FDA在4月底将对AbbVie公司的venetoclax是否能批准给予最后裁决。该药是用于治疗慢性淋巴细胞白血病，是一种凋亡调控蛋白BCL-2抑制剂，已经获得突破性药物资格。
一、开发历史
BCL-2于1986年被发现，距今已有30年。BCL-2的作用机制并不是直接调控内源性的凋亡通路，而是通过给予癌细胞促生存信号从而使癌细胞屏蔽自杀信号。癌细胞可以躲避死亡信号的能力之后被认为是癌细胞标志之一。之后的很多实验证实许多抗癌药并不是直接杀死癌细胞，而是促进癌细胞的自身凋亡。而BCL-2的扩增以及其他促生存基因的变异提高了凋亡门槛，使癌细胞变得对抗癌药不敏感而继续生存。药物开发人员很快认识到BCL-2抑制剂的治疗价值，无论是单独用药直接杀死癌细胞，或者是和其他抗癌药联合使用而提高癌细胞对抗癌药的敏感性，都有很大的应用潜力。同时，还观察到BCL-2家族在多种癌症中都有扩增，BCL-2作为抗癌药的靶点似乎很快就能开花结果。然后，开发者们面临一个大挑战。BCL-2和这一家族的其他成员如BCL-XL是通过结合和抑制促凋亡蛋白如BAX和BAK来起作用，这种蛋白-蛋白相互作用常常是通过大的、相对平滑的蛋白表面来结合或相互作用，但这种蛋白相互作用常难以用小分子化合物来干预。
雅培公司的一个开发团队（2013年雅培公司的药物发现业务剥离出来成立了AbbVie公司）使用了片段为基础的药物设计方式，他们用NMR研究不同的小分子片段是如何和BCL-XL蛋白的表面相互作用的。通过把可用的片段连接起来，他们获得了有效的先导化合物ABT-737，这种化合物可以阻断BCL-2和BCL-XL促生存活性(Nature 435677–681; 2005)。这项工作，结合其他几项研究，表明蛋白-蛋白相互作用也可作为药物靶点。这一领域急切地盼望着第一个蛋白-蛋白相互作用抑制剂的批准。目前，处于临床前开发阶段的小分子化合物靶向超过40种蛋白-蛋白相互作用。ABT-737还不完美，该药不能口服利用。雅培公司的开发团队再次筛选获得了可口服吸收利用的化合物navitoclax（又被称为ABT-263），在2006年，该化合物进入到临床试验阶段。尽管在治疗白血病方面显示出很有希望的信号，但该药可引起血小板减少症，这是一个大拦路虎。研究人员最终弄清了这一副作用的原因。BCL-XL蛋白作为一个分子钟可以控制血小板的衰老。开发团队通过反向工程化的方法或得了第三个对BCL-2更具特异性的先导化合物venetoclax（也被称为ABT-199）。尽管BCL-XL蛋白的过度表达在实体瘤更常见，从而作为开发靶点有更广阔的适应证人群，开发团队还是选择BCL-2为靶点，因为考虑到这样可以更快的进入临床。Venetoclax在2011年进入临床试验阶段，由于之前获得了很多宝贵经验，该药的开发进展相当迅速。该药对慢性淋巴细胞白血病的治疗效果令人印象深刻。AbbVie公司报告的II期临床试验结果表明，在经该药单独治疗后，79%的复发和顽固的慢性淋巴细胞白血病患者癌细胞都有临床意义的降低。大约17%的患者达到外周血“微小残留病”阴性（意味着已检测不到癌细胞）。结果还显示这一效果是可以持续的。
二、联合方案和序贯用药
