先进的工具能帮助研究人员寻找阻断癌症及扩张到其他疾病靶标的激酶有抵抗性的路径。
激酶抑制剂的未来看来前途光明，未来将产生更多阻断激酶的治疗化合物，这些激酶催化磷酸盐类从如ATP供体到另一分子的转移。目前，大多数基于600种不同的哺乳动物激酶的研究集中在癌症。多于30种癌症蛋白激酶抑制剂在临床试验或已被FDA批准，包括重磅炸弹药物诺华的Gleevec(imatinibmesylate)和阿斯利康公司的Iressa(gefitinib)和Tarceva(erlotinib)。这些药物已被证明在阻断他们的激酶靶标的活动中有效，而没有传统化学治疗引起的副作用。
尽管最近有报道指出一些病人产生了变异，对这些药物产生了抗性，科学家没有气馁。高端工具如高通量筛选、单核苷酸多态现象（SNP）阵列、外显子重测定及结构分析都已建立起来，帮助更好的解决对靶标，变异和哪些病人将最有可能有效应答的问题。科学家期望在不远的将来将第二代化合物激酶靶标扩展至炎症、自身免疫、中枢神经系统及心血管疾病领域。
20年前，研究的激酶主要是G蛋白偶联受体(GPCRs)，英国阿斯利康制药化学和肿瘤学主管AndyBarker博士说：“我们现在还处于这些蛋白的早期研究阶段，在今后10到20年内，这些蛋白仍然能提供一些重要的治疗癌症和其他疾病的药物。”他说，市场上大多数激酶药物是GPCR促效药和对抗物。Barker和其他研究人员对体细胞突变的发生并不特别惊讶，“像癌症类的疾病，是一个经典的蛋白改变和突变导致癌细胞活化的过程。”哈佛医学院和儿童医院生物化学和分子药理学副教授GeorgeDaley博士研究出一种方法来描述药物对不同突变的活性及靶标可能产生突变以逃避药物作用的方式。
“我不相信存在对突变免疫的靶标”Daley.说，“如果我们能制造出一种针对靶标的药，癌细胞将想出一种突变的办法来对付药物。”
Gleevec，一种诺华开发的慢性骨髓非白血性白血病(CML)的BRC-ABL抑制剂，也许是三个大的癌细胞激酶抑制剂中知名度最高的，当它进入市场的时候，被某些人称为“魔术子弹”。阿斯利康制造了一种表皮生长因子受体(EGFR)——针对非小细胞肺癌(NSCLC)的酪氨酸激酶抑制剂，名字叫Iressa，OSI制药的Tarceva的作用也和Iressa一样。
Gleevec的突变已一次次地被公布出来，在ABL基因的ATP结合区域检测到点突变，ABL基因是妨碍Gleevec结合到靶标上的一种因子。更近的论文引证了抗Iressa或Tarceva的突变。一些第二代化合物已在开发中，包括一种被诺华开发并命名为AMN107的“超级Gleevec”分子，处于II期临床试验阶段。
克服最初的怀疑论
最初人们对激酶抑制剂的开发充满怀疑，许多人不相信药物能抑制激酶，特别是在ATP结合位点，诺华生物医药研究所副总裁和肿瘤学全球主管SashaKamb博士说，ATP作为能源和磷酸盐在细胞中广泛被激酶使用，它在细胞中以高达毫克分子的浓度存在，因此任何药物将不得不和ATP竞争，“开始对是否可能开发出激酶抑制剂有太多的怀疑，”Kamb说，“诺华的科学家冒了一次险，在那个时候这种投资被认为是极高风险的项目。”
Gleevec最初的研究工作开始于1960年代早期，那时发现某些非白血性白血病如慢性骨髓非白血性白血病(CML)有染色体异常的证据，即所谓的费城染色体。随着克隆技术的来临，就有可能对其分子进行鉴定，它有一个染色体互相易位，交换了两条染色体的两条臂，混合了Abelson激酶和BCR基因，成为了一种称做BCR-ABL的蛋白。Kamb说，合理的假设是因为BCR-ABL出现在白血病中，在某种程度上，BCR-ABL的蛋白对那些白血病细胞的肿瘤发生是必需的，使研究人员感觉到有必要试图抑制它。这个假设直到Gleevec被开发出来才被证明是正确的。
