1月22日，國際學術期刊Nature Chemical Biology在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）杜雅蕊/徐國良研究組聯(lián)合上海交通大學張良研究組和賽嵐醫(yī)藥等多團隊的研究成果：“Targeting thymine DNA glycosylase induces synthetic lethality in p53-deficient cancers”。該研究首次揭示靶向TDG可以通過創(chuàng)新性的合成致死機制抑制p53缺失腫瘤的生長并特異性增強抗腫瘤免疫反應，并基于賽嵐醫(yī)藥開發(fā)的特異性靶向TDG的共價小分子抑制劑C-271進一步闡明了TDG的抗腫瘤合成致死和免疫激活機理。
DNA胸腺嘧啶糖苷酶（Thymidine DNA Glycosylase, TDG）參與DNA堿基切除修復、DNA主動去甲基化以及基因的轉錄調(diào)控等多種生物學過程。該研究組于2011年發(fā)現(xiàn)TDG可以切除5mC的氧化產(chǎn)物5fC和5caC，參與DNA主動去甲基化過程。2014年，他們進一步利用體細胞重編程模型，證實TDG介導的去甲基化在細胞命運決定與轉換中的重要作用。芝加哥大學何川教授團隊等在2014年發(fā)表的工作亦首次報道了TDG與DNA底物的復合物結構，為進一步研究TDG的功能和小分子開發(fā)打下基礎。TDG對胚胎發(fā)育至關重要，其缺失將導致小鼠胚胎死亡，而成年后將TDG全身敲除并不會影響小鼠的正常生存。然而，TDG在疾病中如何發(fā)揮功能尚不清楚。在腫瘤中，TDG相對于正常細胞顯著高表達，且其高表達與不良預后高度相關，但其在腫瘤發(fā)生中的作用尚不清晰，有報道稱TDG在結腸癌和黑色素瘤等腫瘤中可能扮演促癌的角色，而在肝癌等腫瘤中則有可能扮演抑癌的功能。這些工作提示TDG與腫瘤發(fā)生和發(fā)展密切相關，但其在不同腫瘤中的調(diào)控機制以及靶向治療的應用前景仍有待進一步探究。此外，抑制表觀遺傳機制有望通過viral mimicry機制激活腫瘤先天免疫，例如DNMT、HDAC、LSD1等靶點的小分子抑制劑，已有多項研究報道；但如何特異地僅激活腫瘤細胞的先天免疫，仍是阻礙表觀遺傳藥物應用在腫瘤開發(fā)，特別是實體瘤開發(fā)的關鍵問題。
P53的點突變和缺失在多種腫瘤中廣泛存在，且在所有腫瘤類型中占比過半，部分癌種如小細胞肺癌、卵巢癌等甚至高達70-90%。作為經(jīng)典的腫瘤抑制基因，P53難以通過靶向開發(fā)小分子抑制劑進行治療，因此攜帶P53突變的腫瘤患者亟需創(chuàng)新藥物和療法以應對臨床治療挑戰(zhàn)。本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)TDG是p53缺失腫瘤中的一個新型合成致死靶點。敲除TDG可抑制p53缺失腫瘤細胞的增殖，而對于p53野生型的腫瘤細胞則沒有任何影響。該現(xiàn)象在KrasG12D驅動的小鼠肺腺癌模型以及多種人腫瘤細胞系中均得到了驗證。機制上，研究人員發(fā)現(xiàn)TDG和p53在轉錄調(diào)控方面功能互補，兩者均作用于RNA解旋酶DHX9的啟動子區(qū)域并促進其轉錄，維持DHX9的穩(wěn)定表達。在p53缺失的腫瘤細胞中，TDG加強了對DHX9的轉錄激活，彌補了p53的缺失，而抑制TDG則導致DHX9表達下調(diào)，從而引發(fā)異常的dsRNA積累，激活RIG-I/MDA5–MAVS信號通路，最終實現(xiàn)腫瘤抑制并增強抗腫瘤免疫。
