▎藥明康德/報道
TP53基因是人類癌癥中最常出現突變的抑癌基因。p53蛋白能夠被多種應激刺激激活,同時它也控制著一個非常復雜的抗增殖轉錄系統,這一轉錄系統影響到的生物反應多得讓人看著頭暈。雖然我們已經揭示了p53信號網絡的許多方面,但是對p53在什么情況下如何行使它的多種功能還沒有清晰的了解。細胞種類,基因突變形態和細胞狀態是如何影響p53的功能的?我們怎樣才能在癌癥中恢復它抑制腫瘤的活性?日前《細胞》雜志對p53進行了深度盤點。
p53:教科書上的說法
p53是在腫瘤病毒研究的巔峰時期被發現的,最初它被認為是致癌基因,但是隨后的研究發現野生型(wild type) p53在細胞培養環境下抑制腫瘤生長和細胞癌變。在編碼p53的TP53基因中出現的失活性突變在人類腫瘤中非常常見。在很多癌癥中,TP53基因突變與患者的不良預后相關。
p53是一種調控轉錄的序列特異性DNA結合蛋白。與p53介導的轉錄調控在抑制腫瘤中的重要作用一致,大部分腫瘤中出現的TP53基因突變發生在編碼p53蛋白DNA結合域的部分。在正常細胞中,p53被一系列調節因子維持在低水平。其中MDM2基因作為p53泛素連接酶,能夠促進p53的降解。不過在多種細胞應激情況下p53蛋白在細胞中的穩定性得到提高。激活p53的機制根據刺激的不同而改變,例如,DNA損傷會促進p53的磷酸化,從而阻斷MDM2媒介的降解。而致癌基因突變引發的信號通路會誘導ARF腫瘤抑制子抑制MDM2的功能。
p53的功能中了解最為深入的是它促進細胞周期停滯(cell cycle arrest)和細胞凋亡(apoptosis)的功能。90年代早期的重要研究表明p53對媒介可逆DNA損傷引發G1期檢查點的激活非常重要,它促進細胞周期停滯的目的應該是為了幫助DNA在進行更多細胞分裂之前獲得修復。同時,p53可以通過引導促進凋亡的BCL-2家族成員的表達來促使細胞凋亡的發生。
為什么p53是一個這么重要的腫瘤抑制子呢? 一方面,p53在DNA出現損傷后能夠引發細胞周期停滯或者消滅細胞,表明它可以通過預防致癌基因突變的累積來防止癌癥發生。從這個角度來說,p53缺失會導致存活下來的子細胞中基因突變數目增多,從而間接地促進癌癥的發生。另一方面,p53在致癌基因異常表達時能夠阻止細胞增殖,表明它可能在限制致癌基因突變的惡果方面也有重要作用。在這種情況下,p53缺失會允許表達致癌基因的細胞繼續無限制增殖,從而直接導致癌癥發生。不管從哪個角度來說,p53都承擔著基因組守護者(guardian of the genome)的角色,它會限制基因突變帶來的有害后果。
雖然這種理解能夠為解釋“為什么TP53基因突變在人類癌癥中最為常見?”提供了一個基本框架,但是最近的研究為p53的功能做出了更為細致入微的描述。這些研究表明p53激活后的結果非常廣泛多樣,而且它對基因的轉錄調控與很多背景因素相關。
“基因組守護者”詳解
當DNA損傷發生后,DNA 損傷反應(DNA damage response, DDR) 激酶會磷酸化p53,激活p53,導致細胞周期停滯、細胞衰老(senescence)或者細胞凋亡。這些步驟最終可以減少基因突變進一步傳播的風險。而且,p53會激活編碼DNA修復機制組成部分的基因,從而刺激DNA修復。
