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引言你以为RNA只是传递遗传信息的“信使”？太简单了！细胞内的RNA远比我们想象的更加复杂而动态。它们身上布满了各种化学修饰，就像隐藏的“暗号”或“指令”，精密地调控着基因的表达。在这张神秘的“RNA表观转录组图谱”（RNA Epitranscriptomics）上，“N⁶-甲基腺苷”（N⁶-methyladenosine, 简称 m⁶A）无疑是最受瞩目的标记之一。它被发现与mRNA的命运息息相关，尤其是加速mRNA的衰变——简单来说，带有m⁶A的信使分子似乎活不长。然而，一个令人困惑的“罗生门”出现了：如果mRNA带着加速降解的标记，它怎么来得及被细胞的“翻译机器”——核糖体读取并合成蛋白质呢？特别是当m⁶A出现在指导蛋白质合成的“编码序列”（Coding Sequence, CDS）里时，这个矛盾似乎更加突出。难道m⁶A是基因表达的“自毁开关”？核糖体是如何理解并应对这个标记的？4月30日发表在《Cell》上的一项重磅研究“tRNA modifications tune m⁶A-dependent mRNA decay”，揭开了这个谜团的惊人真相。研究人员发现，m⁶A对mRNA衰变的影响并非孤立存在，它竟然与另一种RNA分子——转运RNA（tRNA）上的特定化学修饰“握手”合作！这项研究精确地揭示，m⁶A在mRNA的编码序列中会成为核糖体的“减速带”，降低翻译效率，而tRNA上的一种特殊修饰“5-甲氧基羰基甲基-2-硫代尿苷”（mcm⁵s²U）则能像“助推器”一样，巧妙地缓解这种“减速”效应。这场mRNA与tRNA修饰之间的“双簧戏”，共同构成了调控特定mRNA（特别是那些编码关键信号通路的mRNA）命运的精妙开关。更令人警醒的是，研究发现，这套系统的失衡，竟然与人类健康，尤其是肿瘤的发生和侵袭性紧密相关！细胞如何通过协调不同类型RNA上的化学标记，来决定一个信使分子的生死？这种全新的泛表观转录组学相互作用，又将如何改写我们对基因表达调控和癌症机制的理解？m⁶A的“神秘”位置：为何有的加速衰变，有的却稳定mRNA？以往的研究发现，m⁶A修饰并非随机分布，它倾向于出现在mRNA的编码序列（Coding Sequence, 简称CDS）内部以及接近终止密码子（Stop Codon）的区域。但这种分布模式具体如何影响mRNA功能，我们并不完全清楚。为了弄清楚m⁶A的位置效应，研究人员首先利用高分辨率的m⁶A图谱技术（miCLIP）在人HEK293T细胞中绘制了m⁶A的精确位置地图。通过将m⁶A位点明确划分到mRNA的不同区域（5'UTR, CDS, 3'UTR），他们发现：那些mRNAs，如果它们的m⁶A位点仅位于3'UTR，它们的平均衰变速率并没有比没有m⁶A的mRNA更快，甚至在某些情况下，它们的稳定性略有增加。在人类细胞中，没有m⁶A的mRNA平均半衰期约7小时，而m⁶A仅在3'UTR的mRNA半衰期略长于7小时。然而，如果mRNAs的m⁶A位点位于编码序列（CDS）内部，这些mRNAs的平均衰变速率则显著提高。在人类细胞中，m⁶A位于CDS的mRNA平均半衰期显著短于7小时，而在小鼠胚胎干细胞（mESCs）中也观察到了类似的模式。这表明，m⁶A对mRNA衰变的影响并非一概而论，其位置至关重要。位于CDS的m⁶A才是加速mRNA衰变的主要“推手”。进一步分析发现，高度不稳定的mRNA在CDS中富集了m⁶A，而稳定的mRNA的CDS区域m⁶A含量较低。这与m⁶A的“元基因”（metagene）分布模式相吻合，表明m⁶A在CDS区域的富集与mRNA的快速衰变密切相关。为了在受控条件下验证这一结论，研究人员构建了一系列报告基因（Reporter Gene）。这些报告基因表达的mRNA经过精心设计，不含天然的m⁶A修饰位点，但在特定位置引入了可被甲基化的DRACH序列（m⁶A的识别基序）。他们构建了三种主要的报告mRNA：一种不含可甲基化位点作为对照；一种在CDS的末端（紧邻3'UTR之前）插入DRACH序列；另一种在3'UTR的起始位置插入DRACH序列。当将这些报告基因转染到HEK293T细胞中，并阻断转录后，研究人员监测了报告mRNA的衰变速率。结果发现：含有CDS m⁶A的报告mRNA的衰变速度最快，半衰期约为2.3小时（使用Actinomycin D阻断转录）或7小时（使用Triptolide阻断转录）。对照报告mRNA（无m⁶A）的半衰期约为7小时（Actinomycin D）或19小时（Triptolide），比CDS m⁶A报告mRNA稳定得多。含有3'UTR m⁶A的报告mRNA的半衰期约为3.4小时（Actinomycin D）或330小时（Triptolide），其稳定性介于前两者之间，且在Triptolide处理下甚至比无m⁶A报告mRNA更稳定（虽然Actinomycin D处理下略快，这可能与阻断机制差异有关）。为了确认这种差异是由m⁶A修饰本身引起的，研究人员使用了METTL3抑制剂STM2457（METTL3是主要的m⁶A甲基转移酶）。STM2457处理后：CDS m⁶A报告mRNA的衰变速度显著减慢，半衰期从7小时增加到5.9小时（Triptolide），变得与无m⁶A对照报告mRNA的6小时半衰期相似。3'UTR m⁶A报告mRNA在STM2457处理后显示出稳定性增加，这与之前观察到的m⁶A在3'UTR的稳定作用一致。这些实验有力地证明，m⁶A在编码序列（CDS）中的存在是导致mRNA快速衰变的关键因素。翻译机器的“秘密”：mRNA衰变与核糖体的速度之舞为什么m⁶A在CDS会加速mRNA衰变呢？研究人员推测，这可能与mRNA的翻译过程紧密相关。核糖体是负责将mRNA序列翻译成蛋白质的“机器”，它们沿着CDS前进。如果CDS上的m⁶A影响了核糖体的运动速度，这或许会引发下游的衰变机制。为了验证翻译是否是m⁶A介导的mRNA衰变所必需的，研究人员使用了翻译抑制剂（如cycloheximide和emetine）处理了表达报告基因的HEK293T细胞。结果显示：无论是使用cycloheximide还是emetine，含有CDS m⁶A的报告mRNA的衰变速度都显著减慢，其稳定性大大提高。这强烈支持CDS m⁶A介导的衰变是翻译依赖性的。其他报告mRNA（无m⁶A或3'UTR m⁶A）的稳定性也有所提高，但效果不如CDS m⁶A报告mRNA那样显著和一致。随后，研究人员将目光转向了内源性（细胞自身）的m⁶A靶mRNA。他们分析了在emetine处理的小鼠胚胎干细胞中，内源性mRNAs的衰变速率。结果发现：与未处理的细胞相比，在emetine处理的细胞中，CDS区域含有m⁶A的mRNA的稳定性提高最多，其稳定性与不含m⁶A的mRNA相当。进一步对人HEK293T细胞的数据分析也发现，mRNA的m⁶A水平（特别是CDS中的m⁶A）与其在emetine处理后的稳定性高度相关，相关系数平方（R²）约为0.66，显示出很强的线性关系。虽然单个mRNA的稳定性变化可能不大，但这种关联在转录组水平上普遍存在，超过20%的基因表现出超过20%的稳定性提高。这些结果表明，m⁶A介导的mRNA衰变严重依赖于mRNA的翻译过程。这提出了一个重要的假说：CDS中的m⁶A可能通过影响核糖体的翻译速度来调控mRNA的衰变。