在 p53 突變或缺失（p53 Mutant/Null）細胞中

雖然 Nutlin-3 的設計初衷是針對野生型 p53，但研究發現它在缺乏功能性 p53 的細胞中仍能透過其他標靶引發效應，或作為輔助治療策略。

• 透過 p73 引發細胞凋亡：

    ◦ 機制： p73 是 p53 的同源蛋白，同樣能活化促凋亡基因。MDM2 也會結合 p73 的 N 端區域。Nutlin-3 能阻斷 MDM2 與 p73 的交互作用，導致 p73 蛋白穩定並累積。

    ◦ 結果： 在 p53 缺失的細胞中，累積的 p73 會上調 PUMA 和 Noxa，進而引發凋亡,。

• 透過 E2F1 引發細胞凋亡：

    ◦ 機制： MDM2 通常會結合轉錄因子 E2F1 並促進其降解或抑制其活性。在 p53 缺失/突變細胞中，Nutlin-3 可阻斷 MDM2 與 E2F1 的結合，增加「游離」E2F1 的水平。

    ◦ 結果： 游離的 E2F1 可被化療藥物誘導修飾，轉向促進促凋亡基因的表達。因此，Nutlin-3 能協同化療藥物（如 Cisplatin, Doxorubicin），增強 p53 缺失細胞的凋亡反應,。

• 選擇性殺傷策略（作為保護劑）：

    ◦ 機制： 利用 Nutlin-3 預處理，使周圍正常的 p53 野生型細胞進入細胞週期停滯（受到保護），而 p53 突變的腫瘤細胞則繼續分裂,。

    ◦ 結果： 隨後使用針對分裂中細胞的細胞毒性藥物（如 Taxol 或 Gemcitabine），可選擇性殺死持續分裂的腫瘤細胞，而處於停滯期的正常細胞則免受毒性傷害。

在 p53 野生型（Wild-type p53）細胞中

在 p53 功能正常的細胞中，Nutlin-3 的主要作用是恢復 p53 的活性。正常情況下，MDM2 會結合 p53 並促進其降解，而 Nutlin-3 會佔據 MDM2 上的 p53 結合口袋，導致 p53 穩定並累積，進而活化 p53 路徑,。

• 細胞週期停滯（Cell Cycle Arrest）：

    ◦ 機制： Nutlin-3 活化的 p53 會誘導 p21 的表達，導致細胞停滯在 G1/S 和 G2/M 邊界，並耗盡 S 期的細胞。

    ◦ 結果： 這種停滯通常是可逆的（Quiescence），許多癌細胞在移除 Nutlin-3 後會恢復分裂。然而，若長期處理，部分細胞可能會進入**衰老（Senescence）**狀態，這與 mTOR 路徑的活性有關。研究顯示，如果 p53 能抑制 mTOR（透過上調 TSC2），細胞傾向於進入靜止期（Quiescence）；若 mTOR 保持活化，細胞則傾向於衰老。

    ◦ 風險： 在某些細胞中，Nutlin-3 導致的停滯可能伴隨著 G2/M 調控因子（如 Cyclin B1）的耗盡，使細胞進入四倍體 G1 狀態（4N state）。這些細胞在藥物移除後可能發生核內複製（endoreduplication），產生具抗藥性的四倍體細胞。

• 細胞凋亡（Apoptosis）：

    ◦ 機制： p53 活化後可透過兩種途徑引發凋亡：

        1. 轉錄依賴途徑： p53 進入細胞核，啟動促凋亡基因（如 PUMA, Bax, Noxa）的轉錄。

        2. 非轉錄途徑（粒線體途徑）： 部分 p53 直接累積於粒線體，與 Bcl-2 家族成員相互作用，釋放促凋亡因子。

    ◦ 細胞類型差異： 反應取決於細胞類型。大多數血液惡性腫瘤（如急性骨髓性白血病 AML、B-CLL）對 Nutlin-3 引發的凋亡非常敏感,。相反，許多實體腫瘤（如肺癌、結腸癌）的主要反應是生長停滯而非凋亡,。

    ◦ 影響因子： MDM2 基因擴增的細胞通常對凋亡更敏感，但若細胞高表達 MDMX（另一種 p53 抑制蛋白），則可能對 Nutlin-3 產生抗性，因為 Nutlin-3 無法阻斷 p53 與 MDMX 的結合。此外，高 E2F1 活性或 PTEN 的表達也會增加細胞對 Nutlin-3 誘導凋亡的敏感性。

p53 signaling pathway 是一個精密且複雜的細胞監控網絡，被譽為「基因組的守護者（Guardian of the Genome）」。這個路徑的核心功能是感測細胞內的壓力與損傷，並做出決定：修復細胞、暫停生長，或者在無法修復時啟動自殺程序（凋亡），以防止癌症的發生。

p53 路徑的運作機制可以分為上游（活化訊號）、核心調控（與 MDM2 的互動）以及下游（效應反應）三個主要部分：

• 細胞週期停滯（Cell Cycle Arrest）：

◦ G1 期停滯： p53 誘導 p21（CDKN1A）表達。p21 是一種 CDK 抑制劑，能抑制 Cyclin E/CDK2 和 Cyclin D/CDK4 複合物，阻止細胞進入 S 期。

 ◦ G2 期停滯： p53 調控 14-3-3-σ、Gadd45 和 Reprimo，阻止細胞進入 M 期（分裂期）。

• 細胞凋亡（Apoptosis）：

◦ 轉錄依賴途徑： p53 啟動促凋亡基因如 PUMA、Noxa、Bax、Bid、Fas 和 DR5。這些蛋白會導致粒線體外膜通透化，釋放細胞色素 c（Cytochrome c），進而活化 Caspase 9 和 Caspase 3，執行細胞死亡。

◦ 非轉錄途徑： 部分 p53 直接移動到粒線體，與 Bcl-2 家族成員互作，直接觸發凋亡。

4. 臨床意義與 Nutlin-3

• 癌症中的突變： 約 50% 的人類癌症含有 p53 基因突變，使其失去功能。在剩下的 50% 中，p53 雖然是野生型，但常因 MDM2 或 MDMX 的過度表達而被抑制。

• Nutlin-3 的作用： Nutlin-3 是一種小分子藥物，能模仿 p53 結合 MDM2 的部位，從而物理性地阻斷 p53-MDM2 的結合。這使得 p53 在不造成 DNA 損傷的情況下穩定並活化，進而啟動上述的細胞停滯或凋亡路徑。