折戟之路：TP53

小五

来源:觅健 2025-01-12 12:55:16

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关键词：TP53突变免疫治疗布加替尼放疗小细胞肺癌

折戟之路：TP53

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2025年01月09日 19:26 上海 3人

TP53 基因编码的 p53 蛋白属于转录因子。

2017 年，Nature 杂志将 TP53 基因评为热门研究之首。1979 年，p53 蛋白刚被发现时，曾被误认作癌基因。直到 1989 年，编码野生型p53蛋白的TP53基因才被证实为抑癌基因。因其在维护基因组稳定、预防肿瘤发生等方面发挥着关键作用，被赋予 “基因组守护者（guardian of the genome）” 的美誉。

然而，在癌细胞的侵袭下，p53 蛋白却无力坚守。三十年来，科学家们尝试了各种药物研发方法，试图恢复 p53 失去的功能。但既是转录因子，又是抑癌基因的p53蛋白，难以成为药物的有效靶点。（参考之前文章“经典信号通路：RAS/RAF/MEK/ERK”对成药原则的描述）

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结构和功能

人类的全长p53蛋白包含393个氨基酸，从N端到C端可分为5个结构域：转录激活结构域（TAD1,TAD2）、富含脯氨酸的结构域（PRD）、DNA结合结构域（DBD）、四聚化结构域（TET）和C端调节结构域（C-term）。其中核定位信号（NLS）位于DNA结合结构域和四聚化结构域之间。

编码p53蛋白的TP53基因位于17p13.1，是经常发生基因缺失的位置。

p53蛋白是一种转录因子，分布于细胞核和细胞质中，它的主要功能是对环境压力做出综合反应，通过直接调控三百多个靶基因、间接调控数千个靶基因而控制多个信号通路，维持细胞稳态，或诱导细胞凋亡。

正常情况下，p53受到其负调控因子 MDM2 和 MDMX 的严格控制，MDM2和MDMX 通过泛素化作用降解p53，将p53蛋白维持在较低的水平。

MDM2是p53靶基因之一，可通过泛素化调节细胞内p53含量，也称为p53的负反馈调节机制。

当细胞受到内外部压力时，包括DNA损伤、缺氧、营养缺乏、癌基因风险等，p53的泛素化作用会受到抑制，p53蛋白在细胞内积累，通过磷酸化、乙酰化、甲基化被激活，最后形成p53四聚体，定位到细胞核，与靶DNA结合，激活参与细胞凋亡和细胞周期各类基因的转录，如细胞周期抑制蛋白p21，阻止携带突变或受损 DNA的细胞继续分裂，将细胞周期停滞在G1期，并启动修复受损DNA；若无法修复，p53通过转录激活促凋亡基因（如Puma、Bax和 oxa）的表达来诱导细胞凋亡。

细胞受到外界刺激后，p53蛋白通过形成四聚体，可调控的靶基因，包括细胞周期停止，DNA修复，细胞衰老，细胞凋亡等发挥经典途径中的抑癌功能

TP53与肿瘤

TP53的基因突变主要有三种情况：

①功能丧失（loss of function，LOF），即突变型 p53 蛋白丧失了p53 正常功能；

②显性负效应（dominant negative effect，DNE），即突变型p53 蛋白干扰细胞内野生型p53的正常功能；

③功能获得（gain of function，GOF），突变型p53获得了野生型p53缺失时未观察到的额外活性，如与肿瘤抑制因子p63或p73共同聚集，增强细胞转移等。

TP53在肿瘤形成、进展过程中的变异类型以“功能丧失”为主，其他辅助。基因突变导致p53蛋白功能丧失之后，mut p53无法作为转录因子启动p21蛋白的表达，使得p21蛋白失去抑制CDK4/6-Cyclin D复合物的功能，而受生长因子信号刺激的细胞则会持续增殖。若细胞DNA损伤，也无法启动修复过程，或诱导细胞凋亡。

在细胞持续增殖之后，血管生成、微环境形成、侵袭阶段，p53蛋白的“功能获得”特性发挥功能，促进相应基因的表达，它使癌细胞在营养缺乏和厌氧的环境中生存，增强血管生成，促进侵袭和转移。

1、TP53在不同肿瘤中的变异及预后

TP53基因变异几乎出现在了所有肿瘤中，在已有的统计数据中，肺癌，乳腺癌，结直肠癌，肝癌，胃癌，胰腺癌，卵巢癌，甲状腺癌，血液肿瘤等都检测到了TP53突变，且占比都不低，10-50% 之间不等；变异形式包括错义突变，移码突变，无义突变，截断突变等，其中以错义突变为主，占比73.07% （N=28866），六个错义突变热点占比很高：R175、G245、R248、R249、R273 和 R282，约占到了TP53所有错义突变的 30% 。它们都位于 DNA 结合结构域（DBD）内，导致p53蛋白空间结构发生改变，影响p53蛋白和DNA序列上的p53反应原件结合，或降低了p53蛋白与DNA的结合亲和力，无法有效启动靶基因的转录。

