在藥物抗癌的征途上（中）

王震元

機(jī)遇的“偏愛”

1952年的一天，加拿大多倫多市的一位醫(yī)學(xué)博士諾布爾收到了牙買加一位患者的來信，隨信裝有一種亞熱帶植物長(zhǎng)春花的葉子。據(jù)說當(dāng)?shù)厝税讶~子泡水喝后，可以降低血糖。作為內(nèi)分泌科的醫(yī)生，諾布爾還了解到在南非、菲律賓、印度和澳大利亞等國(guó)，當(dāng)?shù)厝硕紩?huì)把長(zhǎng)春花作為治療糖尿病的傳統(tǒng)藥物，但實(shí)際療效如何卻無文獻(xiàn)的記載，諾布爾決定進(jìn)行一番探究。

幾年前，在與班廷一起發(fā)現(xiàn)胰島素過程中作出重大貢獻(xiàn)的貝斯特，需要聘用一位助手。諾布爾采取擲硬幣正反面的方式，贏了他的弟弟，成了貝斯特的助手。之后他利用貝斯特實(shí)驗(yàn)室完善的設(shè)備，將長(zhǎng)春花的提取物，分別給健康的兔子和患糖尿病的老鼠服用，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)有降糖作用。為了強(qiáng)化藥效，諾布爾又在老鼠的胃腔中，注射了很濃的水化提取物。結(jié)果出乎意料，用他自己的話說：“它們只存活了5天，隨后都死于多發(fā)性膿腫?！边@是一種嚴(yán)重的細(xì)菌感染，因?yàn)椤澳撤N抵抗感染的自然屏障被抑制了”。這一意外發(fā)現(xiàn)引起了諾布爾的高度關(guān)注。這表明很可能是老鼠骨髓的造血功能受到抑制，導(dǎo)致白細(xì)胞減少。

于是，諾布爾在溫室中種植長(zhǎng)春花，并與他的同事們一起從葉子中提取了一種新的純結(jié)晶形式的生物堿。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果不但驗(yàn)證了之前的發(fā)現(xiàn)，而且還發(fā)現(xiàn)它能使動(dòng)物被移植的腫瘤縮小。他們將這種生物堿命名為長(zhǎng)春堿。

1958年，諾布爾在紐約科學(xué)院召開的一次會(huì)議上，做了《偶然觀察在化療中作用：長(zhǎng)春花》的報(bào)告。顯然，由于會(huì)議的組織者對(duì)這樣“直白”的題目感到不悅，論文被安排在午夜宣讀。即便這樣，這篇論文還是引起了寥若晨星的聽眾中一位學(xué)者的興趣，他就是美國(guó)禮來制藥公司的斯沃伯達(dá)。這位藥學(xué)家立即與諾布爾進(jìn)行了富有成果的合作，并于1961年分離出一種化學(xué)結(jié)構(gòu)基本相同的物質(zhì)——長(zhǎng)春新堿。研究表明，這種藥物能通過抑制細(xì)胞中微管蛋白的聚合來干擾有絲分裂中期紡錘體的形成，從而阻止癌細(xì)胞的再生。迄今長(zhǎng)春新堿仍是醫(yī)治兒童急性淋巴細(xì)胞白血病的首選藥物。

諾布爾的成功，又一次證實(shí)了巴斯德的名言：機(jī)遇偏愛有準(zhǔn)備的頭腦。無獨(dú)有偶，20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)密歇根州立大學(xué)生物學(xué)家羅森伯格，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的直觀方法：把大腸桿菌放置于玻璃箱的營(yíng)養(yǎng)液中，以觀察電流對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響。他選用具有化學(xué)惰性的鉑做電極。一開始，溶液由于細(xì)菌迅速繁殖而混濁，但通電2小時(shí)后又變得清澈透明了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以重復(fù)。羅森伯格通過顯微鏡觀察，很自然地推斷為電流制止了這種大腸桿菌細(xì)胞的分裂。但經(jīng)他進(jìn)一步的分析，卻發(fā)現(xiàn)是作為電極材料的鉑與溶液中的氯離子和氨形成的一種絡(luò)合物——“順鉑”起了關(guān)鍵作用。這個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，使羅森伯格相信“順鉑”有可能制止癌細(xì)胞繼續(xù)分裂。隨后的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)果然證實(shí)了羅森伯格的這一推斷。于是，“順鉑”于1978年正式進(jìn)入抗癌藥物行列。研究還表明，“順鉑”中的鉑可與DNA分子中鳥嘌呤小環(huán)上的氮原子相結(jié)合，從而影響DNA的復(fù)制，它對(duì)睪丸癌的治愈率接近100%。著名自行車運(yùn)動(dòng)員蘭斯·阿姆斯特朗于1996年罹患睪丸癌，發(fā)現(xiàn)時(shí)已是晚期，并向肺部和腦部轉(zhuǎn)移，但接受“順鉑”治療后，他仍連續(xù)七次奪得了環(huán)法自行車賽的冠軍。

