八卦Sugen，略谈肺癌中ALK的发现到Crizotinib（克唑替尼）的研发故事！

当你浏览CST的官网查询与激酶相关的资源的时候，会看到一个关于蛋白激酶的介绍页面，其中不仅有经过精心绘制的Kinome的进化树图，还有详细的介绍。在页面的上方有一行小字Gerard Manning, Sugen, INC，提到了一家公司Sugen。那么这家公司是何方神圣？与CST有何关系? 今天我们与大家聊聊Sugen的故事。

在开始介绍之前，我们先看下激酶在生物体内的作用。蛋白激酶可以调节重要的生命过程，如增殖，存活以及迁移等，因此其也是最大的且功能最多样的基因家族之一。通过添加磷酸基团，它们可以影响众多蛋白的活性，定位及功能，从而几乎参与了细胞所有的生命活动，尤其在信号转导过程中发挥显著作用。许多激酶在酵母，非脊椎动物及哺乳动物中都是保守的。在人类518个蛋白激酶中，其中478个属于一个在催化结构域上具有相关性的超家族。基于序列相似性和生化功能，进一步可把这些蛋白划分为群，家族和亚家族。目前很多在开发的癌症药物都是靶向这些激酶的，如HER2，ALK，BRAF，EGFR等。一项对若干癌症的研究总结汇编了91个潜在的“cancer driver”蛋白激酶，其中有众多激酶已经有批准的药物，如赫赛汀（HER2），易瑞沙（EGFR），赛可瑞（ALK）等取得了巨大成功。另外还有很多正在进行临床研究（图1）。虽然针对众多的靶点目前没有上市的药物，但是这些靶点在癌症癌症的发生发展中也扮演了重要角色。目前各大制药公司也是在争先研发针对众多激酶的小分子抑制剂或是单抗药物。

图1.“Cancer driver”激酶及相应药物研发情况

但若把时针拨回到上世纪90年代，情况却并非这样风光。彼时，科学家利用模拟ATP结构的小分子化合物来抑制激酶，这一概念却并不被看好。而恰是在这个时候，一家名为Sugen的公司成立了。这家公司在蛋白激酶抑制剂领域开创了先河。后来基于ATP竞争抑制剂的蛋白激酶药物成为了药物研发领域最为活跃的方向之一。1991年成立于加州的红木城，由生物技术投资Stephen Evans-Freke 及激酶科学家 Joseph Schlessinger ，Axel Ullrich共同创立。自成立之初公司就致力于研发针对激酶的肿瘤药物，其中很多药物都进入了临床试验。虽然在1999年，Pharmacia收购了Sugen（2002年Pharmacia被辉瑞收购），Sugen只存在了不长的一段时间，但其影响却很深远。其研发的受体酪氨酸激酶抑制剂药物SU11248 (Sunitinib) 后来被批准上市, 另外还有针对犬类肿瘤的SU11654 (Toceranib)也被批准上市。2003年Sugen关闭时，辉瑞继续了SU11248的三期临床试验及研发，随后就成为了FDA批准的针对胃肠间质瘤（GIST）和晚期肾细胞癌（RCC）的舒尼替尼(Sunitinib)。同时转入辉瑞的其它Sugen在研项目还有SU11248的后续化合物SU14813，以及Met和PAK抑制剂的项目。在Sugen开始的关于Met的项目，对于后来辉瑞的著名ALK药物 crizotinib (克唑替尼)的研发成功起到了重要的作用。在激酶基础研究方面Sugen也做出了重要的贡献，包括300篇左右的研究文献，确定人类激酶组基因信息及发现超过140个人类激酶基因。此外，Sugen众多的研发科学家也继续活跃在包括辉瑞在内的众多生物制药公司。2010年时，舒尼替尼(Sunitinib)为辉瑞就贡献了超过10亿美元。随后的 crizotinib 更是第一个上市ALK药物，分析家预测2017年该药的全球销售能达到13亿美元。

