麻省理工學(xué)院網(wǎng)易公開(kāi)課《生物學(xué)導(dǎo)論》31課 文檔-

1、感恩節(jié)我們今天要講的是理性用藥而實(shí)際要講的是人們對(duì)疾病的分子生物學(xué)研究變革了整個(gè)醫(yī)藥治療的科學(xué)而基本上討論的內(nèi)容都圍繞著癌癥因此我會(huì)講一個(gè)關(guān)于現(xiàn)代癌癥治療的有趣的小故事以及我們對(duì)疾病的分子生物學(xué)研究是如何促進(jìn)新療法的迅速發(fā)展的作為背景知識(shí)如今我們使用的大多數(shù)化學(xué)療法都是過(guò)去四五十年當(dāng)癌細(xì)胞的分子和生化缺陷還不明了時(shí)所發(fā)明的因此這樣發(fā)展出的化學(xué)療法是經(jīng)驗(yàn)主義的嘗試性并容易出錯(cuò)的比方說(shuō)治療兒童白血病最有效的化學(xué)療法之一局勢(shì)烷基化物能將甲基和乙基加到細(xì)胞中的靶分子上它們最早被發(fā)現(xiàn)可以用于癌癥是因?yàn)橐淮未蠓秶l(fā)應(yīng)該是在二戰(zhàn)時(shí)那不勒斯的一艘船上一瓶烷基化物被釋放出來(lái)很多人暴露于其中而這些人結(jié)果就出現(xiàn)了

2、所謂的紅血球減少Poenia一般意思是減少這里就是指他們的白細(xì)胞減少這種烷基化物其實(shí)早在一戰(zhàn)時(shí)就用于毒氣戰(zhàn)爭(zhēng)了因?yàn)橐粦?zhàn)時(shí)有一種所謂的芥子氣是非常有效的武器在大量殺死敵軍方面甚至比大炮更有效1946或47年有人注意到了這個(gè)因意外暴露于泄露的烷基化物而導(dǎo)致的白細(xì)胞減少而五年后有人想到如果它們能抑制正常的白細(xì)胞濃度那么也許也可以有效的對(duì)抗與此十分類(lèi)似的問(wèn)題也就是白血病記住當(dāng)我們說(shuō)白血病時(shí)后綴-emia是指血液而leuk-指的仍然是白色也就是血液中有過(guò)量白細(xì)胞通過(guò)這個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)人們就發(fā)現(xiàn)烷基化物其實(shí)能很有效的治療通常甚至能治愈兒童白血病尤其是急性淋巴白血病對(duì)它或其他類(lèi)似物質(zhì)非常敏感這是一種常見(jiàn)的兒童白

3、血病其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)能治愈60%到70%的兒童而在半個(gè)世紀(jì)之前聽(tīng)都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)但回到我之前講的這種治療方法是在完全忽視了疾病的分子缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的這就導(dǎo)致了你們還能聽(tīng)見(jiàn)嗎就導(dǎo)致了癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)說(shuō)到這個(gè)我想講講另一種白血病也叫慢性髓細(xì)胞性白血病好讓你們了解人們從最原始的描述到更為成功的治療的整個(gè)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程慢性髓細(xì)胞性白血病我之前講過(guò)前綴myelo-指的是骨髓這是來(lái)自骨髓的來(lái)自骨髓中髓細(xì)胞的白血病細(xì)胞它們也是巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞的前體這些細(xì)胞在免疫反應(yīng)中起著重要的作用而在這個(gè)慢性髓細(xì)胞性白血病過(guò)程中也叫CML 會(huì)有三到四年的時(shí)間患者會(huì)在血液中合成大量的這些細(xì)胞在三到四年之后突然間就會(huì)爆發(fā)出所謂的慢粒