雅培公司和罗氏公司共同开发这一药物，该药在其他血液系统癌症中也显示出疗效。最近报告在由复发或顽固性慢性淋巴细胞白血病，小淋巴细胞白血病和非何杰金氏淋巴瘤患者共同参加的临床试验中，总反应率达到79%。1月份，FDA给予该药与罗氏公司的抗CD20单抗药物rituximab治疗复发及顽固性慢性淋巴细胞白血病的联合方案突破性治疗药物资格。一周后，FDA又给予该药与抗甲基化药物一线治疗急性髓细胞白血病的联合方案突破性治疗药物资格。该药还在进行治疗多发性骨髓瘤和大B细胞淋巴瘤的临床试验。该药的一个问题是他杀灭癌细胞过快。2013年，AbbVie公司因一些病人出现肿瘤溶解综合征而暂停了该药的开发。该病症是因癌细胞被杀死的太快而出现的代谢异常。AbbVie公司因此设计了剂量渐增的给药方案，但有科学家认为序贯给药的策略或许最佳。首先是应用一种Bruton酪氨酸激酶（BTK）抑制剂（如强生公司的ibrutinib），然后用一种抗CD20抗体（如罗氏公司的obinutuzumab）来大面积杀死癌细胞，最后用一种BCL-2抑制剂来杀灭残余癌细胞，从而使病人获得“微小残留病”阴性。与其他药物的联合给药方案也正在测试中。另一个问题是除了血液系统癌症，BCL-2抑制剂类药物是否对实体瘤也有效。一个策略是用这一类药物来提高癌细胞对标准化疗药物的敏感性；另一策略是和其他靶向药物联合使用。因为BCL-2抑制剂可以杀死一些与免疫反应有关的淋巴细胞。因此，这类药物不适合和免疫治疗药物联合使用。
美国国立癌症研究所（NCI）正计划一项联合navitoclax与阿斯利康的上皮生长因子受体抑制剂AZD9291联合应用治疗非小细胞肺癌的临床试验。而联合navitoclax与强生公司的雄激素合成抑制剂abiraterone治疗前列腺癌的临床试验正在进行中。NCI还在进行两项临床试验，分别是navitoclax联合诺华公司的MAP/ERK抑制剂trametinib，以及联合BRAF抑制剂dabrafenib治疗实体瘤的临床试验，但因药物供应问题在今年2月份暂停了患者招募。以内源性凋亡通路中的其他蛋白为靶点的药物也在开发中。AbbVie公司及其他一些公司已经开发髓细胞白血病蛋白1(MCL1)抑制剂多年，该蛋白是BCL-2家族的另一成员。该蛋白的过度表达在某些癌症中可见并可引起化疗耐药性。
三、其他靶点
还有一些团队正在寻找对“外源性凋亡信号通路”有活性的化合物。一个策略是激活促凋亡TRAIL（也被称为TNFSF10）受体。尽管人类基因组科学公司，安进公司和葛兰素史克公司在过去10年里已有TRAIL受体激动剂进入临床试验，但结果并不理想。罗氏公司在去年启动了一项I期临床试验，用以评价其双特异性抗体RG7386的安全性和初步效果。该抗体既可和TRAIL受体TRAILR2结合，又可和纤维母细胞激活蛋白-α(FAPα)结合。FAPα在肿瘤基质纤维母细胞中高度表达。
另一个策略是以凋亡蛋白抑制因子（IAPs）为靶点。IAPs在内源性与外源性凋亡通路的下游起作用。尽管IAP抑制剂的开发在过去遭遇了挫折。目前，至少有4个该类药物仍然在进行临床试验。如诺华公司在去年发布了IAP拮抗剂LCL161的II期试验结果，显示了该药具有一定疗效。Tetralogic公司也宣布启动一项I期试验，考察其开发的IAP拮抗剂birinapant和默克公司的可阻断程序性细胞死亡蛋白1(PD1)的单抗药物pembrolizumab联合给药的效果。
以p53通路为靶点的药物也在开发中。p53被称为“基因组卫士”，当DNA损伤后可诱导凋亡从而清除基因已发生突变的细胞。1月份罗氏公司启动了所开发的MDM2–p53蛋白-蛋白相互作用阻断剂idasanutlin治疗急性髓细胞白血病的III期临床试验。
延伸阅读
（一）细胞凋亡通路
