我真的是药神：抗癌药格列卫Gleevec或可用于治疗阿尔兹海默症
编者按
这两天微信朋友圈最火的关键词当属电影“我不是药神”，徐峥的这部新作打动了许多观影者的心，许多人看到最后泣不成声。圈内外的人对该剧评价甚高，许多人评论该剧是2018年暑期最佳，一向比较苛刻的豆瓣电影，该片的评分也高达9.0（高于本片的国产电影只有“霸王别姬”、“大话西游”、“无间道”）。围绕这个话题衍生出许多话题：如何让低收入者用上保命的抗癌药、如何保证药企合理利益不受损害。
电影中徐峥走私的仿制药，其现实的原型是瑞士诺华（Novartis）公司开发的药物格列卫/Gleevec，用于治疗慢性粒细胞白血病CML 。 CML是因为白细胞染色体出现translocation，出现所谓的“费城染色体”（产生融合基因BCR-ABL1） ，导致ABL1 tyrosine kinase持续激活。Gleevec 就是首个针对tyrosine kinase开发的靶向抗癌药，比较高的特异性抑制ABL1活性而用于治疗CML白血病。
Gleevec于2001年获批上市，其研发是一部漫长的历史：45年年前，P. Nowell, D. Hungerford 于1956年发现费城染色体；20年前，Novartis启动研发激酶抑制剂的项目。这期间出现数个与之相关的诺贝尔奖（RSV/1966年、Reverse transcriptase/1975年、oncogene/1989年）、Lasker奖成果（2009年）。Gleevec从发现靶点到获批上市，整整耗费了50年的时间，累计投资超过了50亿美元！研发历程曲折坎坷，数次险遭夭折，整个过程堪称一部惊心动魄的历史，有兴趣的读者可以参考著名作家Jessica Wapner的书（电子书可在http://gen.lib.rus.ec下载）。
Gleevec除了可以靶向用于治疗CML白血病外，Rockefeller大学的研究人员发现它对阿尔兹海默症（Alzheimer disease）也有潜在的疗效。Gleevec可以通过间接抑制secretase的活性而抑制amyloid-β peptides的产生，从而延缓疾病进程，相关成果发表在著名学术期刊PNAS。
关键词：CML、慢性髓系白血病、格列卫Gleevec、阿尔兹海默症、amyloid-β peptides
阿尔兹海默症（AD）是严重威胁人类生活质量的神经退行性疾病，而Neurotoxic amyloid-β peptides (Aβ)的积累被认为是主要病因之一，这些肽段由 β-secretase (BACE) and γ-secretase 催化切割amyloid前体蛋白（APP）而形成。因此开发BACE特异性的抑制剂是AD药物研发的一个方向，然而体内有超过70多个BACE的潜在底物，如何保持药物的特异性是其中的难点。在本文中，研究人员发现Gleevec处理后，可有促使APP前提蛋白切割由β cleavage转为nonamyloidogenic cleavage，抑制导致AD的Aβ的积累。
研究人员发现Gleevec处理小鼠N2a Swe细胞后， 胞内9 KDa的α-CTF含量增加，因为α-secretase和BACE活性往往呈拮抗效应，随后的实验证明，而这又是因为BACE活性降低导致（图 1）。
图 1 Gleevec处理小鼠N2a Swe细胞后，
抑制BACE而导致α-CTF积累
在小鼠N2a 695细胞中，Gleevec和BACE 抑制剂（IV）导致APP-CTFs具有类似的切割模式，都能够诱导141氨基酸大小的CTF141产物。分别用 Gleevec、IV处理细胞后，检测secretase切割APP后的游离的N端产物，发现IV处理显著抑制APP β产物，增加APPα；但是Gleevec处理却不增加APPα产物，反而高浓度处理会一定程度抑制APPα产物（图 2）。BACE有众多的底物，这也是开发针对BACE为靶点药物的难点，作者比较了Gleevec对已知几个BACE底物（L1CAM，Sez6）的的影响，结果发现Gleevec并不影响这BACE对这几个底物的切割，表现一定对特异性。