因此TP53基因突變經常與單核苷酸變異(single nucleotide variants, SNVs) 和特定的協同變異(co-mutated)基因相關聯,這并不令人驚訝。令人驚訝的是在腫瘤分析中TP53基因突變與基因拷貝數變異(copy number variation, CNV)有非常緊密的聯系。而且,攜帶TP53基因變異的腫瘤細胞通常為非整倍體(aneuploid),在完整染色體的數目上出現明顯變化。
這種情況出現的原因是多方面的,其中一個原因與p53調節G2/M細胞周期轉換的能力有關。例如,p53缺失導致對MAD2的抑制減弱,從而導致紡錘體組裝檢查點(spindle assembly checkpoint)失調。這會引起染色體出現錯誤分離(missegregation)和四倍體的機率上升。在四倍體細胞中,p53缺失會導致多極有絲分裂的幾率增加,從而加劇染色體錯誤分離。
另一個原因是p53可以通過殺死可能出現異常有絲分裂的細胞來限制染色體不穩定性的產生,特別是在中心體擴增或端粒功能失常之后。多余的中心體可以導致Hippo信號通路的上調,這會通過抑制MDM2來激活p53。有研究表明p53缺失的細胞更容易耐受異常基因劑量造成的蛋白組方面的壓力。綜合這些原因,p53缺失似乎不但促進非整倍體細胞的產生,而且維持它們的存活。
另一個p53維持基因組完整性的手段是抑制反轉錄轉座子(retrotransposon)的移動。反轉錄轉座子是病毒生成的遺傳元件,它們可能通過在基因組中的轉移和重新插入造成基因突變的產生。有研究表明在果蠅中激活可移動的反轉錄轉座子可以導致DNA出現雙鏈斷裂,p53引發的細胞凋亡理論上可以減少DNA雙鏈斷裂帶來的基因突變的可能。但是p53基因突變與反轉錄轉座子表達之間的關系并不只限于消滅出錯細胞。p53可以與LINE元件(LINE elements)和其它轉座子內的序列相結合并且導致它們的表達水平下降。p53對反轉錄轉座子的抑制依靠的是在表觀遺傳層面對反轉錄轉座子位點的抑制,而不是細胞凋亡。如果對反轉錄轉座子的抑制減弱,它們可以重新整合到基因組中并且增加基因突變的產生。
雖然基因組不穩定性不是腫瘤發生的必須條件,但是p53缺失導致的基因組不穩定性讓腫瘤細胞可能積累更多致癌驅動子,從而加速癌變、腫瘤轉移和抗藥性的產生。對于一個腫瘤來說,它包含的腫瘤細胞中基因突變的多樣性,而不是基因突變的絕對數目,決定了腫瘤細胞群體在面臨不同環境和挑戰時表現出的韌性。從這個角度來說,p53失活的獨特之處在于它不但促進基因組不穩定性的產生(提高新基因突變產生的頻率),而且維持攜帶廣泛遺傳錯誤的細胞存活(減少基因突變消失的幾率)。這些研究表明p53失活可能幫助建立腫瘤內異質性(intratumoral heterogeneity)。
p53 控制著一個廣泛而靈活的信號網絡
調節基因組完整性,細胞周期停滯和細胞凋亡,似乎這些對一個基因而言還不夠多似的,日益增多的研究表明,p53同時還控制更多“非經典”通路。例如,p53可以調節自噬活動,變動新陳代謝,抑制多能性和細胞可塑性,并且協助一種稱為鐵死亡(ferrotoposis)的依靠鐵離子的細胞死亡方式。即便是基準水平的p53也可以增強多種其它腫瘤抑制信號網絡。然而,令人驚訝的是這么多研究并沒有給我們一個簡單而明確的答案指出p53的功能到底是什么,以及它是怎樣完成這些功能的。我們目前得到的結論是p53造成的生物反應異乎尋常的靈活,它會因為細胞種類、細胞分化狀態、應激條件和環境中的配合信號的改變而改變。
▲p53信號網絡
