激活背景下才变得必需的基因或通路,这些方法揭示了可以在治疗上利用的脆弱性,以选择性损害MYC成瘾的肿瘤细胞。

3.2.1 靶向MYC转录

3.2.1.1 G-四链体DNA

MYC的P1启动子包含一个上游核酸酶超敏元件III 1(NHE III 1)区域,占MYC转录激活的80-90%。由于其富含G的特性,该区域可以采用称为G-四链体(G4)的DNA二级结构,阻碍RNA聚合酶进展并从而抑制MYC转录。因此,稳定MYC G4结构的小分子和肽已成为MYC驱动癌症的潜在替代策略。

第一个进入临床试验的MYC G4结合药物是氟喹诺酮类quarfloxin(CX-3543),进展到II期。然而,虽然最初选择用于MYC G4结合,但它主要破坏核仁蛋白-rDNA G4复合物,并因药代动力学限制和临床疗效不佳而终止。其他主要类别包括苝二酰亚胺,如PIPER,强诱导MYC G4形成;阳离子卟啉,特别是TMPyP4及其更具选择性的衍生物Se2SAP;以及奎宁衍生物,包括SYUIQ-05,通过结合G4环区域表现出强MYC选择性。然而,尽管这些化合物显示出MYC G4稳定化和抗增殖活性,但它们表现出有限的目标选择性。最近开发的配体,包括D089、DHX36衍生肽、通过基于配体的虚拟筛选鉴定的再利用药物,以及几种合成衍生物(EP12、m-Se3、碳水化合物修饰的咪唑类和7-氮杂-8,9-亚甲二氧基茚并异喹啉类),以及MYCN选择性结合剂如MY-8,已在体外和体内证明MYC/MYCN抑制。然而,缺乏特异性仍然是MYC G4稳定剂的主要挑战,因为大多数配体广泛结合整个基因组中的G4结构。这一限制推动了更具选择性方法的发展,如DNA干扰(DNAi)剂,包括DNAi-5T和多位点结合剂,设计用于独特识别MYC G4结构。尽管一些药物进入了早期临床评估,但由于选择性和稳定性方面的持续限制,尚无MYC G4稳定剂成功推进临床转化。

3.2.1.2 BET抑制剂

抑制MYC转录最广泛使用的方法之一涉及抑制溴结构域和末端外结构域(BET)蛋白。这些表观遗传阅读器结合组蛋白上的乙酰化赖氨酸残基,并激活多种癌基因的转录,包括MYC、B细胞淋巴瘤2(BCL2)、CDK6、CCND1和CCNA1。BET抑制剂(BETis)将BET蛋白如BRD2和4从染色质上置换下来,导致超级增强子塌缩、RNA聚合酶II启动子近端暂停和转录延伸减少,从而广泛抑制癌基因。值得注意的是,BETis不会完全关闭全局基因表达,而是选择性抑制癌细胞异常依赖的驱动其生长的转录程序。由于在许多癌症类型中MYC表达由BET依赖性超级增强子驱动,并且高度依赖于BRD4,BETis对MYC致癌表达表现出强烈影响。此外,MYC mRNA和蛋白质的快速周转(约20分钟)使MYC水平对BET介导的转录调控破坏高度敏感。因此,BET抑制为依赖持续MYC活性的癌症提供了一种间接但高效的方法。此外,BETis间接重新激活涉及凋亡、衰老和分化的肿瘤抑制基因表达程序。因此,对全局基因表达输出的深远重塑强调了BETis介导的抗肿瘤效应。

JQ1和I-BET762是首批开发的BETis,为研究BET蛋白在癌症中的功能提供了有力工具。JQ1结合BRD4的BD1和BD2溴结构域,将蛋白从染色质上置换。这种第一代BETis在急性髓系白血病(AML)、乳腺癌、肺癌和髓母细胞瘤(MB)的临床前模型中显示出抗癌特性。然而,其临床潜力受到口服生物利用度差和药代动力学不理想的限制。相比之下,I-BET762靶向多个BET家族成员(BRD2-4),表现出改善的口服生物利用度,并在MM、NB和胰腺癌的临床前模型中显示出强大的功效。

随后的BETis旨在解决早期化合物生物利用度和药代动力学相关问题。例如,OTX-015是一种与JQ1结构相关的泛BETi,在血液恶性肿瘤(包括AML和急性淋巴细胞白血病(ALL))以及实体瘤(如NB和间皮瘤)的临床前模型中表现出改善的药代动力学特性和抗肿瘤活性。

下一代BETis旨在增强效力、选择性和耐受性。这些包括改进的泛BETis,如ABBV-075(Mivebresib)、MS417、MS645和AZD5153,它们在较低浓度下实现更强的BET靶向,并表现出优于早期药物的临床前功效。同时,溴结构域选择性抑制剂,如ABBV-744、GSK046和ND-BET,优先靶向BD2,在维持致癌程序转录抑制的同时减少全身毒性。其他创新方法包括BET靶向PROTAC降解剂如ARV-825和dBET1,将BET抑制与HDAC或磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)阻断相结合的双功能分子,以及共价BETis如ZEN-3694和BI-894999。总之,这些下一代BETis旨在提高选择性、药理学特性和治疗功效,代表与第一代化合物相比更精细的替代方案。

BETis有前景的临床前结果引发了对其临床转化(特别是在MYC驱动癌症中)的高度期待。OTX-015是第一评估的临床试验药物,结果显示在少数弥漫性大B细胞淋巴瘤和AML患者中出现部分和完全缓解。然而,在MM以及大多数接受治疗的实体瘤中反应有限。相比之下,ABBV-075在晚期实体瘤和AML患者的I期研究中评估,显示出临床上可控的毒性特征和疾病稳定或治疗反应的证据,特别是在血液恶性肿瘤中与venetoclax联合使用时。然而,实体瘤的治疗反应仍然不常见。在临床研究中,剂量限制性毒性,包括血小板减少、贫血、中性粒细胞减少、胃肠道事件和疲劳,被普遍报道,反映了BET蛋白在
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