但是，人們遺憾地看到，半個(gè)多世紀(jì)以來，從氮芥開始，包括甲氨喋呤、6-巰基嘌呤、長(zhǎng)春新堿、“順鉑”在內(nèi)，盡管發(fā)明的抗癌藥物已有近百種之多，卻都是通過非特異性地阻斷細(xì)胞分裂，使癌細(xì)胞死亡的，如此一來，在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)，也破壞了人體正常細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝，通俗地說就是“好壞不分”。因此，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家開始研發(fā)高選擇性針對(duì)癌細(xì)胞的新藥。

“小”染色體闖“大禍”

早在20世紀(jì)初，德國(guó)醫(yī)生博韋里就曾預(yù)言，癌癥是由于細(xì)胞中染色體異常引起的。但局限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，人們無法證實(shí)這個(gè)推斷。1956年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)腫瘤研究所的諾埃爾，在研究慢性粒細(xì)胞性白血病（簡(jiǎn)稱CML）時(shí)，發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞染色體數(shù)目多于正常組織，隨即請(qǐng)他的同事亨格福德共同研究這種反?，F(xiàn)象。1960年，他們證實(shí)在CML癌細(xì)胞內(nèi)存在有一條小染色體。為了紀(jì)念研究所所在的城市，他們將其命名為“費(fèi)城染色體”。相關(guān)論文發(fā)表在當(dāng)年的《科學(xué)》雜志上，標(biāo)志著世界上首次確認(rèn)了腫瘤與染色體變異有關(guān)。這在醫(yī)學(xué)界引起了巨大反響，后來更被著名的《自然》雜志高度評(píng)價(jià)為100多年來（1889-2001年）里程碑式的論文之一。但當(dāng)時(shí)人們?nèi)圆磺宄@究竟是癌變的結(jié)果，還是癌變的原因，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，相關(guān)研究工作停滯不前。

1973年，隨著新的染色體研究技術(shù)的發(fā)展，芝加哥大學(xué)的羅利發(fā)現(xiàn)22號(hào)染色體缺失的長(zhǎng)度，剛好等于9號(hào)染色體多出來的長(zhǎng)度。于是，他推斷“費(fèi)城染色體”應(yīng)該就是這兩部分易位的結(jié)果。相關(guān)論文雖然以通訊的方式在《自然》雜志上發(fā)表了，但是他其實(shí)仍不清楚其具體功能。

到了20世紀(jì)80年代，又經(jīng)多位科學(xué)家研究，終于發(fā)現(xiàn)9號(hào)染色體長(zhǎng)臂34區(qū)上的一段基因（命名為ABL）易位到了22號(hào)染色體長(zhǎng)臂11區(qū)的一段基因（命名為BCR）上，重新組合成了一段新基因（命名為BCR-ABL基因），據(jù)此可合成一種BCR-ABL蛋白。該蛋白屬于異常的酪氨酸激酶，酪氨酸激酶在人體內(nèi)約有150種之多，正常時(shí)它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)制造磷酸根，以激活下游信息蛋白。這類酶在控制細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂方面扮演著關(guān)鍵角色，當(dāng)某種異常酪氨酸激酶出現(xiàn)持久活性時(shí)，就會(huì)使某種細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂處于失控狀態(tài)。而BCR-ABL蛋白作為特異的酪氨酸激酶，正好促使成熟粒細(xì)胞無限增生，最終導(dǎo)致了CML癥。至此，歷時(shí)31年之久，“費(fèi)城染色體”引發(fā)CML的機(jī)理才被基本闡明。但9號(hào)和22號(hào)染色體，為何會(huì)在CML患者的細(xì)胞內(nèi)易位，迄今仍然是一個(gè)謎。

CML發(fā)病機(jī)理的闡明，引發(fā)了瑞士一位醫(yī)學(xué)博士麥脫的興趣。1983年，他成立實(shí)驗(yàn)室，有的放矢地研發(fā)相關(guān)藥物。他從收集到的資料上獲悉，有一種星狀孢子素的天然物質(zhì)，對(duì)各類激酶都能發(fā)揮抑制作用。于是，1985年，他邀請(qǐng)?jiān)诜▏?guó)結(jié)識(shí)的友人萊登擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室癌癥研究小組主任，主持對(duì)酪氨酸激酶的研究。

在此之前的1984年，年僅29歲的腫瘤科醫(yī)生德魯克對(duì)當(dāng)時(shí)剛興起的分子生物學(xué)和基因理論深感興趣，他預(yù)測(cè)一種新的藥物治療腫瘤模式即將誕生，便選擇到美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院法伯腫瘤研究所進(jìn)行深造。1988年，萊登和德魯克有緣在一次學(xué)術(shù)會(huì)議上相遇，很快成為知己。他們把引發(fā)CML的BCR-ABL蛋白視為“共同的敵人”，一個(gè)研究型臨床腫瘤醫(yī)生與一個(gè)藥物學(xué)家的歷史性合作從此揭開序幕。