p53多種多樣的功能來源于它在不同條件下可以調控不同集合的靶向基因的能力。試圖發現一組通用的p53靶向基因的研究都不可避免地遭受失敗。對16組全基因組數據進行的薈萃分析(meta-analysis)只發現大約60個基因是共同靶點。這些研究發現的中心準則是,細胞環境和刺激的不同會導致功能上不同組的基因被激活,而不僅僅是同一組基因的激活水平不同。我們不能指望在不同組織中致癌基因的活性(例如KRAS會在結腸、胰腺和肺組織中被激活)會導致同樣p53調控的轉錄反應。而且,我們也無法假設在單細胞水平上DNA損傷激活p53造成的基因表達特征,會和致癌基因激發的基因表達特征相同。是什么原因導致p53調控的多種信號通路在特定生理條件下只有一種或少數幾種被激活,仍然需要更多系統性的研究。
細胞新陳代謝是最近獲得關注的一條p53調控的非經典生理過程。p53調控的基因可以調控包括谷氨酰胺分解代謝,抗氧化活性,脂類合成,脂肪酸氧化和糖異生等代謝過程。而且根據細胞種類的不同,p53可以對同一代謝過程施加相反的作用。例如,在乳腺和肺癌細胞中,p53通過減弱葡萄糖吸收或者抑制糖酵解酶的表達來達到抑制糖酵解(glycolysis)的作用。然而在肌肉細胞中,p53通常引導糖酵解酶的表達。這些研究結果意味著p53能夠調節新陳代謝的不同方面,從而產生不同、甚至是相反的生化和表型反應。
而p53引發不同生物反應的原理仍然不明。一方面,p53能夠依據細胞種類和刺激類型來引導功能上不同的轉錄程序,從而產生不同的生物后果。目前提出的一個p53調節不同生物反應的機制是通過基于刺激的翻譯后修飾(post-translational modification, PTMs)。對p53的PTMs能夠改變p53對不同靶點基因的親合力。例如,磷酸化p53(S46)和乙酰化p53(K120)可以激發細胞凋亡,而PRMT5-甲基化p53相比之下則更容易激活p21。另外在p53蛋白中出現的諸如SUMO化(SUMOylation)、糖基化(glycosylation)和脯氨酰異構化(prolyl isomerization)等PTMs可以改變蛋白的穩定性,并且影響對靶點基因的偏好。
誘發p53表達可以導致穩定的信號輸出或者震蕩式的波動信號。不同尋常的是,p53表達變化的動力學特征,可以獨立于最高p53蛋白水平,決定細胞在面對遺傳毒性壓力(genotoxic stress)時的反應。p53激活時的動力學特征之所以能夠轉化為對不同靶點的傾向是因為p53對不同靶點的結合和分離速率不一樣。例如,p21的啟動子對短暫的p53脈沖更為敏感,而p53的另一個靶點,促凋亡的FAS則對這種p53信號不敏感。因此,短暫的p53脈沖會導致增殖停滯,而持續信號則引發細胞凋亡。
另一方面,多個因素影響細胞如何解釋p53的激活。第一,細胞譜系(cell lineage)可能是決定細胞在多種不同反應中傾向哪一種的重要決定因素。比如,細胞種類和細胞狀態決定的染色質修飾可能導致某些基因更容易或更難與激活的p53結合。例如,在胚胎干細胞中,p53可以被激活并且與p21啟動子結合,但是p21是否會被有效地激活取決于在這一位點上基于細胞種類的抑制性H3K27me3修飾。第二,p53靶向的基因圖譜可以被其它合作或對抗的轉錄因子影響,它們包括FOXO和NF-?B。最后,同樣的轉錄信號輸出可能由于細胞狀態的不同而導致不同的結果。比如ATM信號通路可以保護細胞不發生p53媒介的細胞凋亡,ATM沒有影響p53激發的轉錄信號,但是它阻斷了自噬活動,從而維護了線粒體的平衡并且抑制活性氧的水平。
