研究揭示基因突变引起白血病药物的抗药性

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    [生物通讯]研究人员识别出某一基因的一些特殊突变能够导致治疗白血病药物Gleevec对一些慢性粒细胞白血病（chronic myeloid leukemia，CML）病人失去效用。

    这项研究所提供的新信息将有助于提高这种第二代治疗慢性粒细胞白血病的效用。研究人员表示，这一发现表明，这些突变就是CML病人对Gleevec产生抗药性的主要原因。

    2001年，美国食品与药品管理局(FDA)批准瑞士诺华（Novartis）一种名叫Gleevec的新药用于治疗白血病。这是癌症治疗的一个里程碑，因为Gleevec作为一个小分子药物，可以靶向性地作用于具有特异生化缺陷的癌症。慢性髓性白血病是一种可以用Gleevec治疗的造血系统恶性肿瘤，该肿瘤中有两个位于不同染色体上的基因即BCR和ABL发生融合，结果形成一种具有生物活性的杂合激酶Bcr-Abl ，该酶的异常活动引起白血细胞的过度增殖，这正是CML的显著特征。Gleevec可以抑制该酶，所以对CML非常有效，尤其对早期白血病疗效更好。

    在发表在2002年8月期的《癌细胞》（Cancer Cell）杂志上的一篇文章中，由加州大学洛杉矶分校的Charles Sawyers和加州大学伯克利分校Howard Hughes 医学研究院（Howard Hughes Medical Institute ，HHMI)的研究员John Kuriyan  领导的研究小组报道，他们识别出BCR-ABL基因15个导致Gleevec抗药性的突变。Sawyers在2002年5月进行的全美杰出科学家评选中也当选为HHMI的研究人员，目前他正领导着一项以病人为导向的研究计划。

    这个最新发现建立在Sawyers研究小组早先的研究基础之上。在早先的研究中，Sawyers的研究小组已经证明BCR-ABL基因的突变是导致产生Gleevec抗药性的根本原因。”我们研究了一些开始对Gleevec反应很好，白血病得到基本治愈，但后来又戏剧性的复发的CML病人。”Sawyers说。“我们的生物化学研究表明，Bcr-Abl作用的蛋白虽然在病人对药物反应良好时被抑制，但后来又会‘死灰复燃’。随后，我们又发现有一个CML病人亚群Bcr-Abl激酶的结构域发生一个突变。John Kuriyan对激酶结构的研究表明，这个突变恰好发生在Gleevec与Bcr-Abl 结合，抑制其活性的结合位点。根据这项初步研究，我们相信，全面寻找BCR-ABL基因的突变对于提高Gleevec的药效至为关键。”

    在当前这项研究中，Sawyers和他的同事分别在32名不同病程CML病人中寻找Bcr-Abl 突变。所有3名病人都对Gleevec产生了抗药性。Kuriyan和他的同事则对发现的这些突变进行了分析以揭示它们对Bcr-Abl 蛋白的整体结构产生了怎样的影响。

    “这些突变基本上可分为两类。”Kuriyan说。“其中一类就是直接发生于药物与Bcr-Abl的结合位点，阻挠二者结合的突变。但尤其令人感兴趣的是，大多数这类突变分散于整个蛋白中，乍看起来好像与阻断药物与蛋白的结合根本毫无关系。”Kuriyan还补充说，这些突变可能是改变了Bcr-Abl激酶的柔韧性，使之拒绝与Gleevec结合。“为了与Gleevec结合，Bcr-Abl激酶的结构域必需弯曲为一个没有活性的构型，也就是所说的关闭状态。”Kuriyan解释说。“而Gleevec 就会趁激酶在不同构型状态间循环的机会中适时地‘塞’到激酶中，与之结合。但Bcr-Abl 基因的突变将激酶锁定在开放状态，不给Gleevec任何结合到激酶上的机会。“

    Sawyers 和他的同事认为，细胞是通过一个叫做”克隆选择“（clonal selection）的过程发展出对Gleevec的抗药性的。他们认为，尽管大多数含有Bcr-Abl 突变的癌细胞都在Gleevec药物治疗过程中都被消灭掉了，但还是会有少数癌细胞幸存，随后就”死灰复燃“。

    当前，其它一些关于药物抗药性的理论还有，癌细胞“学会”了消灭药物，或药物被其它蛋白质抑制，失去活性等等。Sawyers 强调指出，这一新发现强有力地表明Bcr-Abl突变才是引起Gleevec抗药性的最主要原因。“我不能说，我们已经排除了其它可能的抗药性产生机制，但就我个人的观点，发现的这些突变无疑就是证明它们是导致Gleevec抗药性的无可辩驳的证据，我们不能忽视它们的存在。”他说。

    Sawyers表示，这项研究为新一代抗CML改良药物的产生提供了有价值的信息，有了这些新信息，就可将抗药性减低到最小。“不幸中的万幸是现在我们明确了新一代抗CML药物的作用靶点，而不必绕过这个我们一定要查清的机制。”他说。

    Sawyers还表示，就短期而言，筛选这样的突变也许是确定CML病人最佳疗法的一个方法。“然而就长期而言，我们还需要更好的Gleevecs－－激酶抑制剂－－来完善克服抗药性的其它机制。”

    发现多个突变能够改变Bcr-Abl的构型，这对于克服药物抗药性是一个重要教训，Kuriyan说。“列夫·托尔斯泰在他的小说《安娜·卡列尼娜》中曾有这样一段话，“幸福的家庭大都一样，而不幸的家庭各有各的不幸”。“同样，我们也发现激酶的活化构型大都一样，而它们没有活性的关闭构造却各不相同。”他说。“Gleevec只能特异靶向性作用于一种关闭状态的Bcr-Abl，但这些突变却产生了不同的活化构造，使药物难以与之结合。”

    Kuriyan认为，克服CML、HIV以及其它疾病病人的抗药性需要更深入地了解蛋白的构型变化。“我们对蛋白是如何形成的已有广泛深入的了解，”他说。“但我们对于蛋白质如何从一种构型变为另一种构型的动力学机制却知之甚少。这一发现再次强调了我们结构生物学家了解控制蛋白质激酶变构的机制是何等重要。”

消息来源：Howard Hughes医学研究院

生物通摘译自 bio.com