4、原始細(xì)胞危象你們可能記得我之前講過(guò)blast這個(gè)詞這都是合為一體的它指的是原始的類(lèi)胚胎的細(xì)胞而突然間這些原始的類(lèi)胚胎細(xì)胞像巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞一樣分化不完全的細(xì)胞急劇增加到了這時(shí)在血液中就會(huì)超出很多這就是慢粒原始細(xì)胞危象它會(huì)導(dǎo)致急性髓細(xì)胞性白細(xì)胞病一到兩年后就會(huì)死亡通常都是這樣沒(méi)人知道這個(gè)疾病的確切致病機(jī)理這就使我可以用到另一個(gè)詞如果你以后繼續(xù)做生化研究就會(huì)遇到也就是病原物我們所說(shuō)的病原物就是指引發(fā)疾病的物質(zhì)它們可能是外源的也可能是內(nèi)源的是細(xì)胞內(nèi)的分子導(dǎo)致疾病發(fā)生關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)是在1960年人們觀察CML細(xì)胞的染色體組成染色體組成我用另一個(gè)詞這樣我們就可以擴(kuò)充下詞匯量染色體組成也常叫做染色體組型也就是

5、在顯微鏡下觀察有絲分裂時(shí)可以觀察到的所有染色體組成記住正如之前講過(guò)的在細(xì)胞周期的間期染色體幾乎是不可見(jiàn)的而在有絲分裂中期它們會(huì)濃縮此時(shí)人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞發(fā)生了9-22易位這是正常的9號(hào)染色體這是22號(hào)你們可能知道人類(lèi)染色體的編號(hào)是從最大的為1號(hào)一直到最小的除了Y染色體之外這是最小的而他們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)正常的染色體組成而是發(fā)現(xiàn)了這樣的一種類(lèi)似結(jié)構(gòu)也就是易位這個(gè)易位導(dǎo)致了兩個(gè)染色體間序列的交換注意它們是互相交換的意即9號(hào)給一部分給22號(hào)22號(hào)再給一部分給9號(hào)然而交換的片段并不一定大小相等所以在這個(gè)例子中9號(hào)染色體得到的比22號(hào)多很多由于這個(gè)基因片段的交換不均這個(gè)9-22易位使得最小的染色體愈發(fā)小它本身已經(jīng)

6、是最小的染色體了最小的常染色體非性染色體此時(shí)它愈發(fā)的小了因?yàn)檫@個(gè)染色體易位使其失去了一大部分由于這個(gè)發(fā)現(xiàn)是在費(fèi)城得到的所以也叫費(fèi)城染色體距現(xiàn)在已有四十年了有時(shí)也叫PH-1 原因我也不清楚只知道是費(fèi)城的當(dāng)研究者開(kāi)始觀察其他慢性髓細(xì)胞性白血病的病例時(shí)他們發(fā)現(xiàn)這種易位尤其是費(fèi)城染色體上的易位幾乎在所有病例中都存在超過(guò)95%的慢性髓細(xì)胞性白血病并且這個(gè)染色體也存在于分化程度更高的在CML患者血液中存在的巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞中這就闡明了一個(gè)概念有種干細(xì)胞寡能干細(xì)胞可以形成各種分化程度更高的白細(xì)胞它們都包郵這種染色體易位于是患者的所有細(xì)胞都包郵了這種染色體易位這就闡明了一個(gè)概念由于某種隨機(jī)的基因變異發(fā)生在這些

7、人的血液中這個(gè)特定的染色體會(huì)反復(fù)被發(fā)現(xiàn)很有可能對(duì)疾病的發(fā)生起著重要作用但本身沒(méi)有什么意義人們還無(wú)法發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在聯(lián)系知道另一個(gè)毫不相關(guān)的領(lǐng)域的研究也就是逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究發(fā)現(xiàn)了Abelson鼠科白血病病毒它是以發(fā)現(xiàn)的人Herb Abelson命名的他在國(guó)家衛(wèi)生所首次發(fā)現(xiàn)并在癌癥中心闡釋了其分子機(jī)制Abelson發(fā)現(xiàn)他研究的這個(gè)病毒末端攜帶著鼠科白血病病毒它是個(gè)母病毒雜交病毒在其中間Abelson白血病病毒有一個(gè)細(xì)胞原癌基因被激活為致癌基因因此情況就是一個(gè)細(xì)胞基因比如勞氏肉瘤病毒的Src被激活了顯然它也叫做Abl而這個(gè)基因?qū)τ诶斫馊旧w易位如何導(dǎo)致癌癥的機(jī)理是非常重要的如果給小白鼠注射攜帶這個(gè)基因的逆

