Foghorn Therapeutics:对基因实施“交通管制”,能否



Foghorn 的中文含义是 " 雾角 ",能在大雾条件下,利用声音提醒船只注意安全,如让船只注意海岸边的礁石或附近过往船只,以避免相撞。

就像大雾天气下船只需要雾角才能安全行驶,我们的细胞同样需要由染色质调控系统来控制基因表达的数量、时间、位置以及顺序。

事实上,包括癌症在内的一半以上疾病的产生,都与染色质调节系统的故障有关。因此,探索染色质调控系统背后的奥秘,将为治疗癌症等严重疾病带来全新解决方案。

2016 年成立之初,Foghorn Therapeutics 便以此为使命,搭建了 Gene Traffic Control (基因交通管制)专有平台,利用特定的酶抑制剂、靶向蛋白质降解剂和转录因子破坏剂构建精准疗法,以支持公司高通量药物发现和开发的工作,目前正在快速推进十余款候选药物的研发管线。

美女教授和她的 Foghorn

在细胞核内,DNA 长链缠绕在组蛋白上," 染色质重塑复合物 " 参与其中解开一段代码,可以增加、移除或替换这些组蛋白核心,使其可供基因转录和翻译,正确地完成表达。虽然生物学家已经找出了 " 染色质重塑复合物 " 的几个家族(每个家族都由大约十几种蛋白质组成),但被研究得最透彻的是 BAF。

十年前,斯坦福大学 Gerald Crabtree 教授的实验室就在探索 " 染色质重塑复合物 " 在大脑发育过程中的作用。而实验室里新来的博士生 Cigall Kadoch 却发现,与染色质重塑复合物 BAF 相关的基因发生突变时,会导致罕见的儿科癌症滑膜肉瘤,美国每年大约有 800 例新发病例。

Crabtree 教授便让 Kadoch 放手研究,到 2013 年,她已收获了两个里程碑式的发现。首先,她证实了 BAF 的某个特殊突变与 " 滑膜肉瘤(Synovial Sarcoma)" 这一癌症 100% 相关,这一突变 " 劫持 " 了染色质重塑复合物,使基因表达完全错乱。

其次,她综合了最近发表的肿瘤测序数据,计算出超过 25% 的癌症在 BAF 编码蛋白质的基因中发生了突变。(Nat. Genet. 2013, DOI: 10.1038/ng.2628)

2014 年,博士毕业的 Kadoch 成为 Dana-Farber 癌症研究所的助理教授,并在麻省理工学院和哈佛 Broad 研究所建立了自己的独立实验室,当时她年仅 28 岁,是哈佛医学院有史以来最年轻的科学家之一。

Foghorn Therapeutics:对基因实施“交通管制”,能否

Cigall Kadoch 图源:Broad 研究所官网

Kadoch 博士启动了一个全新项目,专注于研究 BAF 等染色质重塑复合物的作用以及它们与癌症的关系。研究发现,BAF 复合体有一个独特的亚基 SS18,一旦这个亚基出现突变,就会导致癌症。

过多的突变 SS18 进入细胞内,会导致细胞发生癌变;反之,若大量正常的 SS18 被引入细胞,则能在复合体中取代突变的 SS18,控制细胞癌变的进展,甚至当场杀死癌细胞。

这一发现所蕴含的临床应用潜力十分巨大,许多制药公司纷纷向 Kadoch 博士抛出橄榄枝,提出为她的研究提供资金。但 Kadoch 博士并未为之所动,而是以此为契机,在马萨诸塞州的剑桥创办了她自己的生物技术公司—— Foghorn Therapeutics(以下简称 "Foghorn")。

对基因进行 " 交通管制 "

根据这一发现,Foghorn 已经建立了专有的 " 基因交通管制 " 平台,对染色质调控系统的各个组成部分的作用机理有了综合系统性的理解。该平台能够使得在染色质调控系统中对靶点进行高通量筛选,以识别和检验出病变基因,利用染色质调控系统的酶抑制剂、蛋白质降解剂和转录因子干扰剂对其用药。

Foghorn" 基因交通管制 " 平台的具体工作机制如下:

1. 靶点识别和检验:使用基因组筛选以及一套基因组以外的测序和计算工具,包括人工智能和机器学习,来分类、识别和检验染色质调控系统中的靶点。

Foghorn Therapeutics:对基因实施“交通管制”,能否

2. 染色质调控系统组件的规模化生产和特定分析:大规模生产染色质调节系统的相关靶点成分,包括单独的亚基、部分复合物或完整的染色质重塑复合物和相关的转录因子,继而将这些成分用于大量的专有分析。

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3. 药物发现和优化:一旦确定药物靶点,就会利用高通量筛选来发现有可能调控染色质调控系统和影响疾病的药物化合物,并根据专有分析的数据对药物化合物进行迭代和优化。

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