在那时，研究人员一直在寻找看起来像ATP似的药物，由于没有有效的高通量筛选来帮助选择潜在性的化合物，因此他们使用Kamb说的低通量筛选和分析。“许多分子看来基本符合要求，而且它们看似有点像ATP，那就是Gleevec最初怎么被发现的。”Kamb说。他们在筛选和药物化学的基础上对分子做了一些修饰，以不同的方式对原来的分子进行美化，观察哪一种修饰将提供高的药物效果，然后使用标准技术对安全性进行筛选。“幸运和关键的是，ABL是一种正常的在体内很少出现的激酶，癌细胞依赖它存活，因此利用它开发出一种非常好的对癌耐受良好的药物——Gleevec”。
激酶的研究工作是一个挑战，因为它们组成一个非常大的家族。因为激酶结合到ATP，对药物的开发不利，化学家们在寻找选择性抑制剂存在有压力。“如果你抑制全部激酶，很明显你得到的是毒性非常大的化合物，”Kamb说，“这是这个领域的一个挑战，即生产对某种特殊的靶标或所有靶标有适当的选择性的化合物。”
然而这个领域是药物发现专业的所有研究工具被使用的所在，这些工具对获得化合物晶体或靶标的高分辨率结构、帮助先导化合物的设计非常重要，可以得到有亲和力和选择性的激酶抑制剂。这也帮助在一种筛选格式中获得许多激酶，因此它们能被筛选针对靶标及剔除不需要的激酶。Kamb介绍，研究激酶时进行细胞分析和生物化学分析是非常重要的。“经常看到抑制剂在生物化学分析中作用很好而在细胞分析中作用不理想，有时，反之亦然。因此有某种与细胞背景有关的东西，这种背景改变蛋白或靶标的化学和生物化学性质，但其原因并不清楚。”
Gleevec最初是靶向CML病人，但诺华研究人员决定也对准其他激酶，包括KIT。赋予适当的亲和力，KIT在胃肠间质瘤(GIST)中被活化，Gleevec后来也被批准用于GIST。一种第二代Gleevec类似物——称做AMN107的化合物也是靶向GIST。AMN107对准与同样的靶标但有与Gleevec不同的化学结构，II期临床试验即将开始。
AMN107效力更高，它有一种不同的结合机制，它能对准许多有抗性的突变体。回顾Gleevec的开发，Kamb说，诺华很幸运拥有Gleevec，因为它是第一种有很少问题的化合物，诺华使用最初为开发Gleevec使用的工具包及一些新技术如高通量筛选来开发新一代化合物。他们也使用更多的生物化学和细胞分析、大的化合物文库及更多的晶体结构。
打造活性和选择性
尽管一些人认为选择性是激酶的问题，阿斯利康的Barker不同意此看法，“与任何大类的生物化学靶标相比，我不认为存在任何问题，”他说，“靶向一个GPCR的典型药物计划将和靶向一个激酶相类似，但认识的水平不一样。”
当10年前Iressa被开发出来时，公司使用标准的生物化学分析方法。阿斯利康将放射标记混合到底物或使用色度法检测来寻找蛋白质或底物的变化。但阿斯利康发现一些新的工具很有帮助，包括激酶的更多结构信息的使用来设计定向的文库，精致的结构活性关系及开发不同激酶之间的选择性。
激酶的另一个优点是它可能为许多结构突变做模型并产生蛋白。“最大的挑战是了解那些病人有那种突变及何时用哪种药治疗，”Barker说，“一些癌，有一些非常特殊的突变，这些突变似乎有规则地发生，而在另一些癌中，在蛋白质的不同部分有不同的突变，没有突变是起支配作用的，使靶向特殊的突变十分困难。”
像其他研究者一样，他认为癌的治疗可能和爱滋病的治疗一样，用两或三种抑制剂的鸡尾酒方法治疗，能覆盖99%的激酶和他们的突变并使疾病稳定一段时间。
“我相信是可能的，即一种分子不能满足激酶的全部需要，”位于麻省剑桥Ariad制药公司药物发现副总裁TomiSawyer博士说。
MTORs引伸的其他挑战
对Ariad制药公司的Sawyer来说，有两个不同的开发蛋白质激酶抑制剂的极端，一种是Iressa和Gleevec发生的故事，不得不寻找一条针对突变的路径；另一种是Ariad公司用雷怕霉素的哺乳动物靶标的试验(mTOR)，不需要用一打或更多不同的模板来开始开发研究，以优化出有效的抑制剂。