總體來說,這些觀察意味著p53媒介的生理反應不是一個簡單的開和關。p53顯然深陷在一個由多種調節子和效應子構成的密集而且互相關聯的網絡中。細胞的背景因素(細胞種類,表觀生物學狀態,組織微環境,激活信號)對p53活性的生化特性和p53反應的生物結果都有關鍵性的作用。
背景因素對p53腫瘤抑制功能的影響
根據定義,腫瘤抑制基因調節那些限制不正常細胞增殖的生理過程,這些基因失活會促進腫瘤形成和生長。由于p53能夠控制多種生理過程,哪些效應功能對抑制腫瘤來說最重要一直是一個爭論不休的話題。細胞衰老和凋亡顯然在腫瘤中存在而且當這些生理過程被激活時確實能夠起到抑制腫瘤的作用。但是,近年來的研究表明抑制腫瘤并不一定需要細胞凋亡或者衰老。在有些情況下,p53媒介的非經典功能可能更加重要。
對于腫瘤抑制來說,唯一的檢測指標是這個基因能夠在體內削弱腫瘤的產生或發展。從這個角度來說,p53基因敲除(p53 knockout)小鼠是個有力的模型,這些小鼠無一例外地會得上胸腺淋巴瘤(thymic lymphoma)。為了研究哪些p53媒介的功能對腫瘤抑制最為關鍵,各種不同的轉基因小鼠模型被創造出來。如果消除p53控制的某些功能導致腫瘤的生成,那么被消除的過程就對p53抑制腫瘤的活性非常重要,反之則不重要。
一種研究方式是比較p53缺失小鼠和p53靶點基因缺失小鼠在腫瘤生成和病理方面的差別。例如,p21、Puma或Noxa缺失小鼠并不會得上胸腺淋巴瘤,這意味著p53媒介的細胞周期停滯和細胞凋亡可能對腫瘤抑制來說不是必不可少的。但是p53的靶點基因通常在細胞中有一定基準水平的表達,例如p53缺失的小鼠中p21基因顯然沒有缺失。于是,這種研究策略可能導致某些p53效應子對無效表型(null phenotype)的貢獻被高估。反過來說,由于多個效應子在媒介大多數p53的功能,缺失其中一個效應子的小鼠模型可能無法讓p53的效應過程完全失活(例如p21缺失不能完全阻止p53介導的細胞周期停滯)。于是,這種研究方式也可能低估某些p53靶向過程對腫瘤抑制的影響。
▲腫瘤抑制機制研究:敲除p53靶基因
另一種分割p53功能的研究方法是,使用有選擇性地保留或者丟失一部分p53靶點基因的能力和活性的突變模型。例如,從腫瘤中獲得的p53R175P和p53E180R等位基因會導致細胞凋亡的功能失常,但是保留了引發細胞周期停滯的能力,攜帶這些基因變異的小鼠與p53缺失小鼠相比無腫瘤生存期得到了延長。這意味著不同的p53突變體可能有選擇性地影響了下游的效應信號通路。另外一種方法是用人工合成的結構功能突變體(structure-function mutant)來擾亂p53的轉錄蛋白域或者讓乙酰化過程失常。這種方法至少可以在體外將p53的重要功能分割開。不過結構功能的研究策略也有它的缺陷。攜帶p53突變的蛋白與野生型相比可能更為穩定或更不穩定,因此導致的不同表型可能是由于蛋白數量上的差別,而不是蛋白功能上的差別。大多數結構功能突變只在少數幾種細胞中被研究過,這些研究結果可能無法被推廣到所有組織的腫瘤生成中。
▲腫瘤抑制機制研究:突變p53靶基因
第三種研究方法是利用攜帶能夠被重新激活的p53等位基因的小鼠腫瘤模型。目前的研究結果表明,恢復p53功能可以產生強烈的抗腫瘤反應。例如在表達Myc的B細胞淋巴瘤模型中,恢復p53功能導致大量細胞凋亡。而在肝癌模型中,恢復p53導致細胞衰老。在其它情況下,重新激活p53可以引發細胞分化和自我更新的喪失。雖然在腫瘤模型中重新激活p53的后果并不見得等同于腫瘤發生時丟失的生理過程,這些研究重申了背景因素對p53功能反應的影響。
▲腫瘤抑制機制研究:恢復p53基因功能