1990年，化學(xué)家辛莫門也加入了萊登團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)合成數(shù)以百計(jì)的化合物，并由生物學(xué)家勃登科負(fù)責(zé)篩選和驗(yàn)證它們的活性。他們發(fā)現(xiàn)BCR-ABL蛋白結(jié)構(gòu)就像一個(gè)“囊袋”，里面含有一種“腺苷三磷酸”的化學(xué)物質(zhì)。顯然，只要用一種抑制劑塞住“囊袋 ”口，該蛋白就無法發(fā)揮致癌作用。但這種物質(zhì)又在哪里呢？

“格列衛(wèi)”問世前后

辛莫門和勃登科認(rèn)為，這種抑制劑在塞住BCR-ABL蛋白“囊袋”口的同時(shí)，還必須不能傷害正常的酪氨酸激酶蛋白才行，于是他們繼續(xù)并肩作戰(zhàn)。1993年，他們的探索終于有了重大突破：編號(hào)為STI-571的化合物能夠明顯減緩癌細(xì)胞蛋白磷酸化過程，有效抑制BCR-ABL酪氨酸激酶的致癌行為。同年8月，瑞士方面將4種最有效的化合物交給美國(guó)醫(yī)生德魯克，請(qǐng)他做進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)，其中就包括STI-571。德魯克首先利用實(shí)驗(yàn)室中的CML模型，進(jìn)行了系統(tǒng)的細(xì)胞和整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，STI-571在不傷害正常細(xì)胞的前提下殺死了CML癌細(xì)胞。于是，德魯克于1994年2月發(fā)表實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并準(zhǔn)備于次年將STI-571作為最佳候選藥物進(jìn)行I期臨床試驗(yàn)。然而好事多磨，相當(dāng)一部分醫(yī)學(xué)界權(quán)威人士卻對(duì)他的研究成果持懷疑態(tài)度。他們認(rèn)為STI-571在抑制BCR-ABL蛋白的同時(shí)，很可能會(huì)對(duì)人體其他生理性酪氨酸激酶也進(jìn)行干擾，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。STI-571面臨夭折的命運(yùn)。經(jīng)過德魯克耐心細(xì)致的解釋，瑞士諾華制藥公司高層終于同意于1998年6月22日正式開始臨床試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，83例干擾素治療失敗的CML患者，不但病情都有不同程度的好轉(zhuǎn)，而且其中絕大多數(shù)人對(duì)藥物的耐受性良好。2001年，試驗(yàn)報(bào)告發(fā)表后，美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的庫(kù)倫教授進(jìn)一步闡明了STI-571抑制BCR-ABL蛋白的生物機(jī)制。鑒于STI-571的確切療效，對(duì)新藥研發(fā)一貫持謹(jǐn)慎態(tài)度的美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局罕見地在STI-571尚未進(jìn)行III期臨床試驗(yàn)的情況下，就于2001年5月10日以“綠色通道”方式正式批準(zhǔn)STI-571快速直接地進(jìn)入CML的一線治療。STI-571的注冊(cè)藥名為伊馬替尼，商品名為格列衛(wèi)。

對(duì)“格列衛(wèi)”用于CML治療的5年隨訪結(jié)果表明，其療效遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于干擾素加阿糖胞苷的傳統(tǒng)方案。但是，時(shí)隔不久，“耐藥性”的困擾又卷土重來。美國(guó)的索耶教授進(jìn)行了深入研究后發(fā)現(xiàn)，原來喪失療效的原因是由于BCR-ABL蛋白自身基因位點(diǎn)的突變，使其產(chǎn)生的蛋白空間構(gòu)象也發(fā)生相應(yīng)變化，致使“格列衛(wèi)”無法再塞住其“囊袋”口。于是，索耶著力研發(fā)能夠把突變與未突變的BCR-ABL這兩種蛋白“一網(wǎng)打盡”的新藥。功夫不負(fù)有心人，2006年，索耶的新藥“達(dá)沙替尼”被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局正式批準(zhǔn)上市。

2009年，德魯克、萊登和索耶由于開拓了藥物抗癌的新時(shí)代，同時(shí)被授予權(quán)威性僅次于諾貝爾獎(jiǎng)的美國(guó)拉斯克臨床醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)。飲水思源，發(fā)現(xiàn)“費(fèi)城染色體”的諾埃爾和羅利更是功不可沒，他們當(dāng)之無愧地早在1998年就獲此殊榮。

那么此時(shí)，中國(guó)的同行們又在做些什么呢？

（未完待續(xù)）