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TP53是人類癌症中最常見的突變基因之一，據估計，超過50%的癌症都攜帶TP53基因突變。自TP53在1979年被首次報道以來，科學家們已經對TP53編碼的p53蛋白進行了深入的研究，然而p53也是腫瘤學研究中最難開發的靶點之一，目前尚未有靶向p53的有效手段獲得FDA的批准。
隨著對p53研究的進一步深入，科學家們正在利用不同手段靶向這一靶點，包括從傳統的小分子藥物，到雙特異性抗體、蛋白降解療法、基因療法和RNA療法等創新治療模式。近日，Nature Reviews Drug Discovery上的一篇綜述對靶向p53的不同手段進行了盤點。
p53在抑制癌症發生和發展中的作用
野生型p53的主要作用是作為轉錄因子，通過激活一系列基因的表達來限制腫瘤細胞的增殖和存活。此外，p53還具有轉錄因子以外的功能，它與BCL-2家族蛋白的相互作用可以促進線粒體激發的細胞凋亡。p53同時還是自噬作用的重要調節因子，並且能夠影響腫瘤微環境，讓其不利於腫瘤生長。
由於p53在抑制腫瘤生長方面的多重作用，TP53基因也是腫瘤中最常突變的的基因之一。大多數TP53基因突變為錯義突變，導致p53蛋白不能正常行使抑制腫瘤生長的功能。不過也有些突變會讓p53突變體產生促進腫瘤生長的功能，比如激活促進癌細胞生長的基因，降低內質網應激造成的細胞凋亡，改變腫瘤微環境等等。因此，p53是癌症治療方面極具吸引力的重要靶點。
▲野生型p53和p53突變體的抑癌和促癌作用（圖片來源：參考資料[1]）
靶向p53的小分子藥物
針對p53的小分子藥物開發早在20多年前就開始了。由於大部分TP53基因突變導致p53結構的不穩定和功能喪失，靶向p53的小分子藥物開發的主要目標是恢復p53的結構和表達水平，讓p53能行使其正常的抑癌功能。目前正在開發的小分子藥物可以分為三大類：第一類藥物通過靶向p53表達的負調節因子（包括MDM2，MDM4和HPV E6），提高p53的表達水平；第二類藥物通過靶向特定p53突變體，旨在恢復p53突變體的結構穩定性和功能；第三類藥物針對由於TP53基因出現的無義突變而生成的截短p53蛋白。
▲靶向p53的小分子藥物開發策略（圖片來源：參考資料[1]）
靶向p53負調節因子的優勢在於可以對野生型p53產生效果，並具有更為廣譜的效力。比如，亞盛醫藥的MDM2抑製劑APG-115通過與MDM2結合，阻斷MDM2和p53的相互作用，恢復p53的抑癌活性。它已經獲得FDA的多項孤兒葯資格，涉及適應症包括急性髓系白血病、軟組織肉瘤（STS）、視網膜母細胞瘤（RB）、IIB-IV期黑色素瘤等。
此外，蛋白降解療法也可以被用於降解抑制p53的調節因子，從而提高p53的水平。比如，Kymera Therapeutics公司靶向MDM2的蛋白降解藥物KT-253已經在臨床前實驗中，表現出優於MDM2小分子抑製劑的活性。該公司預計在今年年底之前向FDA遞交IND申請。
不過，由於p53在所有細胞中都存在，這些藥物對健康細胞中p53的影響可能帶來潛在的毒副作用。
靶向p53突變體的小分子藥物旨在通過與突變體結合，恢復p53的正常結構和功能。比如，近日在靶向KRAS方面做出突出貢獻的Kevan M. Shokat教授實驗室發表論文，描述了一款與p53 Y220C突變體結合的共價化合物，它可以將其熱穩定性恢復到和野生型p53相當的程度。
這些靶向療法由於針對特定TP53基因突變導致的突變體，因此對野生型p53的影響較小，毒性較低，不過TP53基因具有多種不同的基因突變，靶向特定p53突變體的策略不一定能夠用於其它突變體。
針對由於無義突變產生的截短p53蛋白，目前的策略是使用促進核糖體通讀（read through）的藥物，或者抑制截短p53蛋白降解的藥物來提高p53的水平。不過這些藥物能否有效提高p53的水平仍然需要驗證，並且它們的潛在毒性也是讓人擔憂的問題。
針對p53的免疫療法
由於p53突變體大多在腫瘤細胞中高度表達，因此它們的多肽片段也更有可能被腫瘤細胞呈遞到細胞表面，從而被人體的免疫系統識別。針對p53的免疫療法增強人體免疫系統識別p53突變體的能力，並且激活針對p53突變體的免疫反應，從而消滅表達p53突變體的腫瘤細胞。