8、轉(zhuǎn)錄病毒這些表示的是重復(fù)性末端原病毒的長(zhǎng)末端重復(fù)片段在逆轉(zhuǎn)錄病毒兩端都有如果用Abelson病毒注射小鼠就會(huì)出現(xiàn)和慢性髓細(xì)胞性白細(xì)胞非常類(lèi)似的病癥這就引發(fā)了對(duì)Abl原癌基因的染色體易位的研究隨后人們發(fā)現(xiàn)很有趣的是Abl原癌基因恰好就在9號(hào)和22號(hào)染色體的斷裂點(diǎn)上而這個(gè)易位導(dǎo)致的結(jié)果及這個(gè)染色體和這個(gè)染色體的融合就得到一個(gè)混合的基因一個(gè)雜合的基因攜帶了兩個(gè)原本毫無(wú)關(guān)聯(lián)的基因片段一個(gè)在9號(hào)染色體上這是正常的Abl蛋白質(zhì)叫做c-Abl 正常的Abl細(xì)胞形式這里可以看到非常簡(jiǎn)略的描繪這是另一條染色體編碼的另一蛋白質(zhì)Abl是這里編碼的另一個(gè)基因叫做BCR是這里編碼的而由于發(fā)生了易位Abl在這里由于發(fā)生了

9、易位不僅得到了染色體片段的融合還有兩個(gè)原本毫無(wú)關(guān)聯(lián)的基因閱讀框的融合由于這些融合就會(huì)合成三種融合蛋白在正常細(xì)胞中是不存在的這里用p185 p210和p230表示易位同樣導(dǎo)致另一個(gè)基因BCRBCR是指斷裂點(diǎn)簇集區(qū)融合的位點(diǎn)就叫做兩個(gè)基因間的斷裂點(diǎn)每個(gè)基因被切割互相融合的位點(diǎn)就叫做斷裂點(diǎn)實(shí)際上在BCR所在的染色體區(qū)域內(nèi)有三個(gè)位點(diǎn)可以發(fā)生融合如果你仔細(xì)觀察這張圖可以看到很多不同的BCR蛋白也是融合蛋白而其內(nèi)在含義就是我們就看上面這張圖注意在所有這三者中ABl蛋白都在C端BCR在N端這是BCR只下面是Abl基因研究者發(fā)現(xiàn)可能在BCR基因這部分這部分或這部分發(fā)生了斷裂導(dǎo)致Abl總是和一種兩種或三種BCR

10、蛋白質(zhì)融合斷裂點(diǎn)簇集區(qū)就說(shuō)明在之前的BCR基因上有很多位點(diǎn)能使融合發(fā)生如果從這里斷裂這是斷裂點(diǎn)BCR 得到長(zhǎng)的部分這是中等長(zhǎng)這是最短的有趣的是如果研究其他類(lèi)型的白血病就會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的融合蛋白質(zhì)這是慢性髓細(xì)胞性白血病我之前講過(guò)的這是急性髓細(xì)胞性白血病這是慢性嗜中性粒白血病三種不同的白血病我們不用管這些疾病的細(xì)節(jié)除了這個(gè)融合蛋白的結(jié)構(gòu)會(huì)促進(jìn)各種骨髓干細(xì)胞的增殖從而導(dǎo)致這三種疾病我們要探討的更重要的一點(diǎn)是這些融合蛋白的性質(zhì)這種通過(guò)染色體易位得到的融合現(xiàn)在顯然具有了兩個(gè)親本蛋白原本所不具有的生物性質(zhì)這些注解表示了與Abl蛋白質(zhì)以及BCR蛋白質(zhì)相關(guān)的一系列不同的功能我們不用過(guò)分深入但要記住每一種蛋白質(zhì)都能

