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为解决细胞凋亡调控异常引发的疾病问题，研究人员探究小分子对 BAK 和 BAX 凋亡活性的影响，发现 WEHI-3773 可调节二者活性，或成治疗新策略。
在细胞的生命历程中，凋亡（apoptosis）就像一场精心编排的 “死亡之舞”，它对于维持身体的正常运转至关重要。然而，当这场 “舞蹈” 出现混乱，就会引发各种健康问题。由 B 细胞淋巴瘤 2 拮抗剂 / 杀手（BAK）或 B 细胞淋巴瘤 2 相关 X 蛋白（BAX）介导的细胞凋亡异常，与多种疾病紧密相连，像自身免疫性疾病、退行性疾病，还有癌症。
目前，针对这些疾病的治疗面临诸多挑战。以白血病治疗为例，靶向抗凋亡 B 细胞淋巴瘤 2（BCL-2）蛋白的药物，如维奈托克（venetoclax），虽然在治疗某些血液癌症方面取得了一定成效，能抑制 BCL-2，间接激活 BAK 和 BAX 启动细胞凋亡，但它很少能彻底治愈疾病，大多数患者在初始缓解后会复发。而且，患者对 venetoclax 产生的获得性耐药问题日益严重，这常常与 BCL-2 家族成员的表达或功能改变有关，比如 BCL-2 自身突变、促生存蛋白髓细胞白血病 1（MCL-1）和 / 或 B 细胞淋巴瘤超大分子（BCL-XL）表达升高，以及 BAX 功能受损的突变等。与此同时，在缺血性脑损伤、心力衰竭等情况中，又存在过度的细胞凋亡，可由于缺乏有效的 BAK 和 / 或 BAX 小分子抑制剂，目前还不清楚抑制凋亡能否成为可行的治疗策略。
为了攻克这些难题，沃尔特和伊丽莎?霍尔医学研究所（Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为相关疾病的治疗带来了新的希望。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基于细胞的表型筛选，从大量化合物中寻找潜在的调控细胞凋亡的小分子；其次利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，构建特定基因敲除的细胞系，如敲除 BAK 或 BAX 基因的细胞系，用于研究特定蛋白在细胞凋亡中的作用；还使用了蛋白质免疫印迹（Western blotting）、免疫共沉淀等技术来检测蛋白表达、蛋白间相互作用等。
下面来看具体的研究结果：
- 高通量表型筛选鉴定 BAX 驱动凋亡的抑制剂：研究人员通过构建依赖 BAX（BAK?/?）或 BAK（BAX?/?）的人骨髓瘤细胞系 KMS-12-PE，对 106,572 种化合物进行高通量筛选。最终发现化合物 1，其重新订购的样品活性随时间增强，经过一系列分析确定活性化合物为 WEHI-3773。多种实验证实，WEHI-3773 能有效抑制 BAX 驱动的细胞凋亡。
- WEHI-3773 抑制 BAX 线粒体靶向和构象变化：在 BAK?/? HeLa 等细胞系中，WEHI-3773 不仅抑制 BAX 驱动的细胞死亡和线粒体去极化，还能阻止 BAX 从细胞质重新分布到线粒体，抑制其构象激活，进而阻断细胞色素 c 释放，表明它在细胞凋亡早期发挥关键作用。
- WEHI-3773 阻止 VDAC2 招募 BAX 到线粒体：研究发现，WEHI-3773 处理细胞会使 BAX 从线粒体解离到细胞质，类似缺乏电压依赖性阴离子通道 2（VDAC2）的细胞中 BAX 的重新分布。进一步研究表明，WEHI-3773 能干扰 BAX 与 VDAC2 的相互作用，减少二者形成的蛋白复合物，从而抑制 BAX 向线粒体的靶向运输。
- WEHI-3773 通过破坏与 VDAC2 的相互作用引发 BAK 激活：VDAC2 与 BAK 和 BAX 都有相互作用，但对它们的凋亡功能调控方式相反。研究表明，WEHI-3773 能增强 BAK 驱动的细胞凋亡，促进 BAK 构象激活和细胞色素 c 释放。并且，这种作用依赖于 VDAC2，在缺乏 VDAC2 的细胞中，WEHI-3773 无法发挥对 BAK 的激活作用。
- WEHI-3773 靶向 VDAC2 调节 BAK 和 BAX：一系列实验证实，WEHI-3773 直接与 VDAC2 结合。药物亲和反应靶点稳定性（DARTS）实验显示，它能抑制 VDAC2 的蛋白水解，且该作用在重组 VDAC2 蛋白中也得到验证。此外，研究发现 VDAC2 的 β7-β10 区域对 WEHI-3773 的活性至关重要。
- WEHI-3773 克服白血病细胞对 venetoclax 的耐药性：研究人员发现，WEHI-3773 可使 BAX 缺陷的人白血病细胞对 venetoclax 和其他 BH3 模拟物重新敏感。在多种白血病细胞模型中，它能有效克服白血病细胞对 venetoclax 的耐药性，增强药物对白血病细胞的杀伤作用。
综合研究结论和讨论部分，这项研究意义重大。首先，它发现了一种全新的小分子 WEHI-3773，其通过独特的机制，即靶向 VDAC2，差异性调节 BAK 和 BAX 的凋亡活性，为深入理解细胞凋亡调控机制提供了新的视角。其次，在治疗方面，WEHI-3773 有望克服白血病细胞对 venetoclax 的耐药性，增强现有药物的治疗效果，为白血病等癌症的治疗提供了新的潜在策略。此外，它还可能成为研究急性 BAX 抑制在神经退行性疾病中细胞保护作用的有力工具。虽然目前关于 WEHI-3773 的作用机制仍有一些未解之谜，比如它对 BAK 和 BAX 与 VDAC2 相互作用的差异化影响机制，但这项研究无疑为未来的药物研发和疾病治疗开辟了新的方向。
