根据2025年11月5日发表在《npj精准肿瘤学》杂志上的新研究,若我们拓宽对小分子药物靶点的认知视角,他人的副作用可能成为他人的治疗手段。
桑福德·伯纳姆·普雷比斯医学研究所癌症代谢与微环境项目助理教授桑朱·辛哈博士表示:“代表我们众多药物的小分子在自然界中极为罕见,因此它们并未进化出执行特定任务的能力。有时学界仅关注这些药物具有单一靶点,而将某些副作用标注为‘脱靶效应’。”
“采取更全面的视角揭示,小分子药物可根据疾病类型和细胞种类产生不同靶点及效应,我们可以利用这一认知将更多药物重新定位以治疗更多患者。”
辛哈在国家癌症研究所培训期间便开始研究小分子药物的可塑性,并开发了名为DeepTarget的计算工具。该团队未依赖药物化学结构,而是采用癌症细胞大规模基因与药物筛选实验数据。其数据集涵盖依赖图谱联盟创建癌症脆弱性图谱所涉及的371种癌症细胞系中1450种药物的综合数据。
在将主要癌症药物靶点的计算预测与现有药物-靶点配对数据进行比较的八项测试中,DeepTarget在七项测试中表现优于包括RoseTTAFold全原子模型和Chai-1在内的当前顶尖工具。研究团队还证实,DeepTarget能预测药物对典型非突变靶点蛋白或其突变形式是否具有优先作用效应,并确定药物的次级靶点。
科学家通过将预测结果与已知具有多个靶点的64种癌症药物现有数据对比,验证了DeepTarget预测次级靶点的能力。作为论文主要作者的辛哈表示:“能够预测这些次级靶点至关重要,因为许多经FDA批准的药物及临床开发中的新药均存在此类靶点。若能将其视为功能特性而非缺陷,我们便可利用这些靶点提升药物重定位效果。”
为验证研究发现,团队开展了两项实验案例研究,其中包括对血液癌症获批药物伊布替尼的测试。既往临床研究表明,尽管该药物的主要靶点——布鲁顿酪氨酸激酶蛋白(BTK)——在肺癌肿瘤中并不存在,伊布替尼仍可治疗肺癌。
在桑福德·伯纳姆·普雷比斯医学研究所癌症基因组与表观遗传学项目教授、共同通讯作者阿尼·德什潘德博士实验室的合作下,科学家验证了DeepTarget关于伊布替尼通过作用于表皮生长因子受体(EGFR)这一次级靶点蛋白杀伤肺癌细胞的预测。
辛哈表示:“若仅关注血液肿瘤,BTK是主要靶点;但若将焦点转向实体瘤,突变型致癌EGFR便成为主要靶点,这是典型的上下文特异性靶点案例。”研究团队比较了伊布替尼对含与不含癌变突变EGFR的癌细胞作用效果,携带突变型细胞对药物更敏感,从而验证EGFR确为伊布替尼的靶点。
辛哈指出:“我们认为该工具在现实场景中表现优异,源于其更贴近真实药物作用机制——在此类机制中,细胞环境及通路级效应往往比直接结合相互作用发挥更关键作用。这也凸显了DeepTarget作为结构化化学结合方法的补充手段,在加速药物开发与重定位方面的潜力。”
未来,辛哈计划基于团队研究成果开发新型小分子候选药物。他表示:“潜在化学物质池远超现代高通量药物筛选方法的检测能力。要改善癌症及相关复杂疾病(如衰老)的治疗方案,必须提升我们对生物学的理解能力及通过疗法调控它的手段。”
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