11、和其他蛋白質(zhì)相互作用激活下游的信號(hào)級(jí)聯(lián)我們要講的最重要的一點(diǎn)就是這個(gè)SH-1區(qū)域也就是Src-同源區(qū)域和Src同源相當(dāng)于酪氨酸集美因此這里試一個(gè)比Src還要復(fù)雜得多有著更多信號(hào)傳遞能力由于這里標(biāo)識(shí)出的不同區(qū)域使得融合蛋白可以有大量不同的信號(hào)伴侶這樣就能釋放各種下有激活信號(hào)如果研究SH-1區(qū)域的結(jié)構(gòu)它有和Src非常類(lèi)似的酪氨酸激酶活性更重要的是如果將這個(gè)融合蛋白放入逆轉(zhuǎn)錄病毒中現(xiàn)在不是Abl 而是BCR-Abl融合蛋白你可以將其放入逆轉(zhuǎn)錄病毒中就像這樣可以用它侵染小鼠這樣就會(huì)得到和人類(lèi)的慢性髓細(xì)胞性白血病幾乎沒(méi)有差別的病癥如果在酪氨酸激酶區(qū)域加入一個(gè)點(diǎn)突變Abl蛋白質(zhì)中這是酪氨酸激酶區(qū)域SH-1

12、 這里這里可以看到三種融合蛋白的酪氨酸激酶區(qū)域記住SH-1總是酪氨酸激酶區(qū)域如果講一個(gè)抑制性點(diǎn)突變加到酪氨酸激酶區(qū)域中去就能立刻去除這個(gè)逆轉(zhuǎn)錄病毒所有導(dǎo)致白血病的能力或其他類(lèi)似的融合蛋白因此這就意味著酪氨酸激酶區(qū)域?qū)τ谀[瘤形成是非常關(guān)鍵的任何對(duì)其酪氨酸激酶信號(hào)活性的影響都會(huì)導(dǎo)致腫瘤的崩潰或使逆轉(zhuǎn)錄病毒無(wú)法形成癌癥因此這就是人們首次確切證明常見(jiàn)的人類(lèi)癌癥并不罕見(jiàn)的慢性髓細(xì)胞性白血病是來(lái)自于隨機(jī)的染色體易位的結(jié)果你也許會(huì)問(wèn)為什么一定會(huì)有這種易位答案是我們并不清楚似乎就像有種特定的裝置能夠使這個(gè)片段和這個(gè)片段互相識(shí)別并進(jìn)行交換可能并不是這樣實(shí)際上有可能染色體易位在果穗中是隨機(jī)發(fā)生的在極少數(shù)情況下就有

13、染色體易位剛好形成這種融合而這種融合就形成了這種融合蛋白而這個(gè)融合蛋白又進(jìn)而引發(fā)CML慢性髓細(xì)胞性白血病這也就是說(shuō)它是隨機(jī)的染色體易位偶然選中了正確的基因而獲得了這種染色體易位的細(xì)胞就會(huì)開(kāi)始瘋狂增殖形成慢性髓細(xì)胞性白血病隨后就爆發(fā)為急性階段除了這個(gè)染色體易位還有其他類(lèi)似的基因變異和原來(lái)的染色體易位一同形成非常嚴(yán)重的疾病迅速導(dǎo)致白血病患者的死亡理論上這就提供了一種有趣的治療癌癥的方法因?yàn)榭梢韵胂蟮玫轿覀兛梢灾圃煲环N酪氨酸激酶抑制劑記住酪氨酸激酶是一類(lèi)酶能夠?qū)⒘姿峒拥讲煌鞍踪|(zhì)的酪氨酸殘基上另外記住我們花了一系列生長(zhǎng)因子受體上面有酪氨酸激酶區(qū)域我這樣將酪氨酸激酶區(qū)域畫(huà)出當(dāng)這些生長(zhǎng)因子受體被激活時(shí)它

14、們會(huì)將磷酸練到這些尾巴上我把磷酸基團(tuán)畫(huà)成這樣也就是說(shuō)配體的結(jié)合例如表皮生長(zhǎng)因子配體或血小板源生長(zhǎng)因子配體會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜上能移動(dòng)的兩個(gè)受體結(jié)合到一起比起磷酸化對(duì)方通過(guò)這樣來(lái)得到激活的信號(hào)因?yàn)橐坏┍患由狭姿崴鼈兙统闪似渌肿幽軌蚋街⑨尫畔掠涡盘?hào)的位點(diǎn)事實(shí)上人類(lèi)基因組共編碼90種不同的酪氨酸激酶由于這些酪氨酸激酶在各種癌癥中都會(huì)過(guò)度活躍理論上這就是一種很好的治療癌癥的方法但我們來(lái)想想這其中的問(wèn)題首先如果要研發(fā)一種抗癌的療法那就要特異性針對(duì)Abelson酪氨酸激酶而不是這對(duì)另外89種人類(lèi)基因組中的酪氨酸激酶它們是活躍地保證正常細(xì)胞代謝的在各種正常細(xì)胞中都存在所以我們就要考慮細(xì)胞活性的問(wèn)題怎樣合成出一種