TP53突变预后较差几乎出现在所有研究中，且突变增加对化疗的耐药性和放疗的敏感性。在卵巢癌中，TP53突变的肿瘤细胞对铂类的反应明显低于野生型TP53的肿瘤细胞，在非小细胞肺癌中，突变型的总生存期OS和无进展生存期都低于野生型；在头颈部肿瘤中，TP53突变型患者的存活率低于野生型。

2、TP53与遗传性肿瘤

抑癌基因的主要功能包括抑制细胞生长、增殖，促进细胞分化、凋亡，维持基因组稳定性，抑癌基因发生失活突变（loss of function）之后，功能会丧失或减弱。抑癌基因的失活突变与遗传性肿瘤的发生相关，突变模式遵循孟德尔遗传定律。在TP53突变的遗传性肿瘤中，患者从亲代遗传了携带TP53突变的基因，所有体细胞都携带基因突变，在个体发育的过程中，另一个正常基因发生突变，会导致TP53两个基因的功能都丧失，就会引发Li-Fraumeni 综合征（LFS），并增加多种癌症的发病风险，包括软组织肉瘤，骨肉瘤，乳腺癌，脑瘤，白血病等多种肿瘤。目前，关于Li-Fraumeni 综合征（LFS）发病率，并没有完全的统计数据，全球范围内可能存在超过1000个跨代家庭患LFS。

药物开发现状

抑癌基因很难有靶向药物。

转录因子很难有靶向药物。

TP53是和细胞命运相关的所有蛋白的联络点，也难以从机制上靶向。

但从发现p53蛋白，对其药物的研发没有停止过，主要集中小分子抑制剂，免疫治疗，基因治疗三个方向。

1、小分子抑制剂

针对p53蛋白的三种状态，小分子抑制剂有三种方案。因为野生型的p53功能并未受到影响，小分子药物主要聚焦于抑制或降解p53负调控因子MDM2、HPV E6蛋白上，通过抑制MDM2活性，或泛素化降解MDM2，来提高细胞内p53的含量。

突变型p53蛋白的功能受到影响，药物开发主要目的是恢复p53蛋白构象，使其激活，能够重新作为转录因子，启动细胞周期和细胞凋亡蛋白的表达。

针对提前终止翻译的p53蛋白，药物开发的方向是使细胞能够重新翻译并合成全长的p53蛋白，恢复野生型p53的功能，诱导癌细胞凋亡。

2、免疫治疗

正常细胞中，TP53处于沉默状态，不会在MHC I类分子上呈递源自p53的肽段，但在增殖状态的细胞中、表达野生型p53蛋白的癌细胞中、携带错义突变的癌细胞中，会在MHC I类脑子上呈递源自p53的肽段，为抗体识别提供了基础。通过开发单抗药物，或p53-CD8双抗药物，特异性地杀伤癌细胞。

3、基因治疗

基因治疗的基础是构建p53蛋白的载体，腺病毒，重组病毒，纳米颗粒可作为p53基因疗法的载体。将编码野生型p53（wtp53）的DNA和RNA 序列导入癌细胞，促进 p53 的表达以及野生型 p53 靶基因的转录，从而产生抗癌效果。也有研究通过将CRISPR–Cas9与合适的引导RNA序列一同递送到癌细胞中，通过基因编辑，恢复野生型 TP53 的序列。

第一个被批准用于临床的基因疗法是重组人p53腺病毒（Gendicine），于2003年由中国食品药品监督管理局(CFDA)批准用于头颈部实体肿瘤（HNSCC）。

我们仍需要对p53有更多的认识，才能寻找到药物开发方向。

参考资料：

TP53: the unluckiest of genes? CDDpress，2024

Targeting p53 pathways: mechanisms, structures and advances in therapy, Signal Transduction and Targeted Therapy, 2023

Understanding the complexity of p53 in a new era of tumor suppression, Cancer Cell, 2024

TP53 Mutations and Survival in SquamousCell Carcinoma of the Head and Neck, NEJM, 2007

Prognostic Impact of TP53 Mutations in Metastatic Nonsquamous Non–small-cell Lung Cancer, Clinical Lung Cancer, 2024

TP53 Mutation and Survival in Chronic Lymphocytic Leukemia, Journal of Clinical Oncology, 2010

https://www.foxchase.org/about-us/history/discoveries-fox-chase-research/knudsons-two-hit-theory-cancer-causation

https://together.stjude.org/zh-cn/about-pediatric-cancer/inherited-risk-and-genetic-testing/li-fraumeni-syndrome-lfs.html

Drugging p53 in cancer: one protein, many targets, Nature Reviews Drug Discovery, 2022