這一策略包括基於p53突變體的癌症疫苗，靶向p53突變體的單克隆抗體和雙特異性抗體。比如，去年在《科學》雜誌上發表的一項研究中，由約翰-霍普金斯大學（Johns Hopkins University）學者領銜的研究團隊成功開發出靶向p53突變體的雙特異性抗體療法。它能以極高的特異性，識別突變p53多肽片段與人類白細胞抗原（HLA）蛋白構成複合體。同時，這一雙特異性抗體的另一端可以與T細胞表面的CD3受體結合，激活T細胞殺傷表達p53突變體的腫瘤細胞。這一研究首次提供證據顯示，靶向p53突變體的雙特異性抗體，在細胞表面新抗原表達水平極低的情況下仍然能激活T細胞並消滅腫瘤細胞。
綜述作者指出，這一策略的關鍵在於激髮針對p53突變體的特異性免疫反應。正常細胞也表達p53，雖然大多數細胞p53水平很低，呈遞在細胞表面的抗原更少，但是有些經常分裂的細胞（包括幹細胞和祖細胞）的p53表達水平會升高，避免免疫系統攻擊健康細胞是研究人員需要考慮的問題。
▲針對p53突變體的抗體療法作用機制（圖片來源：參考資料[1]）
針對p53的基因療法和RNA療法
由於大部分TP53基因突變導致p53失活，因此使用基因療法表達具有正常功能的p53也是恢復p53功能的一個重要研發方向。使用病毒載體或者脂質納米顆粒，可以將編碼野生型p53蛋白的轉基因遞送到腫瘤細胞中，恢復正常p53的表達，產生抑癌作用。
▲在基因和RNA層面針對p53的開發策略（圖片來源：參考資料[1]）
隨著mRNA疫苗的成功，利用納米顆粒遞送編碼p53的mRNA也成為藥物開發的方向之一。今年2月，哈佛大學醫學院和麻省總醫院的研究團隊在Nature Communications上發表論文，在肝細胞癌動物模型中，成功使用靶向CXCR4的納米顆粒遞送表達p53的mRNA。這一療法與抗PD-1抗體聯用，有效改變了腫瘤微環境的細胞和分子成分。
▲表達p53的mRNA與抗PD-1抗體聯用，顯著改變腫瘤微環境（圖片來源：參考資料[2]）
這一策略需要注意的一個問題是很多p53突變體不但自身功能缺失，而且由於表達水平升高，可能會起到阻斷正常p53功能的作用。這種情況下，表達正常p53蛋白的效果可能並不顯著。此外，有些p53突變體攜帶著促進癌症的功能獲得性突變，表達正常p53蛋白並不能阻止這些突變體的致癌作用。
基因療法和mRNA療法之外，RNAi可以抑制突變TP53基因的表達，而CRISPR基因編輯系統具有修復TP53基因突變的潛力。
展望未來
綜述作者指出，自2000年以來，多款靶向p53的療法已經進入臨床試驗階段，隨著對p53突變體的進一步了解和篩選手段的進步，近10年來靶向p53的小分子藥物在臨床試驗中的比例大幅度增加。
▲靶向p53的臨床試驗統計（圖片來源：參考資料[1]）
不過開發安全和有效的p53靶向療法仍然面臨多重挑戰，尚未解決的問題包括潛在耐藥性的產生，以及如何與其它療法聯用達到增強的抗癌效果等等。總體來看，靶向p53是一個「高風險/高回報「的歷程，近年來的科學進展正在逐漸讓人們看到靶向這一「不可成藥」靶點的希望。如果獲得突破，有潛力變革癌症治療。
參考資料：
[1] Hassin and Oren, (2022). Drugging p53 in cancer: one protein, many targets. Nature Reviews Drug Discovery, https://doi.org/10.1038/s41573-022-00571-8
[2] Xiao et al., (2022). Combining p53 mRNA nanotherapy with immune checkpoint blockade reprograms the immune microenvironment for effective cancer therapy. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-022-28279-8
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