m⁶A如何“绊倒”核糖体：解码效率的微调如果翻译是关键，那么m⁶A具体是如何影响核糖体的呢？一种可能性是，m⁶A修饰的密码子在核糖体翻译过程中被“低效”解码，导致核糖体速度减慢，甚至“暂停”。我们知道，低效的密码子（Non-optimal codons）会减慢翻译速度，并且与mRNA半衰期缩短有关。早期体外实验也显示，m⁶A可以干扰细菌核糖体对tRNA的识别。为了在活细胞中验证这一假说，研究人员结合了m⁶A高分辨率图谱和核糖体分析技术（Ribosome Profiling）。核糖体分析可以捕捉mRNA上被核糖体保护的片段，从而揭示核糖体在mRNA上的位置和密度。核糖体停留在某个密码子上的时间越长，该密码子的A位点（Aminoacyl-tRNA binding site）的覆盖度就越高，这通常意味着该密码子正在被低效解码。研究人员首先在HEK293T细胞中鉴定了被m⁶A修饰的密码子，并进行了核糖体分析。为了排除不同mRNA之间密码子使用频率差异带来的偏差，他们采取了严格的对照策略：对于每一个m⁶A修饰的密码子，都找到了同一mRNA中最近的、未被m⁶A修饰的同类型密码子进行比较。比较结果显示：与未被修饰的同类型密码子相比，m⁶A修饰的密码子在核糖体A位点的覆盖度显著更高，表明这些密码子在活细胞中确实被低效解码了。这种低效解码效应并非由m⁶A结合蛋白引起，通过分析核糖体在m⁶A位点附近的阅读框偏移，研究人员确认核糖体是停留在m⁶A所在的密码子上，而不是在其他位置，这符合解码效率降低的模式。为了进一步确认这种低效解码是m⁶A本身造成的，研究人员使用了METTL3抑制剂STM2457处理HEK293T细胞，抑制m⁶A的形成，并再次进行核糖体分析。结果令人惊叹：在STM2457处理后，原本被m⁶A修饰的密码子在核糖体A位点的覆盖度显著降低，回到了未修饰密码子的基线水平。此外，通过计算单个密码子的m⁶A化学计量度（即该密码子被m⁶A修饰的比例），研究人员发现在未处理的细胞中，m⁶A化学计量度与密码子A位点覆盖度之间存在强烈的正相关关系（R²约为0.66）。而在STM2457处理的细胞中，这种相关性几乎完全消失（R²小于0.01）。这些数据有力地证明，m⁶A修饰确实会降低哺乳动物核糖体对密码子的解码效率，导致核糖体在含有m⁶A的密码子处减速。“密码”不是铁板一块：m⁶A对不同密码子的区别对待m⁶A的识别基序通常是DRACH序列，它可以存在于九种不同的有义密码子（Sense Codons）中。研究人员进一步探究了这九种可被甲基化的密码子是否受到m⁶A的同等影响。他们分析了这些密码子在被m⁶A修饰后的A位点覆盖度。结果发现：在这九种密码子中，有八种在被m⁶A修饰后，其A位点覆盖度都有所增加，表明普遍存在低效解码现象。然而，不同密码子受到的影响程度差异巨大。例如，GGA密码子即使被甲基化，其A位点覆盖度变化很小；而GAA密码子即使未甲基化时覆盖度已较高，被m⁶A修饰后覆盖度进一步显著增加。这种差异是为什么呢？研究人员推测这可能与密码子-反密码子（Codon-Anticodon）相互作用的强度有关。GGA密码子与tRNA的反密码子通过沃森-克里克（Watson-Crick）碱基配对形成三个氢键，是一种固有强相互作用的密码子。而GAA密码子形成一个G-C碱基对，相互作用强度中等。看起来，m⁶A对密码子的影响程度，与其固有的密码子-反密码子相互作用强度有关，对于相互作用中等强度的密码子，m⁶A的“减速”效应更为明显。在STM2457处理后，这些密码子（特别是那些对m⁶A敏感的）的A位点覆盖度增加效应几乎完全逆转，再次确认这是m⁶A本身的作用。因此，m⁶A对不同密码子的解码效率影响是存在差异的，这种差异性取决于密码子-反密码子相互作用的强度。tRNA的“救援”：mcm⁵s²U如何解除m⁶A的“减速”魔咒？我们知道，tRNA上的化学修饰会影响其对mRNA密码子的解码效率。研究人员注意到，m⁶A位于密码子的第三位（即“摆动”位置，Wobble Position）时，引起的核糖体暂停效应比m⁶A位于前两位时更强。而沃森-克里克碱基配对规律允许反密码子的第三位（U34）与密码子的第三位（“摆动”碱基）进行非沃森-克里克配对。恰好，某些tRNA在U34位点含有修饰“5-甲氧基羰基甲基-2-硫代尿苷”（5-methoxycarbonylmethyl-2-thiouridine, 简称 mcm⁵s²U）。mcm⁵s²U修饰已知可以提高解码效率。这让研究人员产生了一个大胆的猜想：tRNA上的 mcm⁵s²U修饰，是否能够“救援”或缓解m⁶A修饰密码子的低效解码？为了验证这一猜想，研究人员构建了敲除ELP1或CTU2基因的HEK293T细胞系。ELP1和CTU2是mcm⁵s²U生物合成途径中的关键酶。敲除这些基因会导致tRNA缺乏mcm⁵s²U修饰。他们确认了敲除细胞系中tRNA缺乏mcm⁵s²U修饰，并再次进行了核糖体分析。他们特别关注了那些既能被m⁶A修饰，又被含有mcm⁵s²U的tRNA解码的密码子，例如AAA、AGA和GAA。对这些密码子在野生型（WT）细胞以及ELP1 KO和CTU2 KO细胞中的A位点覆盖度进行分析后发现：在缺乏mcm⁵s²U修饰的ELP1 KO和CTU2 KO细胞中，m⁶A化学计量度与这些密码子的A位点覆盖度之间的相关性显著增强。特别是对于AGA密码子，在野生型细胞中m⁶A对其影响不大，但在缺乏mcm⁵s²U的细胞中，m⁶A导致了强烈的核糖体暂停。这表明AGA密码子对mcm⁵s²U的缺乏特别敏感。这种现象在STM2457处理的细胞中被逆转，再次确认这是m⁶A与mcm⁵s²U相互作用的结果。这些结果表明，m⁶A和mcm⁵s²U这两种在不同RNA分子上的修饰，在翻译核糖体的A位点上存在功能性相互作用，mcm⁵s²U能够缓解m⁶A对密码子解码效率的降低作用。低效解码往往会导致核糖体“碰撞”（Ribosome Collisions），即一个核糖体在前面慢速或暂停时，后面的核糖体赶上来发生碰撞。核糖体碰撞被认为是激活mRNA衰变机制（如无停顿衰变No-Go Decay）的信号。研究人员也检测了在不同细胞系中m⁶A修饰密码子处的核糖体碰撞情况：在野生型细胞中，AGA和GAA等对m⁶A敏感的密码子处检测到了核糖体碰撞。这种碰撞在STM2457处理后减少，确认是由m⁶A引起的。更重要的是，在缺乏mcm⁵s²U的细胞中，AGA和GAA密码子处的核糖体碰撞显著增加。这些数据绘制出了一幅清晰的图景：m⁶A修饰导致核糖体减速，特别是当tRNA缺乏mcm⁵s²U“救援”时，减速更加严重，从而引发核糖体碰撞。这些局部的核糖体碰撞可能就是生理性的mRNA衰变信号。双重调控的“管家”：mcm⁵s²U/m⁶A系统如何管理重要mRNA的命运既然mcm⁵s²U能够对抗m⁶A引起的低效解码，那么它是否也能影响m⁶A介导的mRNA衰变呢？研究人员回到了报告基因实验。他们构建了一个报告基因，其CDS中的DRACH位点包含一个AGA密码子。如前所述，AGA密码子的解码需要完整的mcm⁵s²U修饰，且对mcm⁵s²U缺乏非常敏感。将这个含有AGA密码子的报告基因转染到野生型、ELP1 KO和CTU2 KO细胞中后，研究人员检测了报告mRNA的衰变速率：在ELP1 KO和CTU2 KO细胞中，报告mRNA的半衰期都比野生型细胞中缩短了，衰变速度加快。