15、低分子量的化合物選擇性地抑制Abelson酪氨酸激酶就是這里的SH-1基團(tuán)但不會(huì)干擾其他保證正常生理機(jī)制的酪氨酸激酶你會(huì)說(shuō)這挺簡(jiǎn)單的我們有90個(gè)基因每個(gè)合成特異的蛋白質(zhì)而這些蛋白質(zhì)是有很大差別的因此如果我們可以實(shí)際上如果了解這些蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)所有酪氨酸激酶看上去都差不多都有雙葉的結(jié)構(gòu)這是酶的活性位點(diǎn)也就是說(shuō)這里是催化裂縫催化作用發(fā)生的位點(diǎn)ATP的-磷酸被從A TP上脫下來(lái)并加到需要被磷酸化的底物蛋白質(zhì)其酪氨酸的羥基上你只需要做一個(gè)低分子量的化合物特異性地針對(duì)Abl蛋白質(zhì)的酪氨酸激酶區(qū)域而這個(gè)雙葉的結(jié)構(gòu)這個(gè)雙葉結(jié)構(gòu)中就包含了SH-1區(qū)域它有雙葉結(jié)構(gòu)但在這幅簡(jiǎn)略的圖中并未表示出來(lái)問(wèn)題在于所有SH

16、-1區(qū)域所有酪氨酸激酶區(qū)域都彼此緊密聯(lián)系著它們都來(lái)自于六七億年前就存在的酪氨酸激酶的前體而由于基因復(fù)制時(shí)的多樣性形成90種不同的酪氨酸激酶如果用X-射線晶體衍射觀察這些酪氨酸激酶的三位結(jié)構(gòu)它們基本都和這個(gè)類(lèi)似意即它們都有類(lèi)似的催化裂縫因?yàn)樗鼈兌紒?lái)自共同的祖先并保持了這個(gè)三位構(gòu)象因?yàn)檫@個(gè)三維構(gòu)象對(duì)其功能的執(zhí)行似乎是非常重要的相反你可以想象如果最原始的酪氨酸激酶有一些后代發(fā)生突變而失去了三維結(jié)構(gòu)這些后代激酶就會(huì)失去將底物蛋白酪氨酸磷酸化的能力因此就會(huì)被從基因庫(kù)中除去因?yàn)樗鼈兪怯腥毕莸倪@就解釋了這90個(gè)不同的酶的高度保守性它們彼此非常相似這就給制藥者制造了很大的麻煩因?yàn)槿藗兿朐O(shè)計(jì)的適合這里的低分子量

17、藥物我在這里畫(huà)個(gè)低分子量藥物它能構(gòu)象特異性地和這個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)催化裂縫中的氨基酸殘基反應(yīng)它可能會(huì)結(jié)合并抑制Abl的酪氨酸激酶區(qū)域但同時(shí)也有可能結(jié)合并抑制一系列其他酪氨酸激酶這就可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果比方說(shuō)如果是非選擇性藥物用一種低分子量的抑制劑來(lái)治療慢性髓細(xì)胞性白血病患者一種低分子量化合物會(huì)進(jìn)入BCR-Abl蛋白質(zhì)的催化位點(diǎn)但同時(shí)也可能進(jìn)入EGF受體的催化裂縫而如果它使EGF受體關(guān)閉就可能導(dǎo)致致命的腹瀉因?yàn)镋GF受體是用于維持結(jié)腸上皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的因此你可能會(huì)殺死患者僅僅因?yàn)槟銊儕Z了結(jié)腸細(xì)胞維持自身的能力我們上節(jié)課還講了造血作用需要一系列生長(zhǎng)因子受體同樣如果用非選擇性的化合物能夠進(jìn)入用于造血作用的生

