抑癌蛋白（Tumor suppressor）是阻止癌癥發(fā)生的“分子警察”，而促癌蛋白（Oncoprotein）是引起癌癥發(fā)生的“分子流氓”。癌癥發(fā)生的主要原因是警察受傷，亦即抑癌蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致其功能減弱；其次是流氓學(xué)會武術(shù)，亦即促癌蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致其功能增強(qiáng)（下圖1，一半以上癌癥驅(qū)動突變發(fā)生于抑癌蛋白）。
然而目前臨床獲批的所有約80個小分子靶向藥物都通過消滅會武術(shù)的流氓來治療癌癥，亦即現(xiàn)有靶向藥物只能靶向促癌蛋白；還沒有一個藥物可以通過拯救受傷的警察來治療癌癥，亦即現(xiàn)有靶向藥物無一能夠抑癌蛋白，這在很大程度上造成了臨床上只有2-13%的癌癥患者有靶向藥物可用的窘境。
靶向抑癌蛋白需反現(xiàn)有靶向策略其道而行——恢復(fù)而非抑制蛋白功能。蛋白功能抑制策略（主要是用小分子競爭性占據(jù)蛋白活性位點，進(jìn)而抑制蛋白功能）具高度邏輯性，催生了大量癌蛋白抑制劑；蛋白功能恢復(fù)策略（用小分子結(jié)合蛋白并恢復(fù)其功能）卻缺乏理論基礎(chǔ)和邏輯支撐，至今尚未建立。亦即，科學(xué)家利用邏輯明確、較為普適的蛋白功能抑制策略，實現(xiàn)了很多癌蛋白的靶向，但關(guān)于如何靶向抑癌蛋白卻無從下手（下圖1）。
以抑癌蛋白p53為例，它是癌癥中突變頻率最高的蛋白，在約50%癌癥患者體內(nèi)發(fā)生突變，該突變頻率遙遙領(lǐng)先任何其余任何蛋白【1】；p53是歷史上以及目前被研究最多的蛋白，該研究熱度遙遙領(lǐng)先其余任何蛋白【2】；過去20年來，至少有50-70個團(tuán)隊在高水平期刊上發(fā)表可以靶向p53突變的各種各樣的藥物，但領(lǐng)域小同行眾所周知：已報道的p53突變體功能恢復(fù)小分子化合物（簡稱恢復(fù)劑，如APR246等共有幾十個）缺乏獨立驗證、其p53功能恢復(fù)效果難以被檢測到【3】。
基于以上現(xiàn)狀，p53恢復(fù)劑被至少14篇不同的文獻(xiàn)稱為是癌癥靶向治療領(lǐng)域的圣杯。如能獲得該圣杯，將在科學(xué)將上開啟抑癌蛋白這一最廣泛發(fā)生突變卻迄今不可成藥的靶點，在臨床上大幅增加靶向治療的受益人群（下圖1）。
圖1：泛癌種中最高頻發(fā)生突變的50個基因。藥丸表示獲批的靶向抗癌小分子。基因突變頻率的突變數(shù)據(jù)來自Nature, 2013. 502(7471): 333-9；基因分類源自O(shè)ncoKB。
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院盧敏團(tuán)隊前期從“癌癥中有上千種不同的p53突變體，不同突變體失去抑癌功能的機(jī)制各不相同，可以分成不能折疊的結(jié)構(gòu)型突變體、DNA結(jié)合氨基酸發(fā)生突變的DNA結(jié)合型突變體、無意突變體等等各種各樣的突變體，因此不可成存在可以恢復(fù)所有不同類型p53突變體功能的恢復(fù)劑”這一邏輯性假設(shè)出發(fā)，于2021年提出“膠連p53多個半胱氨酸以促進(jìn)結(jié)構(gòu)型p53突變體重新折疊”的功能恢復(fù)策略，據(jù)此獲得結(jié)構(gòu)型p53突變體功能恢復(fù)劑三氧化二砷ATO（Arsenic Trioxide，后獲得多個不含砷p53恢復(fù)劑如PAT），并揭示其穩(wěn)定p53三級結(jié)構(gòu)的促折疊機(jī)制【4】。
和已報道的各種p53恢復(fù)劑相比：ATO恢復(fù)p53突變體功能的效果被廣泛重復(fù)、p53功能恢復(fù)的結(jié)構(gòu)學(xué)機(jī)制明確、和結(jié)構(gòu)學(xué)機(jī)制相一致地只能恢復(fù)結(jié)構(gòu)型p53突變體的功能、臨床試驗中被用于治療攜帶可以被ATO恢復(fù)功能的結(jié)構(gòu)型p53突變體的癌癥患者；而其余已報道的20余個廣譜性p53恢復(fù)劑（注：PhiKan083、PC14586等恢復(fù)劑只靶向p53-Y220C單個突變體，不在本文討論范圍）不能被檢測到p53功能恢復(fù)效果、缺乏結(jié)構(gòu)學(xué)機(jī)制、論文發(fā)表后從未被系統(tǒng)性研究哪些p53突變體可以被其恢復(fù)功能、臨床試驗中被用于治療攜帶任意p53突變體的癌癥患者（下圖2）。
圖2：（左、中）在代表性p53恢復(fù)劑的測定中，ATO高效恢復(fù)p53突變體蛋白折疊（蛋白折疊出三級結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮功能）和轉(zhuǎn)錄活性（轉(zhuǎn)錄調(diào)控是p53發(fā)揮抑癌功能的主要機(jī)制）；（右）ATO釋放砷原子并在p53內(nèi)部膠聯(lián)LSH和β-sandwich結(jié)構(gòu)域，進(jìn)而提高p53結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（下表）現(xiàn)有p53恢復(fù)劑研究頭對頭比較。