选择细胞凋亡途径作为抗癌药开发靶点的努力已经持续20年。这一领域仍面临挑战，由于这一途径大多涉及细胞内蛋白-蛋白间的相互作用而难于进行调控。研究人员也在努力将凋亡靶向药物与现有的抗癌药联合使用以求改善生存率。凋亡途径涉及内源性和外源性两个方面。外源性通过细胞表面死亡受体发挥作用，而内源性以BCL-2蛋白家族为核心，涉及到细胞线粒体膜的破坏。两个途径在效应子，即caspases水平上汇聚，caspases 执行细胞凋亡效应。内、外源途径都和其他信号系统相互作用，如p53–MDM2和NF- B。
BCL-2蛋白家族包括促凋亡和抗凋亡两类成员，通过干扰或维持线粒体外膜而发挥相应作用。在多种癌症中都观察到抗凋亡成员，如BCL-2，BCL-XL，BCL-w，BFL1，BCL-B和MCL1表达上调。抑制其中一个或多个成员的活性有助于恢复细胞生存和死亡之间的平衡。Oblimersen（Genta）是一个反义核酸药物，抑制BCL-2。在晚期黑色素瘤和慢性淋巴细胞白血病中进行的III期临床试验还不足以支持FDA或EMEA批准该药，但这一失望结果并没有吓退其他开发者。促凋亡受体激动剂则有两个明显的优势：第一，这类因子可以以p53非依赖方式促发凋亡。事实上，超过50%的癌症发生p53 突变而使细胞逃避凋亡。第二，临床前研究显示该类因子对癌细胞有很强的特异性。Genentech和Amgen公司正在开发重组人（rh）TRAIL。在非何杰金淋巴瘤和实体瘤中进行的开放标记I期临床试验显示了良好的前景。此外，该药正与贝伐单抗联合使用进行治疗IIIb期非小细胞肺癌的II期临床试验。与（或不与）利妥昔单抗联合使用治疗非何杰金淋巴瘤的II期临床试验也以启动。其他PARAs类药物还包括可以激活促凋亡受体的单抗。
凋亡蛋白抑制因子（IAPs）是caspases的天然抑制剂，IAP家族成员，如XIAP和survivin的反义药物和小分子抑制剂已在开发中。BCL-2是凋亡药物开发的第一个靶点。PARA的前景也令人乐观。这些新药对抗肿瘤市场的影响分两个方面，一方面由于延长了生存期，可以延长联合使用的其他抗肿瘤药的使用时间；一方面是可以支持联合使用之前的临床检测市场。目前，多个细胞凋亡调节药物在进行临床试验，适应症集中在肺癌、非何杰金淋巴瘤、其他血液系统恶性肿瘤和实体瘤。非小细胞肺癌是最有希望的一个适应症。
（二）死亡受体小分子外源激活剂
死亡受体5（DR5）几乎不在正常细胞表面表达，却表达在多种癌细胞表面，所以激活这个受体应该对正常细胞不会产生负效应，尽管这个假设还有待检验。细胞暴露在应激环境下，会启动细胞凋亡的程序来自杀，但癌细胞进化出特殊的机制来预防凋亡，促使在严苛的环境下仍能生长。10多年来，科学家一直想通过靶向癌细胞的线粒体和细胞表面的凋亡通路（分别是内源性和外源性）来破坏癌细胞的这种保护性机制。如科学家已经鉴定可以抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的小分子化合物，这些化合物可激活内源性凋亡通路。外源性凋亡激活剂也一直在开发，但不算成功。现在科学家唯一获得的外源性的凋亡激活剂是可激活4种死亡受体—TNFR1、Fas/CD95、DR4和DR5的蛋白质。但激活TNFR1和Fas/CD95的蛋白有毒性，而激活DR4 和DR5的蛋白的血浆半衰期又很短，只有很弱的效果。小分子的死亡受体激活剂可以克服这些缺陷，第一个这样的小分子化合物由美国德克萨斯大学西南医学中心和位于北京的中国国家生命科学研究所的研究小组鉴定出来（Nat. Chem. Biol.，DOI:10.1038/nchembio.1153）。研究人员筛选了一个有20万个化合物的化合物库，发现了可诱导脑肿瘤细胞凋亡的分子。对这些分子进行结构分析后研究人员设计了活性更强的类似物，被命名为bioymifi。他们发现bioymifi可以模拟TRAIL的功能，而TRAIL是天然的DR5受体的配体，可以刺激DR5群集，触发凋亡。这是首次发现一个小分子化合物可以激活外源性的凋亡通路。