那么,到底哪些p53活性對于腫瘤抑制來說是最重要的呢?顯然,上述研究的缺陷說明我們不能忽視背景因素而進行概括。接受背景因素的重要性可以讓我們發現針對不同腫瘤的抑制方式,并且可能導致未來根據不同腫瘤的特征來選擇恢復最相關的p53功能。
TP53基因變異的多樣性導致不同的功能結果
TP53基因位點在腫瘤中的變異方面的研究進展,不但沒有簡化我們對p53變異如何促進腫瘤生成的理解,反而讓我們的理解更為復雜化。TP53基因變異中最常見的也是被研究得最為徹底的是位于DNA結合蛋白域的錯義突變(missense mutation)。這意味著p53的這一特征對腫瘤抑制非常關鍵。目前的教條是把p53分為野生型或者突變型兩大類,但是TP53突變可以以許多形式出現,并且伴隨著不同的協同突變和多種多樣的等位基因組合模式。因而可以導致非常有趣的功能性與表型分支。
基因組測序已經證實,大約一半腫瘤至少攜帶一個p53變異,但是不同類型的腫瘤之間攜帶p53變異的頻率和分布有非常大的差別。大多數在TP53基因中出現的 SNVs是錯義突變,其中25%屬于5種熱點突變。令人意外的是,大約25%的TP53突變是會導致編碼截短蛋白的無義或移碼突變,剩下的是剪接點SNVs和生理意義不明的片段插入或缺失。雖然有幾種渠道可以讓第二個TP53等位基因失活,但是這通常是由于片段刪除(segmental deletion)而造成的。這些被刪除的片段大小不一,出現的頻率和SNVs出現的頻率相當。大約只有25%的腫瘤攜帶著典型的p53錯義突變/片段刪除組合。
▲16種癌癥類型中的常見TP53突變
癌癥基因組項目幫助我們進一步了解TP53變異圖譜和它與其它體細胞基因變異之間的關系。在某些癌癥中,TP53基因突變通常與激活KRAS的基因突變和MYC擴增同時發生。而且如前所述,TP53基因突變經常與高頻率的基因拷貝數目變異聯系在一起,例如在卵巢癌和復雜核型的急性骨髓性白血病中這種情況經常發生。
對TP53在不同情況下的變異進行歸類,可能讓我們判斷特定的變異是否反映出功能選擇,或者只是腫瘤發生時存在的不同突變產生方式。TP53中特定的突變特征一部分是由于突變產生的來源造成的。例如,在肝癌中常見的R249S突變是由于黃曲霉毒素導致的G變為T的轉換,而在黑色素瘤中的R123*突變是由于紫外線導致的C變為T的轉換。有些經常出現的C變為T的突變是由于胞苷脫氨酶的作用,它為抗體多樣化提供內在的基因變異。
過去25年里的試驗數據同時顯示,某些TP53突變為獲得功能性突變(gain-of-function mutation) 。這類突變蛋白最顯著的表型是它們能夠增強腫瘤的侵襲和轉移,有些時候它們會增強藥物抗性,表觀遺傳重組,和血管增生。雖然這些獲得功能性突變可以有多種活性,但是最主要的規律是這些突變會對抗野生型p53的功能,或者加重p53缺失造成的結果。
一個p53突變能夠造成特殊的表型并不足以證明這個突變是獲得功能性突變。理論上講,攜帶p53突變的等位基因可以導致功能減弱,功能分離或者功能獲得。減弱野生型的功能(下圖A)可能基于對p53水平不同程度的抑制造成功能特異的表型(下圖B)。例如,靶向p53的shRNAs可以將p53敲低到不同水平,這會對小鼠模型中p53功能和淋巴瘤的產生造成不同的影響。但是只有完全敲除p53可以導致染色體的不穩定。功能缺失是癌癥相關的p53基因突變中常見的一個特點,表現在大多數突變無法引發細胞凋亡。功能分離性突變表現在突變的p53基因保留了一部分與下游靶點的相互作用,例如前文描述過的p53R175P突變(下圖C)。最后的一種類型的獲得功能性突變(下圖D)在下文中將繼續描述。