mTOR抑制剂看来不存在激酶突变的问题。“我们用自然优化的抑制剂——雷怕霉素，”他说。对Ariad制药公司和其他公司来说，挑战在于开发出他们自己的路线来增加专利药雷怕霉素类似物。Ariad开发了AP23464，一种有效的抑制SRC、ABL和KIT的分子，现在正在优化类似物。公司正在用AP23573做II期临床试验，一种血液恶性肿瘤和各种固体瘤的mTOR抑制剂。
Sawyer说，从化学和药物设计立场到提供一种活性雷怕霉素类似物只有很小的踌躇空间。使用雷怕霉素优化制造第二代Gleevec类似物专利药中，化学家集中于雷怕霉素的一个位点，C43的一个羟基团是不稳定的，因为它是代谢作用的一个位点。Ariad使用专利磷化学来开发一种在体外有效的mTOR抑制剂。“我们准确地知道在哪修饰分子，我们有化学专利，仅用于在雷怕霉素分子的框架上开拓，这是一条评估细胞中原始过程然后到体外的捷径”，Sawyer这样评价AP23573。
尽管Ariad没有涉及到突变的问题，Sawyer认为突变细胞分析方法新工具的使用在将来的激酶研究中很重要。“这是重要的新出现的治疗这些突变激酶的工具，”Sawyer说，“它会越来越重要，有利于人们找到新的潜在的效果好的能摆脱这些突变体的新分子。”
最近，纽约的百时美施贵宝公司（BMS）公布了BMS-354825(’825)在患有费城染色体阳性慢性骨髓白血病而且抗imatinib(Gleevec)药物作用的的病人中进行的I期临床研究的阳性结果。百时美斯贵宝公司的研究人员相信药物对ABL和SRC蛋白的二元抑制作用是它能对病人有效起作用的原因。
估计会有更多的激酶抑制剂药物被开发出来，但问题是，新药物问世不久，抗性就产生了，制药公司不得不又去寻找新的药物，这是困扰制药公司的最大的问题，这个问题也许永远会存在。
作者：不详
激酶抑制剂的未来看来前途光明，未来将产生更多阻断激酶的治疗化合物，这些激酶催化磷酸盐类从如ATP供体到另一分子的转移。目前，大多数基于600种不同的哺乳动物激酶的研究集中在癌症。多于30种癌症蛋白激酶抑制剂在临床试验或已被FDA批准，包括重磅炸弹药物诺华的Gleevec(imatinibmesylate)和阿斯利康公司的Iressa(gefitinib)和Tarceva(erlotinib)。这些药物已被证明在阻断他们的激酶靶标的活动中有效，而没有传统化学治疗引起的副作用。
尽管最近有报道指出一些病人产生了变异，对这些药物产生了抗性，科学家没有气馁。高端工具如高通量筛选、单核苷酸多态现象（SNP）阵列、外显子重测定及结构分析都已建立起来，帮助更好的解决对靶标，变异和哪些病人将最有可能有效应答的问题。科学家期望在不远的将来将第二代化合物激酶靶标扩展至炎症、自身免疫、中枢神经系统及心血管疾病领域。
20年前，研究的激酶主要是G蛋白偶联受体(GPCRs)，英国阿斯利康制药化学和肿瘤学主管AndyBarker博士说：“我们现在还处于这些蛋白的早期研究阶段，在今后10到20年内，这些蛋白仍然能提供一些重要的治疗癌症和其他疾病的药物。”他说，市场上大多数激酶药物是GPCR促效药和对抗物。Barker和其他研究人员对体细胞突变的发生并不特别惊讶，“像癌症类的疾病，是一个经典的蛋白改变和突变导致癌细胞活化的过程。”哈佛医学院和儿童医院生物化学和分子药理学副教授GeorgeDaley博士研究出一种方法来描述药物对不同突变的活性及靶标可能产生突变以逃避药物作用的方式。
“我不相信存在对突变免疫的靶标”Daley.说，“如果我们能制造出一种针对靶标的药，癌细胞将想出一种突变的办法来对付药物。”
