《Pharmaceuticals》:Synergistic Molecular Strategies for Targeting the Unfolded Protein Response in Cancer Therapy
靶向协同疗法是肿瘤学领域中发展迅速的分支,新型靶向药物的涌现使得调控更多细胞通路成为可能。未折叠蛋白反应(Unfolded Protein Response,UPR)是细胞蛋白质稳态的核心调控元件,在包括高分泌活性肿瘤细胞在内的多种癌细胞中呈显著过度激活状态。由于癌细胞对内质网应激(Endoplasmic Reticulum Stress,ER Stress)高度敏感,其稳态维持高度依赖UPR功能。多种药理制剂可刺激UPR,使其从初始的促生存阶段向终末促凋亡阶段转换。核心策略包括使用UPR反馈抑制剂(如GRP78拮抗剂)、靶向PERK或IRE1α分支的直接通路抑制剂,以及间接加剧蛋白毒性应激的信号通路调节剂(如酪氨酸激酶抑制剂和布鲁顿酪氨酸激酶抑制剂)。研究人员在本研究中构建了一个基于作用机制的分类框架,对协同疗法进行归类,并探讨其对ER应激和UPR激活的影响。综合现有研究的证据表明,协同联合策略可克服治疗耐药性,并在具有高蛋白毒性应激特征的癌细胞中选择性诱导凋亡。
1. 引言
多数肿瘤存在蛋白质合成水平升高,质膜蛋白及分泌蛋白均在内质网(Endoplasmic Reticulum,ER)中加工成熟,内质网相关降解(ER-Associated Degradation,ERAD)是细胞蛋白质稳态的主要质控机制之一,生理条件下负责清除错误折叠蛋白。当癌细胞的翻译速率超过折叠机器处理能力时,会产生ER应激并激活定位于ER的基因转录通路——未折叠蛋白反应(UPR)。靶向UPR的制剂可用于诱导多种肿瘤凋亡。
1.1 UPR通路
UPR包含三个分支,最终启动复杂的转录程序以应对ER应激,其功能分为两个阶段:阶段1发挥促生存作用,诱导分子伴侣和蛋白酶体基因转录,分别通过重新折叠或降解清除错误折叠蛋白;若细胞无法抑制有毒多肽积累、ER应激转为慢性,UPR性质发生转变,促凋亡基因产物浓度显著升高,同时关键UPR mRNA发生降解,UPR进入阶段2,最终驱动细胞凋亡。
三个通路均由定位于ER膜的感受器——PERK、IRE1α和ATF6激活。静息状态下三者均与GRP78分子伴侣(又称BiP,由热休克蛋白家族A成员5基因HSPA5编码)结合,当ER内错误折叠蛋白积累时,GRP78与感受器解离并参与折叠过程,同时三种膜感受器被激活。
(A)PERK解离后发生寡聚化与自磷酸化,随后磷酸化真核翻译起始因子2α(eukaryotic translation initiator factor 2α,eIF2α),抑制mRNA翻译与蛋白质合成,但ERAD组分、ER分子伴侣、UPR转录因子等的mRNA翻译不受影响,活化转录因子4(Activating Transcription Factor-4,ATF4)的mRNA翻译也被选择性诱导。UPR阶段1中,ATF4刺激ER分子伴侣及其他蛋白质表达以促进蛋白质稳态恢复,同时也刺激促凋亡的CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(C/EBP Homologous Protein,CHOP)表达;急性ER应激时CHOP水平短暂升高无明显效应,慢性ER应激时其浓度显著升高,促进UPR向阶段2转换,持续高水平的CHOP在凋亡执行中发挥关键作用。
(B)IRE1α的解离、寡聚化与自磷酸化过程与PERK类似,随后对X盒结合蛋白1(X-box binding protein 1,XBP1)的mRNA进行剪接,剪接后的活化形式sXBP1作为转录因子入核,上调ER蛋白折叠与ERAD相关基因转录。UPR从阶段1向阶段2的转换标志为调节性IRE1α依赖性降解(Regulated IRE1α-dependent decay,RIDD)激活,RIDD负责降解GRP78 mRNA及其他多个负调控凋亡与细胞生长的相关mRNA,因此持续ER应激是UPR从促生存向促凋亡转换的关键节点。
