癌症研究 · global
不只封鎖,更送去分解:AI設計雙效分子瞄準癌細胞週期弱點
生成式AI從2,023個候選結構中協助打造D16-M1P2,既能引導細胞清除PKMYT1,也能抑制其殘餘活性;小鼠腫瘤模型展現口服活性,但距人體試驗仍有漫長驗證路程。
癌細胞的失控增殖,也可能製造自身難以擺脫的依賴。研究團隊鎖定調節細胞分裂檢查點的激酶PKMYT1,利用生成式人工智慧設計出雙功能分子D16-M1P2,試圖同時堵住蛋白活性,並把整個蛋白送進細胞的回收系統。這項策略瞄準的是帶有特定基因異常的腫瘤,而非泛泛攻擊所有快速分裂細胞。
PKMYT1負責抑制CDK1,避免細胞在DNA複製完成前過早進入分裂。帶有CCNE1擴增,或FBXW7、PPP2R1A突變的癌細胞承受較高的複製壓力,因而更加依賴這道煞車;一旦PKMYT1失效,細胞可能在錯誤時機闖入分裂,造成致命的基因體混亂。這種只在特定遺傳背景下形成的弱點,被稱為「合成致死」。
研究人員以已知蛋白結構與藥效特徵為起點,透過Chemistry42平台內超過40種AI模型生成2,023個可能結合PKMYT1的分子,再經分群、重新對接、人工檢視、合成與實驗優化,逐步得到新的結合骨架。團隊其後把它接上能招募cereblon E3泛素連接酶的結構,形成蛋白質降解標靶嵌合體(PROTAC):分子一端抓住PKMYT1,另一端召來細胞的標記與蛋白酶體系統,促使目標蛋白被清除。
D16-M1P2的特點在於降解之外仍保留直接抑制能力。乳癌細胞實驗顯示,它最多可降低約九成PKMYT1;藥物洗去後,降解及下游CDK1訊號抑制至少維持24小時。高濃度下若PROTAC出現俗稱「鉤狀效應」的降解效率下降,分子本身仍可壓制殘餘激酶活性,形成第二道作用機制。
選擇性檢測中,D16-M1P2在403種激酶裡僅使包括PKMYT1在內的4種達到設定的抑制門檻。口服給藥也在帶有CCNE1擴增乳癌的異種移植小鼠中呈現劑量相關效果:每日兩次、連續21天給藥後,兩個測試劑量分別抑制35.1%與66.4%的腫瘤生長。研究另在多種動物取得尚可的藥物動力學結果,但這些資料主要用於早期候選物篩選,不能直接推論人體療效或安全性。
這項成果也替「AI設計藥物」劃出較清楚的邊界:演算法協助探索新骨架與連接臂,真正的候選分子仍來自多輪化學改造、細胞測試及動物實驗。更重要的是,D16-M1P2在研究條件下的整體抗腫瘤效果並未明顯超越既有PKMYT1抑制劑;目前它仍是化學探針與前候選先導物,尚未進入人體臨床試驗。能否轉化為藥物,仍須回答長期毒性、人體暴露、腫瘤抗藥性與生物標記選人等問題。