这种加速衰变是由m⁶A驱动的，因为STM2457处理可以稳定报告mRNA。这表明，缺乏mcm⁵s²U确实会加速m⁶A修饰mRNA的衰变。为了在全转录组水平上验证这一发现，研究人员使用了SLAM-seq技术测量了mcm⁵s²U缺陷细胞中细胞内源性mRNAs的衰变速率。SLAM-seq可以通过标记新合成的RNA来区分新旧mRNA，从而更精确地测量衰变速率。结果显示，在ELP1 KO和CTU2 KO细胞中，m⁶A修饰的mRNA的衰变确实加速了。这证明mcm⁵s²U对m⁶A介导的内源性mRNA衰变具有抑制或缓解作用。缺乏mcm⁵s²U会增强m⁶A的“破坏力”。这两种RNA修饰之间的相互作用，构成了一个全新的mRNA衰变调控机制。研究人员称之为“泛表观转录组学”（Pan-epitranscriptomic）调控系统。这个系统就像一个“管家”，协同管理着细胞内功能相关的mRNA“调控子”（Regulons）的命运。那么，这个“管家”系统具体调控哪些重要的mRNA呢？研究人员分析了受mcm⁵s²U/m⁶A系统调控的mRNA在癌细胞标志性通路（Cancer Hallmark Pathways）中的富集情况。结果揭示了一个显著的差异：负责细胞“内务管理”（Housekeeping）功能的代谢通路相关的mRNAs通常稳定，且CDS中的m⁶A含量较低。然而，编码信号通路关键组分的mRNAs则含有高水平的m⁶A，且衰变速度快。这些富含m⁶A、快速衰变的信号通路mRNAs在emetine处理后稳定性显著提高，再次确认其衰变是翻译依赖的。更重要的是，这些高度修饰、不稳定的信号通路mRNAs在缺乏mcm⁵s²U的细胞中衰变速度进一步加快。这意味着，m⁶A通过耦合翻译与快速衰变，来精确控制关键信号通路的表达。而mcm⁵s²U则像一个“许可”（Licensing）机制，通过缓解m⁶A的负面影响，确保这些重要信号通路mRNA能够获得更持续的表达，不至于过快被降解。这个mcm⁵s²U/m⁶A平衡系统，实际上是在微调这些紧密调控信号通路的mRNA的“寿命”。当RNA修饰失衡，疾病“趁虚而入”：mcm⁵s²U/m⁶A与癌症mcm⁵s²U/m⁶A系统调控着信号通路mRNA的命运，而信号通路的异常是癌症的标志。早期研究已经表明，m⁶A促进多能性因子mRNA衰变，帮助干细胞分化；而mcm⁵s²U则支持多能性因子表达，维持干细胞状态。持续表达多能性基因和致癌信号通路与肿瘤干性（Tumor Stemness）密切相关。这些都暗示mcm⁵s²U/m⁶A系统可能在癌症中发挥作用。研究人员分析了正常人体组织中mcm⁵s²U和m⁶A生物合成相关基因的表达水平，发现mcm⁵s²U生物合成基因相对于m⁶A生物合成基因的表达比例与组织的干性程度相关。更有趣的是，对TCGA（癌症基因组图谱）泛癌数据集的分析显示：与正常组织相比，多种肿瘤样本中都观察到mcm⁵s²U与m⁶A生物合成相关基因表达比例的失衡，具体表现为mcm⁵s²U相关基因表达相对于m⁶A相关基因升高。这种mcm⁵s²U/m⁶A比例的失衡（偏向mcm⁵s²U）与肿瘤的侵袭性增加和预后不良有关。这表明，肿瘤的发生和发展可能与mcm⁵s²U/m⁶A“管家”系统的失衡有关。为了进一步评估mcm⁵s²U/m⁶A系统作为癌症生物标志物的潜力，研究人员在METABRIC乳腺癌患者队列中，计算了mcm⁵s²U和m⁶A生物合成相关基因的表达水平对患者总生存期（Overall Survival）的单变量Cox比例风险模型。结果惊人地一致：mcm⁵s²U相关因子与患者风险增加相关（风险比>1，例如，mcm⁵s²U硫化相关因子URM1、MOCS3、CTU1、CTU2的风险比分别为1.019、1.011、1.008、1.005，均大于1），这意味着这些基因的高表达预示着较差的预后。而m⁶A相关因子（如METTL3、METTL14、WTAP等）与患者风险降低相关（风险比<1，例如，METTL3、METTL14、WTAP的风险比分别为0.986、0.989、0.992，均小于1），意味着这些基因的高表达与较好的预后相关。这种与两者分子功能相反方向的关联，在独立的SCAN-B乳腺癌患者队列中也得到了验证，再次强调了mcm⁵s²U/m⁶A系统失衡与乳腺癌患者预后不良之间的联系。研究人员基于METABRIC队列的系数，构建了一个“泛表观转录组学基因表达评分”（Pan-epitranscriptomic Gene Expression Signature），用于预测患者预后。结果显示：该评分能够显著区分不同预后风险的患者群体。评分较高的患者组（代表mcm⁵s²U相关基因表达相对较高）与较差的生存率显著相关（Log-rank检验p值小于0.0001）。在不同的乳腺癌亚型中，这个评分在更具侵袭性的亚型（如Basal亚型）中显著升高。这表明，mcm⁵s²U/m⁶A平衡系统可能在多种人类癌症中发挥作用，并有望作为一个新的泛癌生物标志物，帮助评估肿瘤的侵袭性和患者预后。癌症中观察到的密码子偏好性（Codon Bias）变化，或许并非直接通过改变蛋白质合成速度起作用，而是通过调控mcm⁵s²U/m⁶A系统来影响mRNA的周转。这项开创性的研究揭示了一个全新的基因表达调控机制：mRNA上的m⁶A修饰和tRNA上的mcm⁵s²U修饰并非各自为营，它们在翻译核糖体上“相遇”，协同作用，精细地调控着细胞内重要mRNA的命运。m⁶A像是一个“减速带”，让核糖体在CDS中停顿；mcm⁵s²U则像一个“助推器”，帮助tRNA更好地解码m⁶A修饰的密码子，缓解这种停顿。两者的平衡，决定了mRNA是快速衰变（m⁶A占优，特别是在mcm⁵s²U不足时）还是相对稳定（mcm⁵s²U有效“救援”）。这个“泛表观转录组学”调控系统，尤其对那些编码关键信号通路组分的快速衰变mRNA至关重要，确保了这些通路能够在需要时被激活，又能在完成任务后迅速“关闭”，维持细胞的动态平衡。当mcm⁵s²U/m⁶A的平衡被打破，偏向mcm⁵s²U时，重要信号通路mRNA的寿命延长，可能导致信号通路过度激活，推动肿瘤的发生和发展，预示着更具侵袭性的疾病和不良预后。这项发现不仅加深了我们对RNA修饰复杂性的理解，提供了一个解释m⁶A如何与翻译偶联调控衰变的新模型，也为癌症诊断和治疗提供了新的视角。未来，深入研究这个mcm⁵s²U/m⁶A系统如何精确识别靶标mRNA、如何与其他RNA结合蛋白（如YTHDF家族蛋白）协作或并行工作，以及如何利用这一系统失衡的特性进行干预，无疑是令人兴奋的研究方向。RNA的世界远比我们想象的更加精彩和复杂！参考文献https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00415-5声明：本文仅用于分享，不代表平台立场，如涉及版权等问题，请尽快联系我们，我们第一时间更正，谢谢！往期热文：Cell | 颠覆认知！不是被动扩散，CD36介导内吞才是许多“大块头”药物入胞的秘密通道Nature Methods | mScarlet3-H：红色荧光蛋白的新一代王者！Nature Methods | 告别“平面时代”！光学显微镜如何带你看清3D细胞世界的秘密？Nature | 帕金森病新曙光！iPS细胞人体试验结果揭晓，安全有效性初显！