18、長(zhǎng)因子受體區(qū)域之一就可能關(guān)閉整個(gè)骨髓同樣殺死那個(gè)病人我只是給你們一些極端的例子來(lái)證明發(fā)明藥物時(shí)細(xì)胞活性是很重要的考慮因素另一個(gè)問(wèn)題則是對(duì)靶標(biāo)的親和性對(duì)催化位點(diǎn)的親和性親和性是什么意思如果觀察對(duì)不同化合物的反應(yīng)曲線你會(huì)得到如下結(jié)果你可以畫(huà)條主線大概就是這樣的圖表很高的藥品濃度這是10的-4次方這里則是10的18次方10的-7次方10的-5次方10的-4次方這是藥物的摩爾濃度而這里是抑制的百分比比方說(shuō)我們能得到BCRAbl蛋白質(zhì)在試管中研究假設(shè)我們對(duì)它的酪氨酸激酶活性是否能響應(yīng)某種我們發(fā)明的對(duì)抗它的藥物很感興趣這是酪氨酸激酶抑制的百分比BCR-Abl蛋白質(zhì)我們能合成一種藥之后的回應(yīng)曲線就會(huì)像這樣你

19、會(huì)說(shuō)那這太好了這是能關(guān)閉BCR-Able的藥物我們都還沒(méi)管這個(gè)細(xì)胞活性的問(wèn)題呢但看看這里的藥物劑量反應(yīng)曲線10的-5次方如果換算回需要多少藥物來(lái)關(guān)閉病人的BCR-Abl蛋白質(zhì)他們每天要服用過(guò)的藥片大概這么大所以你要做的就是把藥物量減到這個(gè)范圍內(nèi)因此只有得到這樣一條反應(yīng)曲線時(shí)比原本關(guān)閉激酶活性的劑量高兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)10的-7次方這叫做亞微摩爾濃度微摩爾是10的-6次方這是微摩爾的十分之一10的-7次方就足以關(guān)閉酶的功能如果能做到這樣那理論上就可以制成這么小的藥片給病人吃而不是足球那么大此外如果要合成非常復(fù)雜的有機(jī)合成的親和度很高的有機(jī)分子也是很昂貴的顯然如果合成的化合物能有效一百倍又只需要100

20、倍的物質(zhì)來(lái)運(yùn)輸進(jìn)病人體內(nèi)那就是非常成功的治療手段還有另一個(gè)問(wèn)題我們講了細(xì)胞活性講了效能或親和力對(duì)底物的親和力這是可以接受的藥物已經(jīng)是10的-7次方的濃度也是這條曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)而這是不能接受的藥物是10的-5次方我們還可以講講藥物代謝動(dòng)力學(xué)我想讓你們了解一下只要有多復(fù)雜為什么它很難成功你們知道如今生產(chǎn)一種有效的臨床藥物并對(duì)人體檢測(cè)要花多少錢(qián)嗎有人知道嗎要多少錢(qián)對(duì)大約要十億美元九億到十億這可不是小數(shù)目比你我賺的錢(qián)的總和還多言歸正傳什么是藥物代謝動(dòng)力學(xué)很高興我問(wèn)了這個(gè)問(wèn)題藥物在服用后會(huì)在你體內(nèi)留存多久如果你是癌癥患者的話如果藥物在攝入幾分鐘后就被腎臟排出的話怎么辦不管是注射還是口服的我們可以想象一下藥

21、物濃度也就是血液中的藥物濃度這是時(shí)間有些藥物是這樣的用藥方式是比方說(shuō)口服它們是這樣的假設(shè)這是有效的藥物濃度有效濃度我們可以通過(guò)這種測(cè)量方法知道有效濃度只需測(cè)量出來(lái)即可假設(shè)我們做了一種針對(duì)BCR-Abl蛋白的藥物它在血液中的代謝動(dòng)力學(xué)是怎樣的呢可能像這樣這是1小時(shí)這是2小時(shí)這是3小時(shí)4小時(shí)它維持的時(shí)間夠不夠久事實(shí)上如果要?dú)⑺腊┘?xì)胞這也是最終目的你希望它能夠留存一會(huì)兒因?yàn)槲覀冎繡ML癌細(xì)胞白血病細(xì)胞的持續(xù)生長(zhǎng)是依賴于BCR-Abl激酶的持續(xù)作用的事實(shí)上我們知道如果關(guān)閉了慢性髓細(xì)胞性白血病細(xì)胞中這些酪氨酸激酶細(xì)胞就會(huì)內(nèi)爆這就說(shuō)明實(shí)際上BCR-Abl蛋白質(zhì)不僅負(fù)責(zé)推動(dòng)細(xì)胞增殖也為它們提供了抗凋亡信號(hào)