Gleevec，一种诺华开发的慢性骨髓非白血性白血病(CML)的BRC-ABL抑制剂，也许是三个大的癌细胞激酶抑制剂中知名度最高的，当它进入市场的时候，被某些人称为“魔术子弹”。阿斯利康制造了一种表皮生长因子受体(EGFR)——针对非小细胞肺癌(NSCLC)的酪氨酸激酶抑制剂，名字叫Iressa，OSI制药的Tarceva的作用也和Iressa一样。
Gleevec的突变已一次次地被公布出来，在ABL基因的ATP结合区域检测到点突变，ABL基因是妨碍Gleevec结合到靶标上的一种因子。更近的论文引证了抗Iressa或Tarceva的突变。一些第二代化合物已在开发中，包括一种被诺华开发并命名为AMN107的“超级Gleevec”分子，处于II期临床试验阶段。
克服最初的怀疑论
最初人们对激酶抑制剂的开发充满怀疑，许多人不相信药物能抑制激酶，特别是在ATP结合位点，诺华生物医药研究所副总裁和肿瘤学全球主管SashaKamb博士说，ATP作为能源和磷酸盐在细胞中广泛被激酶使用，它在细胞中以高达毫克分子的浓度存在，因此任何药物将不得不和ATP竞争，“开始对是否可能开发出激酶抑制剂有太多的怀疑，”Kamb说，“诺华的科学家冒了一次险，在那个时候这种投资被认为是极高风险的项目。”
Gleevec最初的研究工作开始于1960年代早期，那时发现某些非白血性白血病如慢性骨髓非白血性白血病(CML)有染色体异常的证据，即所谓的费城染色体。随着克隆技术的来临，就有可能对其分子进行鉴定，它有一个染色体互相易位，交换了两条染色体的两条臂，混合了Abelson激酶和BCR基因，成为了一种称做BCR-ABL的蛋白。Kamb说，合理的假设是因为BCR-ABL出现在白血病中，在某种程度上，BCR-ABL的蛋白对那些白血病细胞的肿瘤发生是必需的，使研究人员感觉到有必要试图抑制它。这个假设直到Gleevec被开发出来才被证明是正确的。
在那时，研究人员一直在寻找看起来像ATP似的药物，由于没有有效的高通量筛选来帮助选择潜在性的化合物，因此他们使用Kamb说的低通量筛选和分析。“许多分子看来基本符合要求，而且它们看似有点像ATP，那就是Gleevec最初怎么被发现的。”Kamb说。他们在筛选和药物化学的基础上对分子做了一些修饰，以不同的方式对原来的分子进行美化，观察哪一种修饰将提供高的药物效果，然后使用标准技术对安全性进行筛选。“幸运和关键的是，ABL是一种正常的在体内很少出现的激酶，癌细胞依赖它存活，因此利用它开发出一种非常好的对癌耐受良好的药物——Gleevec”。
激酶的研究工作是一个挑战，因为它们组成一个非常大的家族。因为激酶结合到ATP，对药物的开发不利，化学家们在寻找选择性抑制剂存在有压力。“如果你抑制全部激酶，很明显你得到的是毒性非常大的化合物，”Kamb说，“这是这个领域的一个挑战，即生产对某种特殊的靶标或所有靶标有适当的选择性的化合物。”
然而这个领域是药物发现专业的所有研究工具被使用的所在，这些工具对获得化合物晶体或靶标的高分辨率结构、帮助先导化合物的设计非常重要，可以得到有亲和力和选择性的激酶抑制剂。这也帮助在一种筛选格式中获得许多激酶，因此它们能被筛选针对靶标及剔除不需要的激酶。Kamb介绍，研究激酶时进行细胞分析和生物化学分析是非常重要的。“经常看到抑制剂在生物化学分析中作用很好而在细胞分析中作用不理想，有时，反之亦然。因此有某种与细胞背景有关的东西，这种背景改变蛋白或靶标的化学和生物化学性质，但其原因并不清楚。”
Gleevec最初是靶向CML病人，但诺华研究人员决定也对准其他激酶，包括KIT。赋予适当的亲和力，KIT在胃肠间质瘤(GIST)中被活化，Gleevec后来也被批准用于GIST。一种第二代Gleevec类似物——称做AMN107的化合物也是靶向GIST。AMN107对准与同样的靶标但有与Gleevec不同的化学结构，II期临床试验即将开始。