Cell | 实时见证“基因之吻”：Oligo-LiveFISH高精度追踪增强子-启动子动态互作Nature 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撰文丨王聪编辑丨王多鱼排版丨水成文致癌突变在正常人体组织中普遍存在，人体内有着数万亿个细胞，致癌突变在这些正常细胞中突变存在，然而，这些致癌突变通常并不会引起癌症，这也导致了癌症实际上并不常见。同样，在小鼠嵌合体中，携带致癌突变的细胞能为成年组织提供正常细胞，而不会引发癌症。那些通过正常发育而避开癌症的细胞谱系与少数最终罹患癌症的细胞谱系有何不同，目前尚不清楚。2025 年 4 月 30 日，四川大学华西医院陈大年教授作为第一作者，联合多伦多大学西奈山医院 Rod Bremner 教授团队在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Cell cycle duration determines oncogenic transformation capacity 的研究论文。该研究发现，细胞分裂周期在易患癌的细胞类型中更快，证实了细胞周期快是新发现的癌症易感性预测指标。肿瘤具有典型的癌症特征；因此，研究团队寻找了区分易患癌症的细胞谱系和抗性细胞谱系的特征。在这项最新研究中，研究团队发现，总细胞周期持续时间（Tc）可预测多种肿瘤类型的转化易感性。易患癌症的 Rb 和 p107 缺陷的视网膜（Rb 又称 Rb1， p107 又称 Rbl1）在细胞凋亡、衰老、免疫监视、血管生成、DNA 修复、极性和增殖等方面存在缺陷。干扰 SKP2-p27-CDK2/CDK1 轴能够阻断癌症，且不影响这些特征。因此，癌症的形成不仅仅取决于其标志性特征的存在。值得注意的是，研究团队测试的每一个肿瘤抑制突变都增加了 Tc，而视网膜母细胞瘤细胞起源细胞的 Tc 是耐药谱系的一半。Tc 还区分了 Rb-/- 垂体癌的起源细胞。在肺部，Rb 和 p53 的缺失会将神经内分泌细胞转化，而 KrasG12D 或 BrafV600E 突变则会将肺泡Ⅱ型细胞转化。最短的 Tc 始终能确定细胞起源，无论突变发生的时间如何。因此，相对 Tc 是一个标志，它在多种情况下区分了易患癌和抗癌的细胞谱系，解释了突变细胞如何在不引发细胞凋亡、衰老或免疫监视的情况下逃脱转化。总的来说，该研究发现了易患癌细胞的共同特征——它们的细胞分裂周期比抗肿瘤细胞更快。Nature 期刊同期配发了题为：The cell-division cycle is faster in cell types prone to forming cancer 的新闻与评论文章，该文章指出，易患癌的细胞相比抗癌细胞的分裂周期更快，细胞周期快可作为一种癌症易感性预测的新指标。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08935-x设置星标，不错过精彩推文开放转载欢迎转发到朋友圈和微信群 微信加群 为促进前沿研究的传播和交流，我们组建了多个专业交流群，长按下方二维码，即可添加小编微信进群，由于申请人数较多，添加微信时请备注：学校/专业/姓名，如果是PI/教授，还请注明。点在看，传递你的品味

最近，由中国药科大学药学院尤启东教授和王磊教授课题组，以及海军军医大学基础医学院卢小玲教授，合作在知名学术期刊The Innovation（IF: 33.2）上发表了题为“Global first-in-class drugs approved in 2023-2024: Breakthroughs and insights” 的综述文章，阐述了2023-2024年间全球首创性小分子药物的突破与进展。本期公众号对该文进行了整理，供业内同行参考。首创新药（First-in-class, FIC）被视为新药研发的主要驱动力，具有创新靶点与作用机制。FIC药物在新药中的占比为学术界和制药研究提供了基础性指导。从全球视野来看，2023至2024年间共有81款FIC药物获批。其中小分子药物占比更高（51.9%），体现了新化学实体的发现成果；而以抗体类似物为主的大分子药物（48.1%）则随着新型生物技术的涌现呈现增长趋势。就适应症分布而言，肿瘤领域仍居首位（22.0%），共有18款FIC疗法获批，反映出该领域迫切的临床需求。在基于作用机制的创新方面，以各类酶为靶点的FIC药物最为常见（32.1%），共涉及26个新靶点发现。本综述将系统阐述2023-2024年间获批FIC药物的表现与特征，为全球新药研发提供突破性进展与战略洞见。引言药物研发领域的核心关注点在于首创新药（First-in-Class, FIC）的获批。美国食品药品监督管理局（FDA）将FIC药物定义为：通过作用于全新靶点与机制、具有区别于现有疗法作用机制的新获批药物，或针对未满足临床需求提供首次治疗选择的药物[1]。成功的FIC药物往往具有革命性意义，不仅能带来丰厚经济回报，更能为药物研发开辟新方向[2,3]。2024年获批的靶向claudin 18异构体2的单克隆抗体zolbetuximab-clzb（Vyloy）即属此类FIC药物[4,5]。该药物的获批同时验证了claudin 18.2靶向治疗的可行性，推动了针对该靶点的双特异性抗体、抗体偶联药物（ADC）等疗法的研发[6]。FIC药物的研发具有挑战性高、周期长、资源密集及风险大等特点[7,8]。通常这类药物需作用于新型候选靶点，并通过合理的药物分子设计实现对特定疾病的治疗作用，这使得新靶点的发现与验证至关重要[9]。该研发过程通常由临床数据或生物学研究驱动[10]，其中新靶点的发现是FIC药物研发的限速步骤[11]。值得注意的是，FIC药物的靶点验证贯穿整个药物开发流程——从早期实验室研究阶段到上市后应用，持续评估药物的安全性、有效性以及新靶点与疾病的关联性[12]。另一大挑战在于针对新靶点的候选药物设计，该过程至少涉及发现、优化与验证三个阶段，往往耗时数年[13]。理解分子、靶点与疾病间的相互作用关系是开发FIC药物的关键。因此，既往报道的FIC药物案例对指导未来药物设计具有重要参考价值。2023至2024年间，上市药物数量取得显著进展，反映出对生物机制与疾病发病机理的认知持续深化。本研究汇总了中国国家药品监督管理局（NMPA）、美国食品药品监督管理局（FDA）、日本医药品医疗器械综合机构（PMDA）及欧盟欧洲药品管理局（EMA）四大官方药监机构的新药审批数据。基于FDA对创新药物的界定标准[14]，我们从获批药物中筛选出首次在特定治疗领域获批的新分子实体（novel drugs）。统计显示，2023年1月至2024年10月期间共有1,035种药物上市，其中337种创新药物获得四大机构批准。在这337种创新药物中，81种首创新药（FIC）因其创新作用机制或新靶标而尤为突出。本综述重点分析了FIC药物（包括小分子FIC药物与大分子FIC药物）及其适应症与疾病靶点，列举了具有重大创新价值与临床意义的代表性FIC药物并阐释其作用机制与适应症。此外，我们还探讨了FIC药物研发趋势，并为未来FIC药物设计提出了建议。FIC药物研发推动新药获批鉴于FIC新药具有新颖的作用机制或靶点，其功能属性对于确立其在该类药物中的开创性地位和领先优势至关重要[15]。因此，通过对FIC靶点与机制的持续医学研发，有望开发出疗效更优的创新药物[7]。