22、使它們不至于墜入凋亡的深淵制止它們自殺這對(duì)腫瘤增殖的能力來(lái)說(shuō)是很關(guān)鍵的使患者體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量增加實(shí)際上及時(shí)給這些癌細(xì)胞提供有效的方法來(lái)關(guān)閉BCR-ABL蛋白30到50分鐘對(duì)它們是沒(méi)什么作用的你必須保持用藥很長(zhǎng)的時(shí)間15到20個(gè)小時(shí)所以你需要這樣的藥物代謝它必須能留存很長(zhǎng)一段時(shí)間活著最好是這樣它能留存在血液中很長(zhǎng)時(shí)間有些藥物會(huì)在血液循環(huán)中留存很久有些則只能留存很短的時(shí)間還有一個(gè)問(wèn)題我們還沒(méi)講過(guò)就是藥物的代謝事實(shí)上很多給病人服用的藥物都很快的唄肝臟中的酶分解了肝臟一般是用來(lái)中和進(jìn)入身體的有毒物質(zhì)的因此很多進(jìn)入身體的藥物或快或慢地都會(huì)被轉(zhuǎn)化成別的東西失去毒性從而失效你這時(shí)會(huì)說(shuō)這也不是不能解決的但還有一

23、個(gè)麻煩因?yàn)槿祟?lèi)是多態(tài)性的種群因?yàn)槿祟?lèi)彼此在遺傳上是非常不同的有些人代謝藥物比別人快很多此時(shí)的情況是大多數(shù)人都會(huì)迅速地代謝一種藥物因此醫(yī)生會(huì)想給我們開(kāi)很高劑量的藥使我們體內(nèi)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間里都有足夠的藥量來(lái)起作用比方說(shuō)97%的人都會(huì)迅速代謝藥物因此開(kāi)藥的劑量就很大來(lái)保證有足夠的藥量到達(dá)腫瘤以補(bǔ)償這個(gè)藥物被肝臟代謝迅速消耗的缺陷它會(huì)被分解成為別的無(wú)害的化合物你會(huì)說(shuō)這挺好的就把劑量弄大點(diǎn)好了但想想剩下的3%的人分解這種藥物的速率非常低像那97%一樣這些人也會(huì)北開(kāi)大劑量的藥因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)告訴我們大多數(shù)人都會(huì)很快地代謝掉這種藥物而這些人的代謝是非常緩慢的那他們會(huì)怎樣呢他們可能會(huì)掛掉為什么因?yàn)樗幬飼?huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間

24、內(nèi)在他們體內(nèi)起著活躍的作用從而引發(fā)致命的結(jié)果因此我們要注意藥物代謝的多樣性代謝的多樣性因?yàn)椴煌娜藢?duì)藥物的代謝是不同的在藥物代謝方面的多樣性是很大的人將我們代謝藥物的方式和小白鼠代謝的方式對(duì)比的話你會(huì)問(wèn)為什么要管小白鼠是如何代謝藥物的呢為什么它那么重要事實(shí)是藥物的第一步實(shí)驗(yàn)就是小鼠使它們患上特定的癌癥然后注射藥物看腫瘤是否會(huì)萎縮但如果小鼠代謝藥物的方式和人類(lèi)非常不同那么小鼠的試驗(yàn)結(jié)果就會(huì)非常具有誤導(dǎo)性這些只是藥物設(shè)計(jì)和試驗(yàn)中的一部分問(wèn)題而已約在1994年諾華公司的前身當(dāng)時(shí)叫Ciba-Geigy 在瑞士的巴塞爾他們研制出了高度特異性的抗Abel的低分子量化合物也叫Leveck或者在歐洲叫Glee