▲不同機制可導致p53突變的不同表型:(A)野生型,(B)功能喪失或部分喪失,(C)功能選擇,(D)新形態/功能增益。
p53突變引發致癌效果的機制還沒有得到完全澄清。第一,有些保留了殘余激活轉錄功能的p53突變蛋白可能激活全新靶點。例如,p53突變型可以通過激活MLL1/2和MOZ的表達來影響染色質形態。第二,有些非結構化(unstructured)的p53能夠隔離其它蛋白,并且在有些情況下讓p53突變蛋白能夠與p63或p73結合,導致受體酪氨酸激酶信號通路的變化,從而促進腫瘤侵襲和轉移。最后,p53突變蛋白可以與SWI/SNF復合體合作來提高調控血管增生的VEGFR2的水平。
雖然通常的假設是TP53截短突變會造成無義等位基因,但是最新研究表明這些突變可能造成新功能的產生。比如,有些無義突變,特別是在6號外顯子上的無義突變的頻率比預想的要高。其中有些突變讓截短的p53突變體能夠與錯義突變蛋白一樣能夠促進腫瘤侵襲和轉移。
除了不同p53 SNVs造成的異質性以外,人體17p染色體上不同程度的片段丟失也會造成p53基因劑量上不同程度的改變。而且在腫瘤中觀察到的人類17p染色體的片段丟失經常導致p53基因以外其它癌癥抑制基因的缺失。模擬17p13的17p染色體片段丟失與p53缺失相比,在小鼠中造成侵襲性更強的腫瘤,原因是很多需要兩個拷貝才能抑制癌癥的基因丟失了一個拷貝。這些觀察結果表明與CNVs關聯的獨特生物學和進一步對其進行分析的重要性。
綜上所述,我們對TP53變異復雜性的了解正在改變我們如何看待這一“在人類癌癥中最常見事件”對腫瘤發生的影響。雖然不容質疑的是最顯著的生物學后果是由于p53蛋白失活而造成的,但是很明顯TP53基因變異和17p片段缺失對癌癥表型的影響超過單單造成p53缺失。由于未來臨床決定的產生將更依靠基因組數據,現今將腫瘤簡單分為“p53野生型”或“p53突變型”的分類方式必須改變。
駕馭p53信號網絡
p53在腫瘤抑制方面的強烈功效和癌癥中p53變異出現的高頻率激發了許多針對p53信號網絡的癌癥療法的研發。研究表明對傳統化療的有效反應基于野生型的p53。例如,治療急性早幼粒細胞白血病(acute promyelocytic leukemia)的視黃酸與砷療法的成功取決于p53媒介的細胞衰老。由于TP53基因突變會讓野生型的p53蛋白失活,因此這些基因突變普遍被認為無法用藥物靶向(undruggable)。然而,其它靶向p53突變蛋白,p53調控子,或者TP53基因突變在癌癥中造成的薄弱環節的努力開始顯現出成效。
目前利用我們對p53生物學理解進行抗癌藥物研發中,進展最快的項目是抑制攜帶野生型p53的腫瘤中的MDM2。以Nutlin為首,一系列抑制MDM2和MDMX的小分子和肽基抑制劑被開發出來。它們通過靶向MDM2中與p53的結合位點來防止p53的降解。MDM2拮抗劑在白血病和脂肪肉瘤中已經完成一系列臨床1期試驗。雖然這些劑量遞增試驗不能對藥物療效作出結論,但是在大多p53野生型樣本中觀察到了p53靶點基因的表達量增加。而且在5~10%的患者中觀察到了部分反應,這是一個好的預兆,因為這些患者中很多已經接受過多種療法的治療。
▲p53治療策略:在p53野生型腫瘤中保持p53穩定性