(C)ATF6是第三种膜结合ER应激感受器,以GRP78结合的二聚体形式存在,解离后从ER转位至高尔基体,经位点1蛋白酶与位点2蛋白酶切割,产生的活化转录因子ATF6f入核,诱导两类蛋白表达:一类直接缓解ER应激,如增强降解的α-甘露糖苷酶样蛋白1(EDEM1)、蛋白质二硫键异构酶关联蛋白6(PDIA6);另一类通过调控UPR发挥作用,如GRP78与XBP1的表达。
1.2 UPR可触发凋亡
阶段2 UPR通过多条并行通路共同驱动细胞凋亡:高水平CHOP抑制BCL2、BCL-XL、MCL-1表达,同时上调仅含BH3结构域的促凋亡蛋白BIM表达;CHOP还增强Tribbles 3(TRIB3)表达,该假激酶负调控Akt信号通路,下游AKT效应分子下调caspase 3与caspase 9表达,同时AKT磷酸化促凋亡蛋白BAD使其失活,因此TRIB3上调发挥促凋亡功能;此外PERK-ATF4-CHOP通路还上调死亡受体4(Death Receptor 4,DR4)与死亡受体5(DR5)表达。
IRE1α通路同样贡献于凋亡:其核酸内切酶活性介导的RIDD可切割GRP78及多种维持细胞正常功能的mRNA;IRE1α的激酶结构域还可结合肿瘤坏死因子受体相关因子2(TNF Receptor-Associated Factor 2,TRAF2)与凋亡信号调节激酶1(Apoptosis Signaling Kinase 1,ASK1),形成的复合物磷酸化c-Jun N末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK),JNK可磷酸化促凋亡的BH3-only蛋白Bim与Bmf,同时促进Bad与Bax的定位。ATF6主要发挥促生存功能,但也可间接参与凋亡调控。
1.3 UPR作为癌症治疗靶点
体内外正常细胞通常无ER应激,GRP78水平极低、CHOP可忽略;体外培养的健康细胞需人工诱导ER应激才会出现GRP78与CHOP升高。与之相反,多数肿瘤细胞存在慢性高水平ER应激,典型特征是GRP78水平升高,提示UPR激活,该特征在多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma,MM)与套细胞淋巴瘤(Mantle-Cell Lymphoma,MCL)中尤为突出,二者分别以游离轻链与Cyclin D1异常产生为特征,这也是蛋白酶体抑制剂(Proteasome Inhibitors,PIs)对该类恶性肿瘤疗效显著的原因。三阴性乳腺癌、前列腺癌等多种肿瘤也存在蛋白过表达与蛋白毒性应激。癌细胞依赖阶段1 UPR将ER内错误折叠蛋白浓度维持在存活阈值内,这种对UPR稳态维持的依赖可被开发为选择性靶向癌细胞的策略,同时保护正常细胞。
现有疗法旨在通过放大ER应激驱动UPR进入阶段2以诱导凋亡,包括PIs、蛋白质二硫键异构酶(Protein Disulfide Isomerase,PDI)抑制剂、ERAD抑制剂与自噬抑制剂,部分制剂还可靶向UPR特定分支;酪氨酸激酶抑制剂(Tyrosine Kinase Inhibitors,TKIs)、常规化疗药、离子转运与囊泡运输抑制剂也被证实可增加ER应激、激活UPR。联合治疗可能具有更高效率,协同作用是将UPR从适应性阶段1推向终末阶段2的有力工具,还可克服单药耐药。尽管上述疗法临床获益显著提升,PIs等药物仍面临耐药或UPR诱导不足难以驱动凋亡的问题,协同疗法常可克服耐药并促进适应性UPR向终末UPR转换。当前学界缺乏统一框架梳理靶向UPR通路的潜在协同策略,建立此类框架可为下一代肿瘤方案开发提供关键路线图,通过系统解析这些相互作用,可识别能有效放大ER应激与UPR激活、成功驱动细胞凋亡或细胞毒性死亡的联合方案。本综述旨在分类评估利用ER应激诱导剂过度激活UPR、触发程序性细胞死亡或细胞毒性的协同治疗策略,通过归类尝试为靶向蛋白毒性应激肿瘤的机制提供更结构化的清晰认知,据研究人员所知,这是首篇在协同机制框架下探讨UPR靶向治疗的综述,同时对不同治疗策略的潜力进行了批判性分析。
2. 治疗方法