（三）以片段为基础的先导化合物发现
FBLD模式（片段为基础的先导化合物发现模式）在最近几年取得多项成功。例如2012年12月，默克公司宣布开始一种治疗阿尔茨海默氏病的全新药物MK-8931的II/III期临床试验。MK-8931是一种蛋白酶β-分泌酶1（BACE1）抑制剂，是应用FBLD模式获得的化合物，而不是应用传统的高通量（HTS）化合物库筛选的方法得到。研究人员认为FBLD 可以获得比HTS筛选更具药物特性的分子，特别是对某些困难的靶点，如BACE1。MK-8931是FBLD策略的典范。设计的起点是一个小分子片段，这个片段可以和BACE1很浅的口袋结构相互作用（这也是BACE1被认为是一个困难靶点的原因），但这个片段和BACE1的亲合性只有550μM，以这个分子片段的结构为基础进一步优化获得了候选药物，满足了严格的生理化学特性，即可以穿过血脑屏障。15年前，BACE还被认为是一个非常困难的靶点，但现在已有多家公司如Astex、阿斯利康、礼来、默克和辉瑞公司应用FBLD方法得到了可以抑制该酶的化合物。
Navitoclax是一种B细胞淋巴瘤2（BCL-2）蛋白家族的抑制剂，由雅培公司的研究人员合成的，最初也是两个小片段，然后应用核磁共振提供的结构信息把这两个片段连在一起形成了候选药物。该药现在正在进行治疗白血病的临床试验。该化合物可以干扰蛋白-蛋白的相互作用，这是一类重要但却相当困难的靶点。
此外，应用FBLD方法已经获得一个上市药物：vemurafenib。2005年Plexxikon公司的研究人员开始寻找可以靶向激酶的低分子量化合物，仅6 年的2011年就获得了批准用于治疗转移性黑色素瘤。
片段一般被定义为分子量不超过250道，但这个标准也是可变的。Plexxikon 公司筛选的片段大小已经有350道。不管怎么定义，小的片段作为起点使化学家有更大的机会避免在先导化合物优化过程中出现的物理化学问题，如高亲脂性。高通量筛选倾向于获得更有活性但更亲脂性的化合物，其特性往往不符合临床药物的要求。而片段则有机会给化学家来建立更理想的物理化学特性。片段的筛选常常依赖于检测结合性而不是抑制性，检测结合性的技术多为生物物理技术，包括核磁共振、表面等离子体共振、量热法和X线晶体衍射。评估片段筛选获得的命中和评估高通量筛选获得的命中化合物是不同的。片段对蛋白质的效应一般都很弱以至于用常规的技术无法测量。
功能检测可对最初的命中片段进行评估。也就是并不会去区分哪个片段的结合更强哪个更弱，而是应用结构信息来确定哪个值得往下做。命中的片段就好像一个锚，可以把其他的基团加上去。在这个过程中，稳健的、高分辨率的以及相对高通量的结构信息检测技术就成为关键。一些时候化学家没有任何生物化学信息可参考，对于某些靶点，如异构位点，片段往往表现不出任何活性。如果一个化合物可以和蛋白结合但却没办法检测其活性，那针对这个靶点的药物开发需要更多的时间和资金。对于片段进行改造和制备高通量筛选出的化合物的类似物也是不同的。对于片段的改造更具有创造性，对于改造片段最有用的工具可能并不是设备，而是概念。如配体有效性，或者每个非氢原子的结合能等概念的提出有深远影响。
（编译作者简介：樊小军 北京医科大学肿瘤学硕士，从事医药行业研究，医药市场分析，行业数据库设计与开发，医药产品数据分析，医药电子商务研究10余年。）