七十年老药6-硫鸟嘌呤作用机制被改写：NUDT5蛋白非酶活性决定白血病细胞药物敏感性

自20世纪50年代以来，6-硫鸟嘌呤（6-thioguanine, 6-TG）一直是治疗白血病的重要化疗药物。七十余年来，临床医生对其疗效了如指掌，但一个根本性问题始终悬而未决：为什么有些细胞被药物杀死，而另一些却能存活？2026年发表于《Nature Communications》的一项研究，首次揭示了一个出人意料的答案——一种名为NUDT5的蛋白质，其物理存在而非酶活性，才是决定6-TG细胞毒性的关键因素。

传统酶抑制策略失效：NUDT5的催化活性并非关键

长期以来，药物开发遵循一个基本逻辑：如果一种酶参与某种生物学过程，那么抑制其催化活性就应该能改变该过程。6-TG本身是一种嘌呤类似物，进入细胞后会被代谢为硫代鸟嘌呤核苷酸，掺入DNA和RNA，干扰核酸合成并触发细胞死亡。研究人员最初推测，NUDT5作为一种Nudix水解酶，可能通过其酶活性影响6-TG的代谢或毒性。

然而，实验结果完全颠覆了这一假设。CeMM研究中心的Tuan-Anh Nguyen博士（共同第一作者）表示：“我们最初预期NUDT5会通过其酶活性影响6-TG，但令人惊讶的是，抑制该酶的催化功能几乎没有效果。真正重要的是蛋白质本身是否存在。”

为了严格区分NUDT5的酶活性与物理存在，研究团队采用了一种新兴策略——靶向蛋白降解（targeted protein degradation）。与传统抑制剂仅阻断酶活性不同，该技术利用细胞的泛素-蛋白酶体系统将目标蛋白彻底清除。牛津大学Huber实验室主导的药物化学项目开发出一系列高选择性NUDT5降解剂，其中活性最强的化合物被命名为dNUDT5。同时，研究人员还设计了匹配的对照化合物——它们能结合NUDT5但不诱导其降解。

实验结果清晰而明确：传统NUDT5酶抑制剂对6-TG的细胞毒性没有实质性影响；而使用dNUDT5降解NUDT5后，细胞却获得了对6-TG毒性的显著保护，且这种保护呈剂量依赖性。遗传学实验（如基因敲除）得出了完全一致的结论。牛津大学医学院发现中心的Kilian Huber教授（共同通讯作者）指出：“化学降解剂让我们能够区分一个蛋白质作为酶的功能和它作为细胞内物理实体的功能。在本例中，这种区分是决定性的：去除NUDT5揭示了传统抑制剂所遗漏的生物学现象。”

非酶功能浮出水面：NUDT5作为分子支架调控代谢

这一发现并非孤立事件。2025年，Kubicek和Huber实验室在《Science》上发表的研究已表明，NUDT5在细胞内具有一种不依赖其常规酶活性的重要功能——它能够作为分子支架（molecular scaffold），帮助组织细胞代谢。具体而言，NUDT5通过蛋白质-蛋白质相互作用参与调控嘌呤从头合成途径，而这一功能与其水解酶活性无关。

本次研究进一步证实，正是这种非催化功能影响了细胞对6-TG的敏感性。论文第一作者Ludwig Bauer回忆道：“当结果出来时，我们立刻意识到dNUDT5以剂量依赖的方式保护细胞免受6-硫鸟嘌呤毒性。那是一个极其激动人心的时刻。”

更引人注目的是，研究人员发现了NUDT5与另一个已知影响硫嘌呤类药物反应的蛋白NUDT15之间的有趣联系。NUDT15的缺失会使细胞对6-TG更敏感，而NUDT5的减少则使细胞对治疗更具抗性。这两种蛋白似乎通过不同机制对硫嘌呤反应产生相反方向的调控作用。这一发现提示，临床上患者对硫嘌呤类药物反应的个体差异，可能部分源于这两种蛋白表达水平的平衡。

靶向蛋白降解技术开启新窗口：重新审视老药机制

该研究并未立即产生新的治疗方法，但它揭示了一种控制长期使用白血病药物效果的前所未有的机制。CeMM首席研究员Stefan Kubicek（通讯作者）总结道：“我们的结果表明，蛋白质可以具有与其酶活性完全无关的重要生物学功能。通过去除NUDT5而非简单地抑制它，我们得以揭示一层隐藏的生物学机制，这有助于确定细胞如何对一种临床重要药物作出反应。”

从更广阔的视角看，这项研究展示了靶向蛋白降解技术在基础生物学发现中的独特价值。传统酶抑制剂只能阻断催化活性，而降解剂能够彻底消除蛋白质的所有功能——包括支架作用、蛋白质相互作用等非酶功能。这意味着，许多先前被归类为“无活性”的化合物或靶点，可能隐藏着未被发现的生物学机制。对于硫嘌呤类药物而言，理解NUDT5的非酶功能可能有助于解释为何不同患者的药物反应差异巨大，并为未来开发更精准的用药策略提供线索。

该研究由欧洲研究理事会（ERC）、奥地利科学基金（FWF）、维也纳科技基金（WWTF）、玛丽·斯克沃多夫斯卡-居里行动、创新药物计划2（IMI2 JU）、惠康信托、默沙东和杨森制药等资助。