25、vec發(fā)音是一樣的只是拼寫(xiě)不一樣事實(shí)上研發(fā)這種藥物的困難之一如下制藥公司為這個(gè)項(xiàng)目出錢(qián)的高層一直都想讓這個(gè)項(xiàng)目下馬為什么因?yàn)槿澜缁悸运杓?xì)胞性白細(xì)胞病的人相對(duì)很少每年美國(guó)有多少人我也不知道10到15000個(gè)所以問(wèn)題在于從經(jīng)濟(jì)上講這個(gè)很少人患的疾病是否能說(shuō)服他們投資十億元來(lái)研制新藥也許他們一代人都得不到任何初始投資的回報(bào)于是他們?cè)嚵艘淮斡忠淮蝸?lái)對(duì)這個(gè)項(xiàng)目喊停因?yàn)樗坪跬耆珱](méi)有長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)然我們現(xiàn)在講的不是生物而是經(jīng)濟(jì)學(xué)理性經(jīng)濟(jì)學(xué)像這樣的制藥公司是不會(huì)這里花十億那里花十億的但卻沒(méi)有任何財(cái)政風(fēng)險(xiǎn)的Gllevec對(duì)Abl激酶有高度特異性而對(duì)其他兩個(gè)激酶也是一樣另一種激酶也是酪氨酸激酶受體叫KIT

26、這是受體酪氨酸激酶而另一個(gè)拉薩激酶受體叫做PDGF受體我們以前也是講過(guò)的著另外兩種生長(zhǎng)因子受體KIT和PDGF受體都有酪氨酸激酶區(qū)域因此它們符合這一系列過(guò)程實(shí)際上由于進(jìn)化的巧合它們的酪氨酸激酶區(qū)域和Abl的酪氨酸激酶區(qū)域非常相似因此形成了BCR-Abl事實(shí)上他們還沒(méi)有真正形成轉(zhuǎn)移性的藥智慧攻擊90個(gè)酪氨酸激酶的其中一個(gè)而是攻擊90種酪氨酸激酶里的三種Abl KIT 以及PDGF受體而這本身就已經(jīng)敲響了這個(gè)蛋白質(zhì)的喪鐘直到他們?cè)谌梭w上試驗(yàn)然后發(fā)現(xiàn)了神奇的反應(yīng)原來(lái)大多數(shù)CML患者服務(wù)藥用濃度的Gleevec后都會(huì)緩和慢性髓細(xì)胞性白血病最終完全沒(méi)有病癥 這是你今天的問(wèn)題 Gleevec 會(huì)進(jìn)入 Ab

27、l 酪氨酸激酶的催化裂縫 阻擋 ATP 結(jié)合位點(diǎn) 要記住 這些酶必須搶奪 ATP 的-磷酸 并轉(zhuǎn)到蛋白質(zhì)底物上 它是通過(guò)和催化裂縫表面的氨基酸 形成氫鍵來(lái)完成的 換言之 這里的催化裂縫 顯然是由氨基酸組成的 Gleevec 可以與之形成氫鍵 和催化兩邊的氨基酸形成氫鍵 我應(yīng)該帶張圖來(lái)的 類(lèi)似的氫鍵也可以在 PDGF 受體和 KIT 的催化裂縫 表面的氨基酸上形成 而這個(gè)氫鍵可以在任何濃度形成 亞微摩爾少于 10 的-6 到-7 次方 甚至在特定條件下可以是 10 的-8 次方 所以它具有很高的親和力 是相對(duì)專(zhuān)一的 90 種里只結(jié)合三種 我們可以作如下實(shí)驗(yàn) 如果將 Gleevec 加入 BCR-Abl 的細(xì)胞中 這是 BCR-Abl 可能的反應(yīng) 這是 EGF 受體可能的反應(yīng) 所以如果用這個(gè)濃度給病人服用 Gleevec 會(huì)使 BCR-Abl 蛋白質(zhì)關(guān)閉 但它不會(huì)關(guān)閉 EGF 受體 因?yàn)樾枰邼舛鹊乃幬?來(lái)關(guān)閉其酪氨酸激酶區(qū)域 這里就可以體現(xiàn)所謂的選擇性 這個(gè)酶在極少量時(shí)就能反應(yīng) 而這個(gè)酶 EGF 受體及其酪氨酸激酶 他也