然而，目前只有大概10來個常見的p53突變體被研究過其是否是結(jié)構(gòu)型突變體，因此上千個p53突變體中哪些可以被三氧化二砷（ATO）恢復(fù)功能還未知；此外ATO臨床治療中具有毒副作用，其安全劑量濃度在人體內(nèi)是否足以恢復(fù)p53突變體的功能還未知。
近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院盧敏團(tuán)隊在 Science Translational Medicine 期刊發(fā)表了題為：Diverse rescue potencies of p53 mutations to ATO are predetermined by intrinsic mutational properties 的研究論文。
該研究：
1）測定了ATO對800個癌癥中最常見的p53突變體的功能恢復(fù)效率，鑒定并公開了390個可以被ATO恢復(fù)功能進(jìn)而用于臨床治療的p53突變體（www.rescuep53.net）；
2）據(jù)此提出基于每一個單獨p53突變體的功能恢復(fù)效率來進(jìn)行治療的高度精準(zhǔn)治療理論，并利用該理論首次在人體內(nèi)（first-in-human）實現(xiàn)p53功能恢復(fù)，并減少白血病患者的微小病灶殘留。
研究通過生化實驗、細(xì)胞試驗、小鼠實驗，系統(tǒng)性鑒定出390個可以被ATO不同程度地恢復(fù)功能的p53結(jié)構(gòu)型突變體。關(guān)鍵的是，這些結(jié)構(gòu)型突變體被ATO恢復(fù)功能的效率差異巨大，其本質(zhì)原因是：折疊狀態(tài)下溫敏性高的結(jié)構(gòu)型突變體如V272M和M133T，其DNA結(jié)合面和野生型一致，因此這類突變體被藥物誘導(dǎo)重新折疊后可以重新結(jié)合DNA并高效恢復(fù)功能；而折疊轉(zhuǎn)態(tài)下溫敏性低的結(jié)構(gòu)型突變體如R249S則組裝出大幅扭曲的DNA結(jié)合面，因此這類突變體被藥物誘導(dǎo)重新折疊后不能結(jié)合DNA故不能被恢復(fù)功能。V272E和M133R突變在p53內(nèi)部導(dǎo)入大側(cè)鏈氨基酸，使p53內(nèi)部完全不兼容，蛋白極難重新折疊，因此難以被恢復(fù)功能；R175H和G245S是介于高溫敏和無溫敏之間的弱溫敏突變體，它們重新折疊后DNA結(jié)合面仍有輕微扭曲，因此，其DNA結(jié)合能力和抑癌功能只能被部分恢復(fù)。
圖3：即使是結(jié)構(gòu)型p53突變體（甚至是同一個氨基酸發(fā)生不同突變的結(jié)構(gòu)型突變體），其被同一個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑恢復(fù)功能的效率也大不相同。功能恢復(fù)效率的底層決定因素是：p53能否在整體上重新折疊？重新折疊后能否在局部區(qū)域組裝出野生型的DNA結(jié)合面？p53突變體溫敏程度的決定因素是：p53重新折疊后DNA結(jié)合面的完整程度。
之后，研究根據(jù)（p53突變體在三個檢測系統(tǒng)中）功能恢復(fù)效率的高低，把p53突變體分成三類：可以被完全恢復(fù)功能的type-1型突變體，有33個（圖4左，示例前10個）；可以被恢復(fù)較多功能的type-2a型和被恢復(fù)較少功能的2b型突變體，有357個；不能被ATO恢復(fù)功能的type-3型突變體，有410個。之后研究對ATO恢復(fù)這三類突變體抑癌功能的能力進(jìn)行了驗證。
對源自10個癌種的47株細(xì)胞系的體外細(xì)胞培養(yǎng)研究表明，ATO對 type-1型和type-2a型p53突變體具有更好的功能恢復(fù)效果，且不限癌種；對3個isogenic CDX小鼠模型、源自五個癌種的7個PDX“小鼠臨床試驗”（圖4右）的研究均表明，ATO對攜帶type-1型和type-2a型p53突變體的小鼠腫瘤具有更好的治療效果，且不限癌種。
最后，研究提出基于每一個p53突變體功能恢復(fù)效率來入組患者的高度精準(zhǔn)治療策略。在一項臨床試驗中，研究發(fā)現(xiàn)一位攜帶type-1 p53突變體的白血病患者。標(biāo)準(zhǔn)劑量ATO單藥治療后，對患者體內(nèi)單個核細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序，結(jié)果表明：
1）患者體內(nèi)癌細(xì)胞中的經(jīng)典p53靶基因如CDKN1A、BBC3/PUMA、GADD45A、MDM2等發(fā)生了與體外細(xì)胞培養(yǎng)體系研究中一樣高效、特異地上調(diào)（圖5左），這證實了p53抑癌功能所依賴的轉(zhuǎn)錄活性已被恢復(fù)；
2）血液樣品中微小病灶殘留MRD顯著減少（圖5右），其主要marker CD34、CD117、CD13、CD33、CD45的表達(dá)水平均發(fā)生顯著、大幅下調(diào)。
圖5：（左）ATO治療后患者體內(nèi)癌細(xì)胞中p53靶基因的表達(dá)水平變化，與ATO處理的體外培養(yǎng)細(xì)胞的p53靶基因的表達(dá)水平變化趨勢一致，其中可見經(jīng)典p53靶基因都發(fā)生大幅上調(diào)。（右）患者治療后微小病灶殘留MRD的markers的表達(dá)水平整體上顯著下調(diào)
