发现一种新的癌症精准分子靶向候选药物，仅作用于mTORC1而无免疫抑制作用

发现只抑制mTORC1蛋白激酶的化合物

理化学研究所发现了一种化合物，它能通过确定一种在癌细胞中作用异常的蛋白激酶来抑制癌细胞的生长。 这项研究是由全职研究员(埼玉大学副教授)Hideyuki Miyatake和理化学研究所伊藤纳米医学工程实验室的高级研究员Yoshihiro Ito以及冈山大学生物医学研究生院病理学(免疫病理学)系的教授Akihiro Matsukawa领导的联合研究小组进行的。 研究成果在《药物化学杂志》发表前已在网上公布。

自1980年代以来，癌症一直是日本的主要死因。 随着社会的迅速老龄化，死于癌症的人数继续上升，在2019年达到376392人。 征服癌症不仅对日本，而且对整个世界都是一个挑战。 除手术外，治疗癌症的主要方法之一是使用抗癌药物，但副作用和抗药性是严重的问题。 因此，一直需要开发更好的、副作用更小的抗癌药物。

在许多情况下，由于蛋白激酶活性过高，癌细胞生长异常。 因此，一些抑制蛋白激酶作用的化合物已被用作抗癌药物。 然而，由于人类中存在的500多种蛋白激酶的结构相似，因此很难开发出只作用于特定蛋白激酶的抗癌药物。 因此，该研究小组试图找出仅作用于mTORC1的化合物，这是一种在癌细胞中过度活跃的蛋白激酶。

使用硅学/细胞内组合选择方法选择的WRX606

利用一种结合了计算机对接模拟和细胞内相互作用检测的化合物筛选方法(硅/细胞内结合选择法)，研究小组通过以下程序从大约70万个化合物中选择了目标化合物。

首先，在计算机中再现了mTORC1的FRB结构域、雷帕霉素和FKBP12(PDB ID：1FAP)的三向复合物的晶体结构。 然后对从ZINC15虚拟配体库中选出的700,000个约500分子量的化合物进行对接模拟，目标是雷帕霉素结合位点。 三个具有高对接分数的化合物(WRX513、WRX939和WRX606)被选中。 他们使用人类细胞(HEK293)测试了这些化合物是否真的与FRB和FKBP12结合，并发现只有WRX606在细胞中形成了FRB-WRX606-FKBP12三向复合物。

只对mTORC1有选择性作用，表明比雷帕霉素有更高的抗癌效果

我们研究了WRX606是否能抑制细胞中mTORC1的激酶活性，发现WRX606能抑制S6K1和4E-BP1的磷酸化，而这两种蛋白是mTORC1的底物(待磷酸化的蛋白)。 因为S6K1和4E-BP1都是参与细胞增殖的蛋白质，WRX606对这两种蛋白质都有抑制作用，这表明WRX606比雷帕霉素具有更大的抗癌作用。 这表明，WRX606在抑制这两种蛋白质方面比雷帕霉素更有效。

此外，当研究WRX606对癌细胞的影响时，发现WRX606选择性地影响癌细胞(HeLa宫颈癌细胞)，对正常细胞(Nrk-49F细胞)的影响很小。 这表明WRX606是一个精确的分子靶点，只选择性地作用于mTORC1，而不是其他蛋白激酶，也就是说，它是以一种精确的方式发挥作用。

对小鼠的抑癌效果比雷帕霉素好，癌细胞转移少

接下来，该团队通过将乳腺癌细胞移植到小鼠的表皮并测量其大小来评估抗癌效果。 抗癌药物促进的癌症转移也是通过转移到肺部的癌症菌落数量来评估的。 结果显示，WRX606是一种比雷帕霉素更好的癌症抑制剂，癌细胞的转移率更低。 另一方面，众所周知，雷帕霉素除了具有抗癌作用外，还具有免疫抑制作用，因此有癌细胞转移的副作用，在本实验中观察到雷帕霉素引起了许多癌细胞的肺部转移。

尽管mTORC1一直是抗癌药物开发的目标，但很难用ATP竞争性抑制剂确定激酶的活性。 单克隆抗体，如Opdivo，可以提供精确的抑制，但它们的制造成本很高，而且由于过敏反应，不能口服。 然而，WRX606是一种低分子量的化合物，可以通过有机合成廉价生产，并且可以口服。

虽然雷帕霉素及其衍生物不与mTORC1以外的蛋白激酶结合，但它们也有免疫抑制作用，这往往会诱发癌细胞的转移，限制了它们作为抗癌药物的疗效。 该研究小组说："我们首次发现了一个只作用于mTORC1的精准分子靶点的候选者，而没有任何免疫抑制作用，这应该能在未来开发出有效的新抗癌药物。