关于 crizotinib 的故事，让我们再回到2000年。当时Sugen的科学家正在寻找对于肿瘤转灶起重要作用的蛋白c-Met的抑制剂。由科学家崔景荣和JamesChristensen领导的团队正在开展一项以吲哚为基础的化合物筛选项目，从而发现了后来上市的药物舒尼替尼(Sunitinib)。这些科学家发现了第一个公开的c-Met抑制剂。然而，这个药物的分子量太大，并不适用于作为药物。随后在确定了复合物与c-Met结合后的晶体结构后，Sugen的科学家设计更适合作为药物的氨基吡啶骨架。这也就成为了crizotinib 的基础。与此同时，随着Sugen被收购，包括崔景荣在内的科学家继续在辉瑞进行化合物的优化。在2004年，最终候选化合物被确定下来。到了2007年，crizotinib 进入一期临床试验，以确定药物动力学性质和耐受性。同时辉瑞也在考虑哪种类型的肿瘤更适合用这种c-Met抑制剂。然而接下来的一系列发现改变了 crizotinib 的命运。

2007年来自CST和日本的科学家分别发表了Cell和Nature文章，发现了在非小细胞肺癌中，染色体的倒置会导致EML4-ALK融合蛋白的产生。而这种融合蛋白会导致肿瘤的发生，后续的研究揭示会有5%左右的肺癌患者存在该融合基因。借助于CST专利的PTMscan^® 技术，CST的科学家在转化研究领域做出了杰出的贡献，该项研究中不仅发现了ALK的融合蛋白，还首次发现了ROS1的融合蛋白。ALK被认为是潜在的很好的药物靶标。当这些发现被报道后，辉瑞意识到c-Met的抑制剂 crizotinib 很可能会起作用，紧接着的研究结果及试验显示 crizotinib 可以抑制ALK的活性。崔景荣博士表示，事实上这个化合物显示了与对c-Met一样的抑制效果。由于ALK和c-met结构上只有很少的相似性，其双重作用有些费解。但 crizotinib 的活性与c-Met激活环中三个酪氨酸中某个特定的相互作用有关，恰巧ALK也有同样的位置，一样的氨基酸残基。崔景荣博士表示，这种共抑制效果可能因此而产生。随后在2016年3月11日，Crizotinib 获得FDA批准用于治疗ROS1阳性的转移性非小细胞肺癌，成为目前唯一同时获得ALK和ROS1两个NSCLC治疗性靶点适应症的靶向药物。

CST一直致力于转化医学和精准医疗研究的研究，在发现ALK及ROS1的融合蛋白后，开发出了针对ALK和ROS1的优质兔单克隆抗体D5F3^®（#3633）和D4D6^®（#3287）。2012年初，Ventana公司（罗氏）与CST达成合作协议，共同开发了用于临床诊断ALK融合蛋白的IHC伴随诊断试剂盒（使用D5F3^®抗体），为非小细胞肺癌病人的诊断和个性化治疗提供了有效的筛查工具。此外，CST发布的一系列专利覆盖了EML4-ALK融合蛋白的检测方法。至此，CST确立了其基础研究、临床诊断和治疗EML4-ALK型非小细胞肺癌专利的主导地位。

从biomarker的发现到相应靶向药物及伴随诊断试剂盒的研发，众多科学家付出了无数的心血。随着科学的进步，人们会更加深入了解癌症的发生发展机制，为找到精准的治疗方案及治愈癌症打开一扇扇窗口。

参考文献：

1）Rikova, K.et al. (2007) Cell 131, 1190–1203

2）Nature 448,561-566 (2 August 2007)

3）WWW.CEN-ONLINE.ORG20 JULY 26, 2010

4）Mol CancerTher; 10(11) November 2011

5）Nature Reviews Cancer 16, 83–98 (2016)

6）https://en.wikipedia.org/wiki/SUGEN

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