一、被阳光诅咒的昆士兰
在澳大利亚的东北方,昆士兰州(Queensland)以其明媚的阳光、湛蓝的天空和迷人的海滩吸引着无数游客。然而,这片阳光充沛的土地却也背负着一个沉重的名号——“世界皮肤癌之都”(the
skin cancer capital of the world)。澳大利亚在世界范围内拥有最高的皮肤癌发病率,而昆士兰的皮肤癌发病率在澳大利亚各州中最高,其黑色素瘤发病率比全国平均水平高出40%。每年有超过3600名昆士兰人被诊断患有黑色素瘤,超过35万例非黑色素瘤皮肤癌接受治疗。昆士兰每年因皮肤癌死亡的人数,已超过了因道路交通事故死亡的人数。
二、器官移植与皮肤癌
强烈的太阳紫外线辐射是皮肤癌的主要原因。皮肤癌类型有三种,包括发生在皮肤表皮的基底细胞癌(basal
cell carcinomas,BCC)和鳞状细胞癌(squamous
cell carcinomas,SCC)以及黑色素细胞形成的黑色素瘤(melanoma)。
但在众多皮肤癌患者里,有一个特殊群体尤其值得关注,那就是器官移植患者。器官移植患者需终身服用免疫抑制药物以防止出现排异反应。他克莫司(英文名Tacrolimus,又名FK506)是目前大多数器官移植患者使用的主要免疫抑制剂,并且在多数情况下,会与其他类型的免疫抑制药物联合使用,形成个性化的免疫抑制治疗方案。
他克莫司属于钙调神经磷酸酶抑制剂,其机理是药物通过与FK506结合蛋白(FKBP12)结合,阻止钙调神经磷酸酶(calcineurin)与活化的钙调蛋白(calmodulin)结合,从而使活化T细胞核因子(NFAT)转录因子从细胞质转移到细胞核。由于NFAT无法转移,T细胞中NFAT调控的促炎细胞因子基因的转录受到抑制,进而阻断了T细胞功能。另有研究表明,他克莫司作为钙调神经磷酸酶抑制剂还会抑制紫外线诱导的DNA修复能力。因此,患者在使用这类抑制剂在抑制T细胞功能的同时,罹患皮肤癌风险也大幅增加(尤其是鳞状细胞癌和卡波西肉瘤),发病率是普通人群的数十倍甚至数百倍,且目前缺乏有效治疗药物。降低他克莫司的剂量虽可能降低皮肤癌发生率,但会增加移植器官排斥风险。改用其它抑制剂,如哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂(即mTOR抑制剂,例如西罗莫司)虽可减少皮肤癌发生,但不良反应多,停药率高。
三、一个思路
钙调神经磷酸酶抑制剂(例如他克莫司)在器官移植患者T细胞功能方面发挥重要作用,但并不影响T细胞的产生、分化以及向患者皮肤的迁移。因此,虽然药物在全身范围内有效抑制了T细胞的免疫活性,但在皮肤中对T细胞的存在和分布不会造成显著影响。
昆士兰大学研究团队因此设想能不能找到一种可以与他克莫司竞争结合FKBP12且不影响钙调神经磷酸酶的配体(即他克莫司的拮抗剂),从而恢复NFAT基因转录和T细胞激活,通过重新激活T细胞来增强肿瘤免疫监视功能,给药后能够在皮肤局部安全地降低他克莫司的免疫抑制作用,就有希望恢复皮肤中T细胞的功能,从而增强对皮肤癌前病变和恶性病变的控制。
图1
Q-2361结构式
该研究团队从文献中选取了一些被报道为FKBP12强效非免疫抑制性配体的化合物。经过结合亲和力测定和T细胞功能测试实验筛选后,Q-2361脱颖而出(结构式如图1所示),并且在后续的体外和体内实验中表现出色。
研究团队还将Q-2361配制成3%的丙二醇溶液进行皮肤局部外用给药实验,结果表明Q-2361局部应用后血液中药物浓度极低(低于定量下限),药物主要集中在皮肤。Q-2361在皮肤中的浓度(无论是单次给药还是重复给药后的浓度)相较于他克莫司在皮肤中的浓度,均高出2000倍以上,这表明Q-2361在皮肤局部能够达到较高的药物浓度水平,具有潜在的局部治疗优势。
四、你可知Q-2361不是我真姓
2023年9月,昆士兰大学的商业化部门UniQuest在其网站上首次发布消息称,昆士兰大学的Frazer研究所与UniQuest的昆士兰埃默里药物发现计划(QEDDI)合作发现和开发了一款名为Q-2361的药物,旨在预防和治疗器官移植患者皮肤癌,若开发成功将是针对器官移植患者的世界首创皮肤癌治疗方法。UniQuest称已为该分子申请专利(笔者查询到该专利为AU2021287071A1),并希望推动该药物通过临床前开发,进入临床,并最终推向市场。UniQuest同时表示该项目目前面临资金缺乏问题,并呼吁潜在合作伙伴或投资者的支持。该项目所需要的资金支持是700万至1000万美元,将用于临床前开发、生产和一期临床试验。2024年11月,昆士兰大学宣布获得了国家医学研究与创新基金会(NFMRI)34.4万美元的资金,用于推进该药物的临床前开发。从该公告披露的信息可以看出,Q-2361最终可能将被开发为乳膏剂型。
笔者最开始看到UniQuest已为该药物分子申请专利时,曾误以为Q-2361是一款新发现的药物。但是一番文献检索后发现,其实早在上世纪90年代,就已经有学者围绕该药进行了一系列研究,只不过那时的Q-2361还不叫这个名字,它的本名是L-685818。但不知后来为何这款药物开始销声匿迹,直到近些年才又被昆士兰大学的研究人员从众多文献报道中重新拾起。
1992年,Merck实验室的研究人员发现一款代号为L-685818的药物与他克莫司结合蛋白FKBP12形成复合物三维结构与他克莫司高度相似,且不诱导动物模型的毒性,能阻断FK-506的毒性作用。观察L-685818的药物与他克莫司(FK-506)的结构不难发现,两者在化学结构上差别不大,区别仅在于L-685818在C-18位多了一个羟基基团,C-21位是乙基取代,而FK-506则为烯丙基取代(见图2)。
图2他克莫司与L-685818的结构差异对比(星号标识部分)
五、启示
L-685818从最初作为他克莫司(FK-506)的拮抗剂被研究,到后续被昆士兰大学的研究者发现对器官移植患者皮肤癌有良好疗效,这一历程展现了科学研究的连续性和拓展性,也为未来的新药研发和临床应用带来了诸多启示。从L-685818到Q-2361,这一变化不仅仅是名称的改变,更意味着在药物研发进程中,其研究方向、应用范围、研发策略以及知识产权归属等多方面发生的转变。
在药物研发过程中,不应局限于最初的研究方向,应积极探索药物在其他疾病中的应用可能性,提高药物研发的效率和成功率。相较于全新药物的研发,对已有药物进行再利用可节省大量前期研发成本,也能降低研发过程中的风险,加快从实验室到临床应用的转化速度。
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