近年来，未满足的临床需求与个性化用药期待共同推动了对更高疗效及安全性的FIC药物研究[1]。从2023至2024年全球药物获批情况来看（图1），创新药物的地域分布呈现差异化特征。据我们统计，2023年1月至2024年10月期间共有1,035种新药获批，其中426种为创新药物。由于部分创新药物在多地获批，实际创新药物数量为337种，包含81种FIC药物（占比24.0%）（图1A；表1）[3,16,17]。  在美国，根据《2023年新药治疗审批报告》（Novel Drug Approvals for 2023 | FDA）、《2024年新药治疗审批报告》以及《2023年首仿药审批报告》（2023 First Generic Drug Approvals | FDA）的数据，美国食品药品监督管理局（FDA）全年共批准315个药物，其中创新药117个（占比37.1%），改良药/仿制药/生物类似药198个（占比62.9%）。在117个创新药中[18]，93个由FDA药品评价与研究中心（CDER）批准，生物制品评价与研究中心（CBER）另批准24个创新治疗产品。其中包含51个首创新药（FIC）（图1B）。117个创新药与51个FIC药物的获批彰显了2023-2024年美国医药产业的重大成就。中国国家药品监督管理局（NMPA）同期批准352个药物，包含151个创新药（42.9%）、53个首仿药（15.1%）及148个改良药（42.0%）[16]，其中22个为FIC药物（图1B）。基于审批数量提升与质量优化的双重突破，中国医药产业在2023-2024年取得显著进展。日本医药品医疗器械综合机构（PMDA）共批准223个药物，包括78个创新药（35.0%，含16个FIC药物）、142个改良药（63.7%）及3个生物类似药（1.3%）（图1B），其中近半数（49.8%）为采用新剂量的药物。欧盟药品管理局（EMA）批准的创新药数量（80个，含19个FIC药物，占比55.2%；图1B）显著超过仿制药/混合药/其他类型药物（65个，44.8%）。图1. 全球批准的新药、首创新药与其他药物的数量及占比情况。（A）新药、首创新药与改良型/混合型/仿制药/生物类似药的总体概况。由于部分新药在多个地区获批，实际新药数量为337个而非426个。（B）新药与改良型/混合型/仿制药/生物类似药的数量及占比，以及首创新药数量。中国将获批药物分为新药、改良型药物和首仿药物；美国分为新药、首仿药物、生物类似药和改良型药物；日本主要分为新药、生物类似药和改良型药物；欧盟则分为新药、新适应症药物、仿制药、生物类似药、混合型药物和其他药物。绿色、蓝色、青色和橙色分别对应中国、美国、日本和欧盟批准的药物。表1. 2023年1月~2024年10月期间全球获批的FIC新药↓扫码加入药通社交流群 ↓原始创新研究推动小分子首创新药的发展低分子量的小分子药物在靶点亲和力与选择性[20]、药代动力学特性[21]以及患者用药依从性[21]等方面具有独特优势[19]。根据来源差异，小分子药物可分为合成小分子药物、天然产物/衍生物、内源性物质/衍生物、核苷/氨基酸/葡萄糖衍生物等类别。2023至2024年间，共有173种新型小分子药物获批上市，其中42种首创新药（FIC）属于小分子药物。图3展示了这42种FIC小分子药物的化学结构。无论是新型小分子药物还是FIC药物，人工设计合成的合成小分子药物均占据最大比例（76.4%）。天然产物（6.3%）与内源性物质（8.6%）同样是FIC药物研发的重要来源，部分生物大分子的小分子单体（8.6%）则推动了包括葡萄糖、氨基酸及核苷衍生物在内的两类FIC小分子药物的开发（图2）。统计数据显示，多数药物是通过理性药物设计与分子筛选技术发现的。图2. 新型小分子药物与首创新分子药物的比例及分类。环形图展示了新型小分子药物的比例与分类，不同半径的饼图则呈现首创新分子药物的比例与分类。小分子药物主要包括合成小分子药物、内源性物质/衍生物、核苷/氨基酸/葡萄糖衍生物以及天然产物/衍生物。在42种首创新分子实体（FIC）小分子药物中（图3），吲哚类药物iptacopan（Fabhalta）是一种FIC补体因子B抑制剂[22]，也是首个获批用于治疗阵发性睡眠性血红蛋白尿症（PNH）成人口服单药疗法[23]。针对PNH的治疗，C5抑制剂（如eculizumab单抗和ravulizumab单抗）虽代表先进治疗策略，但受限于患者对eculizumab单抗的不完全应答——这源于骨髓红系造血反应不足、残留血管内溶血及反复发作的血管外溶血（EVH）[24]。作为近端补体通路抑制剂，iptacopan在C3b介导的血管内溶血和终末补体通路介导的EVH中均展现出显著疗效[25]。相较于既往静脉注射的eculizumab单抗/ravulizumab单抗或皮下注射的pegcetacoplan，该药物突破了PNH患者持续性溶血性贫血的治疗困境，提供了口服给药选择[22]；其治疗成本亦低于部分抗C5治疗方案[25]，有效减轻患者经济负担。2024年获批的FIC因子D抑制剂danicopan（Voydeya）与iptacopan适应症相同，需特别指出的是，因子D位于iptacopan作用靶点因子B的上游[26]。不同于iptacopan，danicopan作为氨基吡啶衍生物[27]，经FDA批准用于PNH成人患者EVH的C5靶向抗体附加治疗。与C5靶向抗体单药治疗相比，danicopan联合C5靶向抗体可有效控制EVH，并拓宽补体通路的治疗靶点覆盖范围[28,29]。图3. 42种FIC小分子药物的化学结构杂环化合物futibatinib（Lytgobi）是一种首创性FIC共价成纤维细胞生长因子受体（FGFR）激酶抑制剂[30,31]，由日本医药品医疗器械综合机构（PMDA）批准用于治疗癌症化疗后进展的不可切除性FGFR2融合基因阳性胆道癌。FGFR信号通路与细胞增殖、凋亡、迁移及分化密切相关，抑制该通路已成为癌症治疗的有效策略[32]。该药物作为首个被发现可不可逆结合FGFR1-4的共价FGFR抑制剂[32]，已针对多种癌症类型进入临床开发阶段[33]。值得注意的是，尽管目前有多种可逆性FGFR抑制剂处于研究阶段，但均已观察到获得性耐药现象[33-35]。Futibatinib凭借其共价不可逆抑制机制及较低的获得性耐药易感性，于2023年脱颖而出获批上市[33]。除对胆道癌的疗效外，该药物还对具有10种不同类型FGFR1-4异常的7种其他肿瘤类型显示治疗作用[33]，因此有望拓展至更多疾病的治疗领域。在源自天然产物、内源性物质或某些生物大分子小单体的FIC小分子药物中，桦木三萜（Filsuvez）[36]——其活性成分属于天然产物[37]——已获FDA批准用于治疗6个月及以上儿童及成人患者的营养不良型和大疱性交界性表皮松解症（EB）相关创面。FDA还批准了一线治疗药物palovarotene（Sohonos）[38]，这是一种二苯乙烯类化合物[39]，用于治疗进行性骨化性纤维发育不良（FOP）的成人和儿童患者（女性≥8岁，男性≥10岁），以降低新发异位骨化体积。FOP的发病机制涉及激活素A受体I型（ACVR1）/激活素样激酶2（ALK2）基因的功能获得性突变[40]。激活素A与突变型ACVR1结合后，可激活下游SMAD家族成员1/5/8（SMAD1/5/8）信号通路，进而诱发软骨形成[41,42]。