因为Gleevec难以在大脑中累计至有效的浓度，因此研究人员筛选了一些结构类似物，其中之一就是DV2-103。该化合物可以在小鼠大脑中积累较高的浓度（30mg/Kg腹腔给药4小时后，大脑中有效浓度达到10uM）。虽然DV2-103并不具备Gleevec激酶抑制剂活性，但却可以和Gleevec具有类似的APP切割 partern，同时抑制Aβ40的累积。更重要的是腹腔给药4小时后就能够显著降低小鼠大脑中Aβ的水平（图 3）。
图 3 Gleeve的类似物DV2-103对APP代谢的影响
接下来研究人员调查参与哪些protease参与Gleevec、DV2-103诱导的APP切割。因为弱碱性的Gleevec进入细胞后大多聚集在lysosomes中，研究人员猜测Gleevec影响APP切割和lysosomes的pH有关。作者用vacuolar ATPase抑制剂bafilomycin A1处理细胞后，APP的C端酶切产物C141消失。用碱性时间氯化铵处理增加胞内pH，同样抑制Gleevec诱导的APP切割。最后提取Gleevec处理后细胞的lysosome后，发现Gleevec诱导的APP切割位于lysosomes中（图 4）。
图 4 胞内酸性环境对Gleevec诱导的APP切割是必须的
2001年美国FDA批准Gleevec上市，标志着化疗药进入了靶向治疗的时代。而激酶抑制剂也成为药物公司研发的热点，带动了一大批相关药物的研发。Gleevec的成功本身就是一部传奇，而关于Gleevec的未知之谜还很多，这里所介绍的可以延缓阿尔兹海默症的成果只是其中之一。由此管中窥豹，我们了解到通过蛋白质翻译后修饰（磷酸化）、蛋白质加工（酶切）参与众多重要生物学过程，行使重要的生物学职能。
如2018年6月，Nature杂志发表研究成果，研究人员通过量化 3301 名健康个体血浆中的 3622 种蛋白质，发现 1478 种蛋白质与基因组区域（pQTLs）之间的 1927 种关联——其中 89% 是以前不为人知的，成功绘制出人类血浆蛋白质组遗传图谱。该研究通过特定蛋白质将遗传因素与疾病联系起来，意味着潜在的治疗靶点，也可指导现有药物用于治疗新的疾病，或预测正开发药物的潜在安全性问题（详情请点击：Nature重磅：人类血浆蛋白质组遗传图谱公开）
同样的，北京大学王初教授课题组利用点击化学结合定量化学蛋白质组学技术，揭示中药黄芩中活性分子黄芩苷Baicalin作为别构调控分子，激活线粒体中脂肪酸代谢关键酶Carnitine Palmitoyltransferase （CPT），加速脂肪酸代谢而延缓因能量摄入过多导致的肥胖，该研究成果发表在在著名期刊PNAS上（详情请点击：Midas Touch--蛋白组学揭示中药黄芩降脂作用的分子机制）。
6月，顶尖学术期刊CELL上刊登了Salk Institute的一项研究成果， Ronald Evans教授及其团队发现了一种通过保护β细胞治疗糖尿病的潜在新方法，维生素D在核内和其受体（VDR）结合后，阻止VDR和BRD9（识别赖氨酸乙酰化）蛋白的结合，促进抗炎基因转录而保护β细胞，起到延缓疾病进程的作用。同样通过BRD9抑制剂也能起到类似的作用。该研究表明了蛋白质翻译后修饰（PTM）在糖尿病中的调控作用，为药物研发提供新思路。 （详情请点击：《Cell》：维生素D或可延缓糖尿病--通过和受体结合促进抗炎基因表达）
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参考文献
1，William J. Netzer , et al., 2017, Gleevec shifts APP processing from a β-cleavage to a nonamyloidogenic cleavage，PNAS 114，1389-1394
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