AMN107效力更高，它有一种不同的结合机制，它能对准许多有抗性的突变体。回顾Gleevec的开发，Kamb说，诺华很幸运拥有Gleevec，因为它是第一种有很少问题的化合物，诺华使用最初为开发Gleevec使用的工具包及一些新技术如高通量筛选来开发新一代化合物。他们也使用更多的生物化学和细胞分析、大的化合物文库及更多的晶体结构。
打造活性和选择性
尽管一些人认为选择性是激酶的问题，阿斯利康的Barker不同意此看法，“与任何大类的生物化学靶标相比，我不认为存在任何问题，”他说，“靶向一个GPCR的典型药物计划将和靶向一个激酶相类似，但认识的水平不一样。”
当10年前Iressa被开发出来时，公司使用标准的生物化学分析方法。阿斯利康将放射标记混合到底物或使用色度法检测来寻找蛋白质或底物的变化。但阿斯利康发现一些新的工具很有帮助，包括激酶的更多结构信息的使用来设计定向的文库，精致的结构活性关系及开发不同激酶之间的选择性。
激酶的另一个优点是它可能为许多结构突变做模型并产生蛋白。“最大的挑战是了解那些病人有那种突变及何时用哪种药治疗，”Barker说，“一些癌，有一些非常特殊的突变，这些突变似乎有规则地发生，而在另一些癌中，在蛋白质的不同部分有不同的突变，没有突变是起支配作用的，使靶向特殊的突变十分困难。”
像其他研究者一样，他认为癌的治疗可能和爱滋病的治疗一样，用两或三种抑制剂的鸡尾酒方法治疗，能覆盖99%的激酶和他们的突变并使疾病稳定一段时间。
“我相信是可能的，即一种分子不能满足激酶的全部需要，”位于麻省剑桥Ariad制药公司药物发现副总裁TomiSawyer博士说。
MTORs引伸的其他挑战
对Ariad制药公司的Sawyer来说，有两个不同的开发蛋白质激酶抑制剂的极端，一种是Iressa和Gleevec发生的故事，不得不寻找一条针对突变的路径；另一种是Ariad公司用雷怕霉素的哺乳动物靶标的试验(mTOR)，不需要用一打或更多不同的模板来开始开发研究，以优化出有效的抑制剂。
mTOR抑制剂看来不存在激酶突变的问题。“我们用自然优化的抑制剂——雷怕霉素，”他说。对Ariad制药公司和其他公司来说，挑战在于开发出他们自己的路线来增加专利药雷怕霉素类似物。Ariad开发了AP23464，一种有效的抑制SRC、ABL和KIT的分子，现在正在优化类似物。公司正在用AP23573做II期临床试验，一种血液恶性肿瘤和各种固体瘤的mTOR抑制剂。
Sawyer说，从化学和药物设计立场到提供一种活性雷怕霉素类似物只有很小的踌躇空间。使用雷怕霉素优化制造第二代Gleevec类似物专利药中，化学家集中于雷怕霉素的一个位点，C43的一个羟基团是不稳定的，因为它是代谢作用的一个位点。Ariad使用专利磷化学来开发一种在体外有效的mTOR抑制剂。“我们准确地知道在哪修饰分子，我们有化学专利，仅用于在雷怕霉素分子的框架上开拓，这是一条评估细胞中原始过程然后到体外的捷径”，Sawyer这样评价AP23573。
尽管Ariad没有涉及到突变的问题，Sawyer认为突变细胞分析方法新工具的使用在将来的激酶研究中很重要。“这是重要的新出现的治疗这些突变激酶的工具，”Sawyer说，“它会越来越重要，有利于人们找到新的潜在的效果好的能摆脱这些突变体的新分子。”
最近，纽约的百时美施贵宝公司（BMS）公布了BMS-354825(’825)在患有费城染色体阳性慢性骨髓白血病而且抗imatinib(Gleevec)药物作用的的病人中进行的I期临床研究的阳性结果。百时美斯贵宝公司的研究人员相信药物对ABL和SRC蛋白的二元抑制作用是它能对病人有效起作用的原因。
估计会有更多的激酶抑制剂药物被开发出来，但问题是，新药物问世不久，抗性就产生了，制药公司不得不又去寻找新的药物，这是困扰制药公司的最大的问题，这个问题也许永远会存在。
作者：不详
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