该药物通过靶向视黄酸受体γ有效阻断软骨形成过程，从而抑制异位骨化[42]。但需注意其具有明确的胎儿致畸性，并可能影响儿童生长发育[42]。FDA批准的首个Rett综合征[43]治疗药物trofinetide（Daybue）[44]是一种脑内源性三肽类似物（甘氨酰-脯氨酰-谷氨酸衍生物）。FIC药物牛磺罗定与肝素复方制剂（Defencath）[45]同样获得FDA批准，其中活性成分牛磺罗定是氨基酸牛磺酸的衍生物，作为广谱抗菌剂可通过破坏微生物细胞壁完整性[46]及抑制其与哺乳动物细胞粘附[47,48]，用于治疗导管相关血流感染。Imetelstat（Rytelo）作为FDA批准的首个且唯一寡核苷酸端粒酶抑制剂[49]，其13聚体核苷酸序列能与人端粒酶RNA组分互补结合，通过竞争性抑制导致端粒逐渐缩短并引发细胞死亡[50]。该药物适用于低危至中危-1型骨髓增生异常综合征（MDS），其III期临床试验证实可诱导持续的红细胞输注独立性（RBC-TI），这一机制优势确立了该药物的治疗价值[51]。总体而言，2023至2024年间获批的81种首创新药（FIC）中，有42种（51.9%）为小分子首创新药。具有悠久研发历史和成熟用药经验的小分子药物，仍是推动首创新药研发的重要动力。除对发病机制的深入研究与观察外，小分子药物开发来源正日趋多元化，为首创新药研发持续注入创新活力。抗体药物已成为FIC药物领域的新生力量根据美国食品药品监督管理局（FDA）的定义，生物制品通常是用于诊断、预防、治疗及治愈疾病的大型复杂分子[52]。近年来，各类副作用较少[53]的大分子药物发展迅猛，包括抗体、酶替代疗法、激素疗法、核酸疗法和疫苗等，这些药物在多种重大疾病治疗中发挥着关键作用：例如疫苗应用于传染性疾病，酶替代疗法或激素疗法用于治疗酶缺乏或激素缺乏相关疾病，其作用机制与小分子药物存在显著差异。在新型大分子药物中，抗体/抗体偶联药物（ADC）类别占比最高（40.0%），在39种FIC大分子药物中，有16种属于抗体或ADC类药物（图4）。抗体药物可表现为单克隆抗体、双特异性抗体及抗体偶联药物等多种形式[54]。此外，另有23种首创新药归属于其他大分子药物类别，包括多肽类、酶类、疫苗类及核酸类疗法（图4）。图4. FIC大分子药物的比例及分类  新型大分子药物的比例分类及首创大分子药物的数量与类别分布。新型大分子药物主要分为抗体/抗体偶联药物（ADC）、疫苗、核酸疗法、酶制剂、细胞疗法、多肽类、因子类、激素类、细胞因子、干扰素及其他类别。 在16种首创新药（FIC）抗体药物中，经欧洲药品管理局（EMA）和美国食品药品监督管理局（FDA）批准的塔奎妥单抗（Talvey）是一种靶向G蛋白偶联受体C类5组成员D（GPRC5D）与T细胞表面免疫调节膜蛋白CD3的双特异性抗体，用于治疗复发/难治性多发性骨髓瘤（MM）[56,57]。该药物与首个双特异性抗体teclistamab展现出相似的疗效特征和持续应答时间[58]，同时拓展了T细胞募集双抗的已验证靶点清单[59]。人源化免疫球蛋白（Ig）G4单抗pozelimab是FDA批准用于治疗CHAPLE疾病的首创新药[60]。该疾病由补体调节蛋白CD55的基因缺失引起。在此批准前，超说明书使用依库珠单抗可改善该疾病症状，但对医疗基础设施薄弱和资源受限地区的患者而言，每两周静脉输注该药物存在显著挑战[61]。靶向补体蛋白C5的pozelimab是目前该疾病患者唯一获批的皮下注射制剂[61,62]。首个靶向claudin 18.2的单克隆抗体zolbetuximab-clzb（Vyloy）于2024年获得美国FDA批准上市。该药物联合含氟尿嘧啶和铂类化疗方案，适用于治疗CLDN18.2阳性、人表皮生长因子受体2（HER2）阴性、局部晚期不可切除或转移性胃或胃食管结合部（GEJ）腺癌成人患者的一线治疗。Claudin 18.2是CLDN18基因编码的两种亚型中的第二种亚型。与大多数作用于细胞膜表面靶点的靶向治疗药物不同，claudin 18.2是一种紧密连接蛋白，通常表达于非恶性胃上皮细胞的细胞旁间隙[6,63]。该药物的获批不仅拓展了肿瘤治疗策略的范畴，更激励研究者探索更多潜在治疗靶点[6]。在其他23种大分子FIC药物中，江苏豪森药业研发的合成肽类药物pegmolesatide（Saint Luolai）[17]适用于两类成人慢性肾脏病（CKD）贫血患者：未接受促红细胞生成刺激剂（ESA）治疗且未进行透析的患者，以及正在接受短效促红细胞生成素（EPO）治疗且进行透析的患者[64,65]。自模拟EPO的肽类药物培格司亭因致命性过敏反应撤市后[66,67]，特异性ESA培莫沙肽取得了重要进展。其优势包括采用不含防腐剂的单剂量西林瓶包装及皮下给药途径[68]。该药物为每月给药一次的长效制剂，与现有EPO受体激动剂阿法依泊汀相比，在疗效和安全性方面均显示非劣效性[68-70]。Velmanase alfa-tycv（Lamzede）是首个获批用于治疗α-甘露糖苷贮积症（AM）非中枢神经系统（CNS）表现的长期酶替代疗法[71]。AM是一种由甘露糖苷酶α类2B成员1（MAN2B1）基因突变引起的罕见遗传性内分泌代谢疾病[72]。造血干细胞移植曾是该病的治疗手段，但对部分患者疗效不稳定，且可能导致表达性语言障碍和听力缺陷[73]。Velmanase alfa-tycv酶替代疗法可降低血清寡糖水平，改善患者听力和生活质量，现被视为标准治疗方案[73]。Arexvy是首个针对60岁以上呼吸道合胞病毒（RSV）感染患者的疫苗，于2023年6月获欧洲EMA批准[74]。该疫苗对RSV感染引起的下呼吸道疾病（LRTD）老年患者具有临床获益。另一款RSV疫苗Abrysvo[75]于2023年8月获EMA批准，其独特之处在于成为首个用于孕妇群体以预防婴儿RSV感染的疫苗[76]。值得注意的是，这两款RSV疫苗亦在美国和日本获批，惠及更广泛患者群体。百健与Ionis合作开发的first-in-class基因疗法tofersen（Qalsody）于2023年获美国FDA加速批准，用于治疗超氧化物歧化酶1（SOD1）基因突变相关的肌萎缩侧索硬化症（SOD1-ALS）[77]。2024年，该药物相继获得中国NMPA和EMA对相同适应症的批准。约2%的成年患者携带导致罕见病的SOD1基因突变。78 Tofersen作为反义寡核苷酸（ASO）药物，可与突变SOD1 mRNA结合形成复合物，经RNase H酶识别并切割[78]，从而抑制该罕见病进展。这是首个针对SOD1-ALS的基因疗法[79]，为该疾病提供了有效治疗手段[80]。随着生物技术的进步，大分子药物的研究方法日趋完善，新型大分子药物正被越来越多的患者所接受。大分子药物在首创新药（FIC）研发中具有独特优势，例如疗效更佳、不良反应较少以及作用机制特殊。在39个FIC大分子药物中，抗体药物占据主导地位，其中16个为获批的FIC药物。其余23个FIC大分子药物属于其他类型，这也表明FIC大分子药物正持续呈现多元化发展趋势[81,82]。此外，根据美国FDA既往数据，2011-2014年、2015-2018年和2019-2022年期间获批的FIC抗体/抗体偶联药物（ADC）数量分别为7个、20个和17个[1]。