如今，许多药物以蛋白质为靶点，作用于单一蛋白质或酶。研究人员已经确认了大约20,000种可作为药物靶点的蛋白质。然而，还有许多蛋白质-蛋白质相互作用 (PPI) 在疾病中发挥关键作用，当前的一些药物正以这种相互作用为靶点，以抑制其发生。PPI对多种类型的细胞过程至关重要，一旦这些过程出现问题，无论是由于突变还是修饰，均可能成为癌症、传染性疾病和神经退行性疾病发生的主要诱因。
据估计，超过65万种PPI可作为药物治疗的靶点。直到最近，用小分子药物抑制PPI仍极具挑战性。这是因为PPI中的蛋白质界面较大，人们曾认为由于大小悬殊，小分子很难抑制这些蛋白质的结合。
通常，PPI的靶向药物不是小分子药物，而是抗体和肽，其中有几种抗体和多肽药物已获批用于临床，包括Opdivo和Keytruda。这些PPI剂型对其靶点具有高度特异性，但可能存在免疫系统反应问题，而且多肽药物的溶解性和稳定性也较差。
最近，人们对参与PPI的蛋白质的结构和功能获得了突破性进展，这正在改变研究人员针对这些靶点开发小分子药物的方式。药物进入后期临床试验阶段意味着新疗法（尤其是癌症疗法）可能即将问世。
新发现为抑制PPI的小分子药物提供可能性
PPI抑制剂有两种作用方式。第一种被称为正构抑制，也是主要的作用方式，即小分子在两个蛋白质之间的界面结合，从而对第二种蛋白质结合产生竞争性抑制。第二种是变构抑制，即小分子与蛋白质-蛋白质结合位点界面之外的位点结合，使蛋白质扭曲。这会导致结合界面的改变，从而抑制相互作用（见图1）。
研究人员曾认为小分子很难与PPI界面结合，因为这些界面往往面积较大且形状扁平。然而，研究人员最近发现在结合界面上存在某些氨基酸残基集合（或称“热点”），配体可以与之相互作用，从而抑制PPI。他们还发现，当一些潜在的治疗药物与PPI界面结合时， 会改变PPI界面的三级结构，从而诱导结合袋的形成。
这些发现以及美国食品药品监督管理局 (U.S. FDA) 于2016年首次批准的小分子PPI抑制剂Venetoclax，推动了更多有望治疗血癌和实体瘤的PPI抑制剂的开发。我们注意到，与 PPI 抑制剂相关的出版物在 CAS 内容合集TM中有所增加，该合集是全球规模最大的人工标引科学信息库。这种增长在2018年之后尤为明显，表明近年来人们对其关注度在迅速提升（见图2）。
临床试验取得进展，PPI抑制剂距癌症治疗市场更近一步
尽管人们正在针对Venetoclax做多种抗癌评估，但其最初是被批准用于治疗慢性淋巴细胞白血病。Venetoclax是一种选择性Bcl-2（B细胞白血病/淋巴瘤2蛋白）拮抗剂，可控制线粒体凋亡通路。它在癌症中的失调会导致细胞凋亡（程序性细胞死亡）受到抑制，并增强肿瘤的生存和生长。相反，抑制该蛋白则会激活细胞凋亡，攻击癌细胞。
Venetoclax的成功使Bcl-2成为PPI抑制剂最常用的靶点之一。Lisaftoclax，由 Ascentage Pharma Group 研发，目前正处于 III 期临床试验，目标是治疗类似维奈克拉的慢性淋巴细胞白血病。血癌骨髓纤维化也是另一种新型PPI抑制剂的靶标，该抑制剂目前在III期临床试验阶段。这项创新，pelabresib，是 Constellation Pharmaceuticals 推出的化合物，它可以抑制 BET（溴结构域和末端外结构域）蛋白的相互作用，这些蛋白通过识别与某些基因相关的乙酰化组蛋白尾，起到转录协同调节器的作用。
其他PPI抑制剂的进展可能将很快推进到治疗实体瘤中。例如，靶向MDM2/p53相互作用的小分子药物已进入III期临床试验阶段。p53蛋白能阻止细胞分裂并诱导细胞凋亡，这两种作用均能防止癌细胞扩散。MDM2是p53的负调节因子，因此，阻止二者的相互作用可使p53发挥抗癌作用（见图3）。Kartos Therapeutics 的药物 navtemadline 以这种 PPI 为靶点，目前正处于治疗子宫内膜癌的 III 期临床试验阶段。
靶点XITP（x-连锁凋亡蛋白抑制因子）与MDM2类似，都能抑制其他蛋白的凋亡。通过阻止该蛋白质与促凋亡蛋白caspase-9的相互作用，caspase-9可以阻止癌细胞生长。针对这种 PPI 的药物 xevinapant 目前正在进行两项独立的 III 期临床试验，用于治疗头颈癌（见图 4）。
针对不同的PPI治疗血癌和实体癌的一些II期试验也正在进行中。这些努力进一步证明了MDM2/p53通路作为癌症新疗法的潜力：
- Pelcitoclax：靶向 Bcl-2 蛋白质家族，研究用于治疗小细胞肺癌及其他实体肿瘤。
- Ziftomenib：以Menin-MLL蛋白为靶点，用于治疗混合谱系白血病。
- APG-115：以 MDM2/p53 相互作用为靶点治疗实体瘤。
- Idasanutlin：以 MDM2/p53 相互作用为靶点治疗急性髓性白血病。
- Siremadlin：以 MDM2/p53 相互作用为靶点治疗软组织癌。
人工智能协助战胜研究挑战
PPI抑制剂作为一种治疗手段是成功的，但人体内的PPI数量庞大（多达650,000个）且体积较大，因此表征其所有结构极具挑战。了解蛋白质/配体复合物的结构是开发针对这些蛋白质相互作用的小分子药物的关键。然而，构建高质量的蛋白质晶体结构成本高、耗时长，而且对于涉及PPIs的蛋白质尺寸来说非常困难。
人工智能驱动的建模程序，例如 AlphaFold，可以为几乎所有人类蛋白质生成预测蛋白质结构。这有助于人们更深入地了解蛋白质结构、其结合界面以及抑制这些蛋白质之间相互作用的潜在化合物。这些新技术工具为研究人员提供了有关PPI复合物、热点和结合袋的更多信息。强调这项技术的重要性在于，负责预测蛋白质建模进展的科学家 David Baker、Demis Hassabis 和 John Jumper 获得了2024 年诺贝尔化学奖。
PPI抑制剂还是一个新领域，如何更好地设计出有效的小分子疗法依然任重道远。抗体和多肽仍是药物开发的选项，但这些疗法面临着免疫原性和溶解性差等挑战，因此小分子药物的研发仍然至关重要。
临床试验的增长表明，研究人员正在迅速基于最近的突破进行深入研究，医生们可能很快就会拥有改进癌症治疗的新工具。
