在可预见的未来内,外科手术仍将作为癌症肿瘤患者的重要治疗手段。虽然有些患者可通过手术治愈,但很多患者在就诊时,就因其体内的癌细胞已发生转移扩散而无法对其进行手术治疗。对于这些患者,癌细胞的转移扩散是他们致命的根本原因。对于那些施行了手术的肿瘤患者,为了防止其体内癌细胞的生长和扩散,需进行术后的相应辅助治疗。如何科学制定术后的诊疗措施是目前癌症治疗的一大挑战,因为术后发生癌细胞转移的患者往往不易在早期被发现。如何区别已治愈的患者和具有潜在复发危险的患者?另外,对于那些术后出现癌症转移症状的患者,该如何进行最佳治疗?
理论上,应该可以通过对原发肿瘤和(或)血液样本的分析,来预测辅助治疗的必要性。目前已有多种分子作为肿瘤的预后标志物而被关注,其中蛋白水解酶是倍受关注。蛋白水解酶可在多种因子共同作用下,引发肿瘤组织周边的正常组织降解,从而帮助肿瘤细胞侵入正常组织中并由此在体内蔓延。纤溶酶原激活系统即是这样一种蛋白水解酶系统,研究表明,其在多种肿瘤组织中的高表达与病人的不良预后密切相关。美国临床肿瘤学会(ASCO)目前已建议对乳腺癌患者的预后及治疗情况评估时,应进行纤溶酶原激活系统的检测。越来越多的报道也表明,抑制蛋白水解酶的活性能有效抑制肿瘤的生长和迁移。目前癌症研究的重点之一就是建立一种方法,以确定肿瘤转移的发生与特定蛋白水解酶含量之间的关系;再通过利用该特异性的蛋白水解酶抑制剂,实现最优的个性化治疗。
在中国国家自然科学基金和丹麦国家研究基金的共同支持下,我们成立了“中丹肿瘤和水解酶研究中心”。该中心主要由丹麦哥本哈根大学医院Michael Ploug、Niels Behrendt、Andreas Kjær,丹麦奥尔胡斯iNANO研究中心Peter Andreasen、Jørgen Kjems、Niels Christian Nielsen,中国科学院福建物质结构研究所结构生物学研究组、苏州大学唐仲英血液学研究中心、湖北大学生命科学学院组成。该研究中心将基于对水解酶-抑制剂复合物三维结构的解析,寻找一系列新型蛋白水解酶抑制剂,并利用动物肿瘤模型评估其抑制活性。我们相信,通过对这些蛋白水解酶的基础分子表征与现代分子成像技术的相结合,必将大大提高肿瘤患者治愈的可能性。
该中心研究工作的长远目标是利用胞外蛋白水解酶系统与肿瘤生物学功能相关的基础知识,开展癌症的药物干预研究,拟为临床进行药物干预肿瘤侵袭及转移奠定理论基础。我们将基于对这些蛋白质的三维结构充分认知的基础,利用定向进化和基于结构的合理药物设计方法,进一步完善蛋白水解酶、蛋白水解酶受体及其相关抑制剂的生化机理。此外,我们还将采用非侵入性的成像方法,通过特定的药物对原发肿瘤及其转移病灶进行精确定位。我们相信该项科研将有助于进一步完善癌症药物干预这一新概念。
具体来说,我们将致力于以下几个方面:
1. 通过定向进化和基于结构的药物设计,研发针对具体蛋白水解酶系统成分的特异性抑制剂。
2. 在非特异性的抗肿瘤化合物基础上,设计能与胞外蛋白水解酶系统发生定向结合而具有肿瘤靶向性的药物。
3. 利用动物肿瘤模型,对所筛选出的抑制剂进行活性检测。
4. 采用非侵入性的成像方法,利用所研发的新药,对原发肿瘤及其转移病灶探测可能的潜在靶标,进一步提高该蛋白水解酶系统对预后检测的指导作用。
该中心成员包括来自中国和丹麦的多个研究小组,各研究小组的研究方向虽不尽相同,但可互相取长补短。例如,来自中国的X射线晶体结构解析专家黄明东研究员和来自丹麦的化学和分子生物技术专家Peter Andreasen, Michael Ploug 和 Niels Behrendt教授间的紧密合作,必将有助于对胞外蛋白质水解过程的进一步了解。在结构信息的基础上,加上来自丹麦方的组合化学和定向进化专家Jørgen Kjems, Michael Ploug and Peter Andreasen 的联盟,将为新型抑制剂的研发奠定坚实基础。这些新型抑制剂将来可由黄明东研究小组通过基于结构的合理设计而进一步优化,并进行相关合成工作。此外,中丹双方的动物实验专家们在肿瘤生物学方面的丰富经验也将为药物研发的药效学实验提供有力保障。成像技术专家Niels Christian Nielsen和 Andreas Kjær将使开发新型成像剂,使之与作用靶标相结合以提高其对特异靶标敏感性成为可能。
中丹双方科学家技术专长的相辅相成是该项目的重要特点之一,另外,中丹双方已显示出相互合作的能动性,他们也已分别在各自国家内的合作伙伴间开展合作。中丹双方的这种合作关系还将因中丹双方各自的研究合作关系而延伸到其他的国家。