2023年1月至2024年10月期间已有8个药物获批，这一数字达到2019-2022年总获批量的半数，并超过2011-2014年期间的总和。这些数据表明抗体/ADC药物已成为FIC药物研发的新生力量。我们相信大分子药物未来将为患者提供更有效、更安全的治疗选择。癌症是FIC药物的主要适应症我们随后对2023年和2024年获批新药的疾病分布进行了分析。值得注意的是，这些药物的适应症广泛分布于17个疾病领域，其中2023年和2024年排名前两位的疾病领域均为癌症/肿瘤（272种药物，占比25.8%）和神经系统疾病（152种药物，占比14.7%）（图5A）。首创新药（FIC）的获批情况与新药整体分布相似。癌症/肿瘤是FIC药物最常见的靶向疾病（18种药物），血液疾病位列第二（12种药物），传染病排名第三（9种药物）（图5B）。图5. 药物适应症（疾病靶点）分布情况  (A) 2023年与2024年获批新药及首创新药（FIC）在不同疾病领域的数量统计。 (B) 获批药物中针对癌症/肿瘤适应症的占比情况。若获批药物包含首创新药适应症，则以棕色标注。(C) 获批药物中针对各类神经系统疾病适应症的占比情况。若获批药物包含首创新药适应症，则以棕色标注。作为一种全球性的重大公共卫生问题[83-86]，癌症/肿瘤在所有疾病领域中占比最高[87-89]。在用于癌症/肿瘤治疗的所有药物中，针对肺癌（17.7%）、淋巴瘤（11.0%）和乳腺癌（10.6%）的治疗药物占据主导地位。首创新药（FIC）主要分布于乳腺癌、淋巴瘤、多发性骨髓瘤及肺癌等领域（图5B）。尽管某些癌症/肿瘤类型的获批药物数量少于肺癌、淋巴瘤或乳腺癌，但在神经胶质瘤、黑色素瘤和结直肠癌等疾病领域仍可见首创新药获批。这一现象可能预示着这些疾病正受到日益增长的关注。在癌症/肿瘤领域的药物中，γ-分泌酶抑制剂nirogacestat（Ogsiveo）作为首创新药获得美国FDA批准[90]，用于治疗硬纤维瘤。该疾病是一种具有高复发率的罕见病，在nirogacestat获批前长期依赖手术治疗[91]。临床研究显示，nirogacestat不仅疗效显著且不良反应轻微，为患者提供了有效的治疗选择[92]。死亡受体4/5（DR4/5）激动剂aponermin联合沙利度胺与地塞米松治疗方案，首次在全球范围内获得中国国家药品监督管理局的上市许可[93]。在多种癌症中，DR4/5通过肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）激活，进而诱导细胞凋亡[94]。该药物实质上是一种重组环状置换型人源TRAIL[93]，相较于天然TRAIL具有更高的稳定性与更强的抗肿瘤活性[93]。当前尽管已有数种药物获批，多发性骨髓瘤对多数患者仍属不可治愈疾病[95]。aponermin的获批不仅为该疾病治疗提供了新策略，更证实了靶向TRAIL信号通路的可行性[96]。2024年，非小细胞肺癌（NSCLC）治疗领域取得新突破。我国国家药品监督管理局（NMPA）批准了全球首创新型双特异性单克隆抗体ivonescimab上市，该药物同时靶向程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）与血管内皮生长因子（VEGF）-A，适用于治疗EGFR突变的局部晚期或转移性非鳞状NSCLC患者[97]。作为创新疗法，该药物在三期临床试验中联合化疗方案显著延长了无进展生存期，其疗效优势相较于PD-1抑制剂帕博利珠单抗亦得到验证[98,99]。该药物还能规避VEGF抑制剂与检查点抑制剂相关的部分不良反应[99]。获批药物的第二大疾病领域为神经系统疾病，其中主要适应症为注意力缺陷多动障碍（ADHD）（13.8%）、癫痫（11.2%）和阿尔茨海默病（AD）（9.9%）。首创新药（FIC）还分布于阿尔茨海默病（AD）、偏头痛、癫痫、硬化症等疾病领域（图5C）。该领域共有8个FIC药物获得上市许可（图5A）。偏头痛（4.6%）和杜氏肌营养不良症（2.6%）等神经系统疾病的获批药物相对较少，因此这些FIC药物可能推动相关疾病领域的新发展值得关注。在8个相关FIC药物中，omaveloxolone（Skyclarys）获得FDA批准上市，这被视为Friedreich共济失调（FA）治疗领域的重大里程碑，对罕见神经系统疾病领域具有突破性意义[100-102]。该药物是FDA批准的首个治疗罕见严重神经退行性疾病FA的疗法。该疾病由frataxin（FXN）基因内含子GAA重复序列扩增引起，导致frataxin蛋白水平降低及活性氧（ROS）产生[100]，进而损伤神经系统[103]。该药物通过作用于核因子E2相关因子2（NRF2）通路[100]，抑制泛素E3连接酶KEAP1（Kelch样ECH关联蛋白1）的激活——该蛋白调控NRF2的降解，从而促进新生成NRF2的积累，改善氧化应激和炎症应激，延缓疾病进展[104]。癫痫是一种因神经元活动异常导致患者反复发作的脑部疾病[105]，全球患者超过7000万人[106]。欧洲药品管理局批准Ztalmy（活性成分ganaxolone）作为孤儿药[107]，用于治疗2至17岁患有细胞周期蛋白依赖性激酶样5（CDKL5）缺乏症（CDD）患儿的癫痫发作[108]。该药物作为首创新药类固醇激素类似物，可产生神经活性A型γ-氨基丁酸（GABAA）受体变构调节作用[109,110]，其特点在于既无类固醇激素活性，又能同时结合突触和突触外GABAA受体[109]。这一机制特征使其相较于仅作用于突触GABAA受体的苯二氮䓬类等调节剂具有显著优势[111-112]。Ganaxolone敏感的突触外γ-氨基丁酸A型受体能够在长时间癫痫发作期间维持功能性活动[112]。神经系统疾病的负担仍然十分沉重[113]，而新上市的药品将为改善神经健康提供更多治疗策略。在血液及传染病领域，共有21种首创新药获批（图5A）。其中，促红细胞成熟首创新药luspatercept（Reblozyl）获得日本PMDA批准用于骨髓增生异常综合征相关贫血治疗。该药物亦是美国FDA批准用于该适应症的首个治疗方案[114,115]。Ⅲ期临床试验显示其具有持续疗效且安全性良好[116]。值得注意的是，该药物将通过降低红细胞输注需求及提升血红蛋白水平使日本患者获益[116,117]。Chikungunya活疫苗（Ixchiq）为全球首个chikungunya疫苗[118]。Chikungunya是由蚊媒传播的病毒感染性疾病，过去15年间全球报告病例约500万例，已在100多个国家出现流行，尤以非洲、东南亚和南美洲为甚[119]。该疫苗填补了该疾病预防领域的空白，满足了迫切的临床需求[120,121]。药物适应症的分类有助于我们理解药物研发的关键领域，并促进某些疾病治疗现状的更新。根据我们的统计数据显示，癌症是首创新药（FIC）的主要适应症领域。尽管用于治疗神经系统疾病的FIC药物数量不占主导地位，但该领域获批药物数量位居第二，这表明该领域部分疾病仍存在未被满足的临床需求，亟待突破性进展。我们预期未来获批的FIC药物将覆盖更多适应症，特别是目前治疗选择匮乏的疾病[122]，如Rett综合征、硬纤维瘤和范可尼贫血（FA）等。激酶仍是FIC的关键靶点理想治疗靶点往往反映疾病的发生机制。药物靶点分类是对已获批药物作用机制的持续解析，这将促进疾病治疗。