在另一種情況下,MDM2抑制劑被用來減少化療的毒副作用。在這種策略中,這些藥物被用來在正常細胞中提高p53的穩定性,從而觸發暫時的細胞周期停滯。這一做法的目的是對于攜帶p53突變的腫瘤細胞來說這些藥物對細胞周期周轉沒有作用。因為細胞毒性藥物靶向積極分裂的細胞,這一策略可以提高化療藥物的使用劑量,在增強對分裂的癌細胞的療效同時降低對細胞周期停滯的正常細胞的副作用。
▲p53治療策略:采用MDM2抑制劑減少化療的毒副作用
另一種吸引人的策略是發現能夠讓p53突變蛋白重新獲得野生型p53的腫瘤抑制活性的藥物。雖然達到這一目標的熱力學要求是一個嚴峻的挑戰,但是蛋白結構研究和電腦模型預測已經發現了多個策略在概念上證明這一方法的可行性。其中包括可以讓非結構化突變蛋白結構穩定下來的小分子和多肽。一種名為APR-246的藥物據稱可以重新激活p53突變蛋白但是具有脫靶效應,該藥物現在正在進行臨床試驗。其它直接穩定p53的DNA結合蛋白域的藥物在臨床前實驗中表現出可喜的前景。被稱為金屬伴侶(metallochaperons)的藥物能夠幫助展開的蛋白(unfolded protein)與鋅離子結合并且形成一個較為正常的構像,從而恢復與DNA結合的能力。而另一種策略利用了一個意想不到的發現,那就是有些p53突變蛋白有形成像淀粉樣蛋白一樣的聚合物的傾向,當聚合過程被擾亂后,p53的功能可以得到恢復并且在異種移植模型中觸發腫瘤萎縮。
▲p53治療策略:靶向p53突變的腫瘤
除了利用藥物恢復突變蛋白中野生型的活性以外,另外一種策略是抑制p53突變蛋白的活性,因為有些腫瘤會依賴于p53突變蛋白的功能。在無法直接抑制p53突變蛋白活性的情況下,仍然可以有方法間接靶向p53突變蛋白促進腫瘤細胞侵襲、轉移和存活的機制。
另一種直接攻擊p53突變蛋白的方法是利用它可能成為具有腫瘤特異性的新抗原(neoantigen)的潛力。p53突變蛋白通常表達量很高而且具備抗原特性。而且針對p53突變蛋白的疫苗在小鼠模型中已經取得了一定成功。基于這個想法,多肽疫苗,病毒載體和樹突狀細胞疫苗已經進入臨床1/2期試驗。不管基于哪種平臺,免疫療法已經能夠引發針對p53的免疫反應。
理論上逃脫免疫編輯的腫瘤更可能攜帶激發免疫反應的新抗原。因此將p53免疫療法與增強T細胞反應的免疫檢查點抑制劑結合起來,可能將針對p53的T細胞轉化為抗癌武器。
另一個靶向攜帶p53突變蛋白腫瘤的具有吸引力的策略是利用合成致死概念。很多p53突變蛋白造成的弱點與DDR和新陳代謝相關。雖然p53缺失的細胞在面對損傷DNA藥物時能夠避免細胞凋亡,但是進一步破壞DDR系統會讓攜帶p53突變的腫瘤對遺傳毒性損傷非常敏感。因此,人們正在開發將造成DNA損傷的藥物與抑制DDR系統中的ATM, CHK2, ATR和CHK1的抑制劑聯合使用的策略。雖然加劇基因組不穩定性可能達到治療效果,但是一個顧慮是削弱DDR導致的基因突變可能進一步加快腫瘤進化。
通過恢復野生型功能,抑制突變蛋白功能,或者靶向失控的免疫系統,有多種渠道可以靶向癌癥中的p53信號網絡。目前使用這些策略時面對的挑戰表明,進一步理解p53的基本生物學機制對未來臨床應用的成功非常重要。
結束語
p53是一個讓癌癥生物學家著迷的蛋白。對它的詳盡研究增進了我們對基因調控機制和大自然防御癌癥手段的理解。雖然對p53的海量研究有時自相矛盾,但是現在非常清楚的是細胞對p53激活的反應包含著觸發因子,細胞譜系和細胞狀態之間的復雜相互作用。這種依賴背景因素的p53作用方式雖然讓尋找通用的p53媒介的腫瘤抑制機制困難重重,但是它給予我們在癌癥細胞中利用信號網絡的機遇,讓我們避免在所有組織中操作p53帶來的有害影響。