鑒于TDG是一個典型的DNA結合蛋白，研究人員通過構建DNA結合能力減弱的突變體，證明干預TDG與DNA的結合可以有效抑制p53缺失腫瘤的生長。作為一個核苷酸修飾酶，TDG的DNA結合口袋特性對于TDG特異的小分子篩選和成藥性優(yōu)化極具挑戰(zhàn)?；诖?，研究團隊進一步聯(lián)合賽嵐醫(yī)藥的研發(fā)團隊自主開發(fā)了高通量篩選方法，并通過賽嵐醫(yī)藥團隊的小分子發(fā)現(xiàn)、藥物化學優(yōu)化和臨床前開發(fā)努力，首次在全球成功獲得了特異性阻斷TDG與DNA結合的共價小分子抑制劑C-271。此后，上海交通大學張良團隊通過TDG與小分子的共晶結構，高分辨率地解析了該工具化合物C-271靶向TDG的分子基礎。進一步實驗證明該工具化合物小分子具有優(yōu)異的生化活性，對多種TP53突變的腫瘤均有抑制細胞增殖的效果，并顯著增強抗免疫檢查點抑制劑（CTLA-4抗體）的治療效果。C-271的單藥治療以及聯(lián)合免疫治療對三陰性乳腺癌、非小細胞肺癌、惡性黑色素瘤等實體瘤的療效尤為出色。上海肺科醫(yī)院任勝祥主任團隊利用非小細胞肺癌鱗癌等病人樣品合作證明腫瘤中TDG水平與臨床獲益程度之間存在負相關性。以上結果暗示TDG 抑制劑與 ICB 聯(lián)合使用可能成為 p53 缺乏型癌癥治療的有效策略。此外，以該工具化合物為代表的TDG的小分子抑制劑在臨床前研究中已顯示出良好的安全性、治療窗口和卓越的成藥性，為后續(xù)的臨床開發(fā)（包括單藥和聯(lián)合免疫治療）奠定了堅實基礎。
值得一提的是，針對這項研究，Nature Chemical Biology同期配發(fā)了瑞士巴塞爾大學生物醫(yī)學系Simon D. Schwarz博士的News&Views評述：“Targeting transcriptional plasticity in cancer”（https://doi.org/10.1038/s41589-025-02101-0）。該評述指出，周嘉信等人的研究揭示了癌癥中轉錄或表觀遺傳調(diào)控因子與突變抑癌基因之間的相互作用。通過干擾TDG糖苷酶，在p53缺失的癌細胞中產(chǎn)生了獨特的合成致死現(xiàn)象，這一過程涉及RNA解旋酶DHX9的失調(diào)。該發(fā)現(xiàn)不僅為開發(fā)first-in-class TDG抑制劑提供了啟示，還通過C-271的發(fā)現(xiàn)，提供了一個有力的工具，能夠在臨床和基礎研究中調(diào)控TDG活性。
分子細胞卓越中心杜雅蕊研究員、徐國良院士、上海交通大學張良教授、賽嵐醫(yī)藥吳海平博士為該論文共同通訊作者。分子細胞卓越中心周嘉信博士、邵震宇博士、上海交通大學張琳副研究員以及賽嵐醫(yī)藥郭劍南博士和王猛博士為該論文共同第一作者。西湖大學季紅斌研究員、上海肺科醫(yī)院任勝祥主任對該工作給予了大力支持。該工作得到了中國科學院、基金委、科技部、上海市科委等部門的經(jīng)費資助以及分子細胞卓越中心動物平臺、化學平臺和細胞平臺的幫助與支持。賽嵐醫(yī)藥完成了對小分子的發(fā)現(xiàn)和臨床前開發(fā)，并提供了充足的資源支持和知識產(chǎn)權保護。據(jù)悉，賽嵐醫(yī)藥將進一步推動臨床前研發(fā)，盡快將TDG的候選小分子化合物推進到臨床階段，期待給攜帶P53突變的腫瘤患者帶來新的治療手段和獲益，并打造中國原創(chuàng)機理、全球原創(chuàng)分子的“雙原創(chuàng)”重磅藥物。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-025-02100-1
靶向TDG抑制p53缺失腫瘤的工作模型