2023至2024年获批药物涵盖免疫相关蛋白、受体及其配体、酶、离子通道、因子和转运体等多类靶点，凸显了通过作用于多样关键靶点探索新型疗法的持续努力。在所有靶点中，酶类（330种药物，占获批靶向药物的36.5%）和激酶（148种药物）位居前列（图6A、6B）。FIC的靶点分布与获批药物相似，酶类是最常见的FIC药物靶点（26种药物），其中激酶在获批FIC药物数量上居首（11种药物）（图6C）。激酶作为蛋白质磷酸化调节剂，参与多种生物学功能和疾病机制[123]。首个蛋白激酶B（AKT）抑制剂[124]——阿斯利康的capivasertib（Truqap）获FDA[125]批准联合氟维司群，用于治疗伴有PIK3CA/AKT1/PTEN基因改变的激素受体（HR）阳性、HER2阴性局部晚期或转移性乳腺癌[126]成人患者。AKT是一种具有AKT1、AKT2和AKT3三种亚型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，最早于1977年被记录并于1991年鉴定[127,128]。Capivasertib作为竞争性抑制剂，通过占据AKT中ATP结合位点抑制所有AKT亚型，从而减弱AKT底物磷酸化并影响细胞生长增殖[129]。图6. 2023年与2024年获批药物的治疗靶点分析  (A) 2023年及2024年获批药物作用于各类靶点的比例分布，以及这些靶点类别中首创新药(FIC)的数量与分布情况。  (B) 针对不同酶类别的药物数量统计。若靶点为FIC药物作用靶点，则以紫色标注。(C) 作用于不同酶类型的FIC药物数量统计。在一类新型高选择性Janus激酶3（JAK3）与肝细胞癌中表达的酪氨酸激酶（TEC）双重抑制剂中[16,130]，ritlecitinib（Litfulo）已获得中国国家药监局、美国FDA、日本PMDA及欧盟EMA批准，用于斑秃治疗[131]。JAK3与TEC酪氨酸激酶家族均属非受体型酪氨酸激酶，其抑制作用可调控参与斑秃发病机制的多个信号通路[132,133]，但具体作用机制尚未完全阐明[134]。一项随机双盲、多中心IIb-III期临床试验证实，ritlecitinib对12岁及以上斑秃患者具有良好疗效与耐受性[135]。不同JAK亚型抑制剂可适用于不同疾病领域。2024年，中国国家药监局批准首创新药JAK1特异性抑制剂golidocitinib用于治疗至少经过一线系统治疗后进展或难治的复发/难治性外周T细胞淋巴瘤[136,137]。JAK1在STAT3磷酸化及活化过程中起关键作用，而JAK-STAT通路激活与T细胞恶性肿瘤密切相关。鉴于作用于其他JAK家族成员的分子存在较大副作用风险，选择性JAK1抑制剂被推定为理想治疗药物。临床试验显示golidocitinib具有优势性的获益-风险特征，这为其最终获批提供了依据[138]。除酶类靶点外，2023至2024年获批药物的作用靶点还涉及多个其他类型。例如，17.4%的获批药物作用于GPCRs，其中包含9个靶向GPCRs的首创新药（图6A）。在这9个首创新药中，内皮素A型受体（ETAR）与血管紧张素II（Ang II）1型受体（AT1R）双重拮抗剂DEARA类药物sparsentan（Filspari）获得加速批准，用于治疗具有快速疾病进展风险的原发性IgA肾病成人患者的蛋白尿症状[139]。IgA肾病是一种罕见自身免疫性疾病[140]，其发病机制中AT1R与ETAR的激活与蛋白尿形成相关[141-142]。该药物是FDA批准的首个且唯一用于IgA肾病的非免疫抑制疗法，在保证疗效的同时提升了患者用药依从性[143]。其双靶点拮抗机制相比单靶点拮抗能产生更优的治疗效果[141]，并可能通过抑制血管紧张素转换酶或阻断血管紧张素受体作为蛋白尿的一线治疗选择[143]。此外，FDA还批准了具有新型作用机制的xanomeline与曲司氯铵复方新药（Cobenfy）用于精神分裂症治疗[144]。Xanomeline是M₁和M₄毒蕈碱受体的选择性激动剂，而曲司氯铵为泛毒蕈碱受体拮抗剂[145]。由于对外周毒蕈碱受体的激活作用，xanomeline单药治疗可能引发不良事件[145]；而曲司氯铵因其理化特性无法透过血脑屏障[145]。因此，这两种药物的联用方案既能减轻副作用又具有良好疗效[146]。更值得注意的是，该联合用药方案首次实现了不含D2多巴胺受体阻断活性的抗精神病药物治疗，而阻断D2受体曾是传统疗法的典型作用机制[144]。新治疗靶点的发现是首创药物研发的第一步[147]。分析已获批药物的靶点类型有助于我们理解新治疗靶点的研究趋势。尽管已有多种作用于激酶的药物上市，但在已知激酶中，仅十分之一被验证为癌症治疗靶点[148]，且至少70%的激酶尚未作为药物靶点进行探索[149]。未来仍需开展更多激酶相关研究。除激酶外，G蛋白偶联受体、免疫相关蛋白及核激素受体均是具有重要研究潜力的靶点类别。前景展望2023至2024年间，全球范围内有多款首创新药（FIC）获批上市。美国FDA批准的FIC药物数量最为显著，中国NMPA、欧盟EMA及日本PMDA在FIC药物审批方面亦作出重要贡献。基于FDA 2011-2024年数据统计，2023年1月至2024年10月期间获批的FIC药物数量处于高位[1]，其中小分子FIC药物与大分子FIC药物的获批数量基本持平。值得注意的是，FIC小分子药物与大分子药物广泛分布于更多药物类型中，这反映出传统药物设计与新型生物技术的协同发展与深度融合，有力推动了FIC药物的研发进程。多款FIC药物在癌症等疑难杂症及Rett综合征、多发性骨髓瘤、范可尼贫血等罕见病领域发挥关键作用，成为这些疾病的首选治疗方案或突破性疗法。然而，对于CHAPLE病、硬纤维瘤、阿尔茨海默病等仍缺乏有效治疗手段的疾病领域，尚需持续探索新的治疗方案以解决未满足的临床需求。激酶作为FIC药物研发的重要靶点，其生物学功能及基于激酶的药物设计仍需开展更深入的研究。尽管2023-2024年有多款药物获批，但药物研发领域仍存在巨大的突破空间。例如，许多难治性神经系统疾病仍需要突破性疗法或首创药物。此外，转运蛋白在新获批药物靶点中占比相对较少，因此针对这些潜在靶点的深入研究可能具有重要价值[150]。通过对部分候选药物的分析，2025年神经系统疾病领域可能取得进一步突破。具有潜在首创新药（FIC）特性的seltorexant [151]（适应症为重度抑郁症）及suzetrigine [152]（用于治疗中重度急性疼痛）已在Ⅲ期临床试验中显示出积极结果。从治疗靶点来看，首创DNA拓扑异构酶2抑制剂gepotidacin [153]及首个神经激肽1（NK-1）与神经激肽3（NK-3）受体双重拮抗剂艾elinzanetant [154]正在等待审批，这表明酶类与G蛋白偶联受体（GPCR）在2025年药物审批中或将继续占据主导地位。我们亦期待新靶点类型的探索将推动首创新药问世，并为疾病治疗开辟新途径。首创药物在药物研发领域持续发挥着引领作用。它们不仅显著提升了疾病治疗的有效性，还拓展了药物的新型作用机制，这些突破性进展不仅深化了人类对疾病病理学的认知，更彰显了全球公共卫生水平与生活质量的提升。我们预期药物研发将继续推动创新药物的进一步发展，以覆盖更广泛的疾病谱、惠及更多患者群体。投稿/企业合作/内容沟通：华籍美人（Ww_150525）*添加请注明备注及来意