日前，湖北大學閔鑒副教授聯合美國伊利諾伊大學香檳分校、斯克利普斯研究所科研團隊，首次設計合成了一類雙機制雌激素受體抑制劑(DMERI)，并結合多種結構生物學研究揭示了一種有效抑制雌激素受體(Estrogen Receptor, ER)活性的全新構象模式，為內分泌耐藥性乳腺癌藥物研發提供了新策略。相關研究8月28日在線發表于《美國科學院院刊》。

開發新拮抗機制對抗ER抑制劑耐藥

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，據世界衛生組織國際癌癥研究機構Globocan網站的數據顯示，2021年中國乳腺癌預計新增病例約42萬例、死亡病例約12萬例，并呈現逐年遞增的趨勢，嚴重威脅著女性的生命健康。其中大部分乳腺癌患者都屬于激素依賴型。這一類雌激素受體陽性的患者，臨床上均需接受內分泌治療。

內分泌治療是抑制體內雌性激素與癌細胞中雌激素受體結合的治療方法，所以ER抑制劑是內分泌治療的主要藥物。然而在藥物使用中，絕大部分患者容易出現耐藥。

“目前的研究表明，大約三分之一的ER+乳腺癌復發患者中存在自發性活躍的ER突變，一旦蛋白出現突變，原有的藥物就失去了治療作用，雌激素會恢復與雌激素受體的結合，腫瘤細胞又可以得到雌激素的供應，就會重新生長。”閔鑒介紹。

耐藥性的產生會讓癌細胞變成“打不死的小強”，臨床上急需開發新的有效藥物來對抗耐藥性，拯救患者的生命。

目前，臨床上使用的ER抑制劑藥物主要分為兩類：一類是他莫昔芬及其類似物雷洛昔芬、巴澤多昔芬和拉索福昔芬，這類藥物和雌激素競爭與ER結合，進而阻礙ER信號介導的轉錄激活，被稱為選擇性雌激素受體調節劑(SERM)。另一類是以氟維司群為代表的選擇性雌激素受體下調劑(SERD)，通過與癌細胞核內的ER相結合，降低蛋白的穩定性，誘導蛋白降解來抑制癌細胞的生長。

“ER配體結合域由12個螺旋組成，序列上最后一個螺旋h12，像蓋子一樣關閉了配體結合口袋的入口。”閔鑒介紹，為了使配體得以進入，第十二螺旋h12必須經過空間重組。激動劑如雌二醇(Estradiol, E2)使螺旋12再次關閉，同時打開了共激活因子識別位點，激活下游的基因轉錄調節，這種由激動劑引起的構象被稱為“活化構象”。

而傳統的ER抑制劑進入后，通過單一的化學側鏈直接接觸螺旋12，抑制了其正確重排，使其不能關閉入口，從而阻斷了下游ER信號通路。這種通過直接的空間接觸來干擾螺旋12正確定位，從而發揮拮抗作用的藥物機制，被藥物化學家稱為“直接拮抗”。基于這種傳統機制設計的藥物并不能有效克服蛋白突變引起的耐藥性，要想取得突破，必須要開發新的拮抗機制。

雙管齊下的藥物設計可抑制突變耐藥ER

通過大量的化合物篩選，研究團隊在以5,6-二芳基-7-氧代雙環[2.2.1]庚-5-烯N-芳基磺酰胺(OBHSN)為母核的一系列化合物中，觀察到一種獨特的“間接拮抗”機制，可以完全抑制野生型ER的活性。

因此，研究人員在藥物設計中，在用于“直接拮抗”作用的化學側鏈之外，添加了特定基團來引起間接拮抗作用，將“直接拮抗”和“間接拮抗”兩種不同的分子元素設計在一個配體上，由此設計合成了一系列雙機制ER抑制劑。其中最有潛力的化合物在乳腺癌MCF-7細胞中的抗增殖效果顯著，并特異性靶向ER，對ER蛋白有明顯的降解作用。

隨后，研究人員采用含有Y537S或D538G突變的耐藥型MCF-7細胞，以及EGFR過表達的耐藥型MCF-7細胞，考察了雙機制雌激素受體抑制劑在等位基因驅動的多種耐藥乳腺癌模型中的活性。

“研究結果發現，雙機制雌激素受體抑制劑化合物有效抑制了各種耐藥模型的增殖，顯示出了雙重機制拮抗ER作用的重要性和有效性。”閔鑒介紹。

為了進一步研究化合物拮抗作用背后的結構生物學機制，研究人員進行了大量結構生物學研究。結合高分辨X射線晶體技術、氫氘交換質譜、以及核受體共調節因子微陣列芯片等技術，發現DMERI類化合物在溶液結構中具有重要的功能特征來干擾ER的激動構象，而傳統的單一機制抑制劑，無論是SERM還是SERD都對激動構象起穩定作用。通過這些結構生物學的研究，研究人員揭示了一種全新構象來抑制突變耐藥ER的活性。

這項研究跳出了傳統的受體變構固定思維，將兩種化學靶向方法結合到單一配體的藥物設計中，并結合多種結構生物學研究手段探明了藥物作用的結構機制，為內分泌耐藥性乳腺癌的藥物研發提供了優秀的先導化合物和藥物設計新思路。(記者 陳曦)

關鍵詞： 雙機制雌激素受體抑制劑 耐藥性 乳腺癌 藥物研發