所有已报道的协同方案所用治疗药物可按功能分为两大类:原发性ER应激诱导剂与伴随药物,伴随药物再按具体作用机制细分亚类。ER应激诱导剂的最终效应均为直接破坏蛋白质稳态、增加错误折叠蛋白浓度;伴随药物的作用模式更具多样性,因此为清晰系统分类,先简要概述所用ER应激诱导剂,再按伴随药物的作用模式对治疗方案进行分类:靶向主要反馈调节因子GRP78的归为UPR反馈抑制剂;靶向UPR通路中除GRP78以外成员的归为UPR通路抑制剂;直接效应为抑制或激活细胞内关键信号通路的分别归为信号通路抑制剂与信号通路激活剂;靶向细胞蛋白质稳态特定元件的归为蛋白质稳态抑制剂;靶向离子转运的归为离子转运抑制剂;属于常规化疗药的归为经典化疗药;其余无法归入上述类别的归为其他类。
3. 原发性ER应激诱导剂
当前纳入的原发性ER应激诱导剂可按作用机制分为几个功能独立的药物类别。
蛋白酶体抑制剂是一类主要的ER应激诱导剂,通过可逆结合26S蛋白酶体的催化β亚基(β1、β2、β5)发挥作用,导致细胞内蛋白毒性聚集体积累,典型情况下压倒ER功能并激活UPR进而诱导凋亡,是MM、MCL等血液系统恶性肿瘤的治疗基石。尽管临床疗效显著,耐药仍是主要障碍,尤其是MM中。目前已获批的PIs有硼替佐米、伊沙佐米、卡非佐米,另有奥普佐米、MG132也在使用中,黄腐酚也被认为具有蛋白酶体抑制特性。
糖基化抑制剂通过抑制ER内N-连接糖基化导致错误折叠蛋白快速积累与ER应激,最常用的是2-脱氧葡萄糖(2-DG),其有多个细胞靶点:是磷酸葡萄糖异构酶的竞争性抑制剂,同时糖基转移酶会误将2-DG替代甘露糖用于蛋白糖基化,导致蛋白糖链缺陷、折叠异常;DON是谷氨酰胺:果糖-6-磷酸氨基转移酶(Glutamine:Fructose-6-Phosphate Amidotransferase,GFAT)的强效抑制剂,GFAT是己糖胺途径的关键成员,其抑制最终导致ER应激;抗生素衣霉素也是糖基化抑制剂,可抑制UDP-N-乙酰葡糖胺-多萜醇磷酸N-乙酰葡糖胺-1-磷酸转移酶(DPAGT1),该酶催化N-连接糖基化第一步,抑制后阻止脂质连接寡糖前体形成,阻断新生蛋白的N-连接糖基化,导致错误折叠蛋白积累、UPR激活与严重ER应激,但衣霉素对健康与癌细胞均有极高毒性,仅用于实验室研究。
折叠抑制剂类包括HSP90抑制剂Onalespib与HSP70抑制剂槲皮素,通过抑制分子伴侣直接降低蛋白折叠机器的能力。
自噬抑制剂类的代表为3-甲基腺嘌呤与Antrocinol。
4. 基于作用机制的协同策略分类
4.1 采用UPR反馈抑制剂的治疗方案
该类策略通过增强ER应激同时抑制GRP78的功能,进一步促进UPR激活、驱动细胞凋亡。已有多项研究探索ER应激诱导剂与UPR反馈抑制剂的协同:2-DG(糖酵解与糖基化抑制剂)与莫格妥珠单抗(Moxetumomab pasudotox,Moxe,CD22靶向免疫毒素,可阻止GRP78上调)联用,阻断GRP78上调可有效抑制通路反馈抑制,使三种UPR感受器持续激活。多项研究使用表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(Epigallocatechin-3-Gallate,EGCG,绿茶来源化合物),其可直接结合GRP78的ATP酶结构域、抑制其分子伴侣功能,推测还可阻止GRP78有效隔离UPR感受器,进一步增强UPR激活;其中一项研究同时使用植物化合物和厚朴酚(Honokiol,HNK),研究发现HNK对GRP78核苷酸结合结构域的亲和力高于EGCG,在神经外胚层肿瘤细胞系中诱导的细胞死亡水平是EGCG的两倍;另两项EGCG相关研究分别与槲皮素联用、或与紫杉醇/长春碱联用治疗乳腺癌细胞系。
还可通过改变肿瘤细胞昼夜节律下调GRP78:正常细胞中昼夜节律由CLOCK与BMAL1两种主要蛋白调控,PER与CRY蛋白拮抗CLOCK与BMAL1、参与节律建立;癌细胞中该机制紊乱。核受体REV-ERBα与REV-ERBβ是该调控机制的另外两个成员,可抑制BMAL1;研究发现用REV-ERBs激动剂SR9009激活这些受体,可导致关键UPR调节因子GRP78下调、自噬减少,将硼替佐米与SR9009联用治疗MM细胞系RPMI-8226与U266,可协同增强肿瘤细胞凋亡。
CK2抑制剂CX-4945与硼替佐米联用也属于该类策略:CK2是蛋白激酶,可磷酸化细胞内多个靶点,包括共分子伴侣Cdc37;CX-4945抑制Cdc37磷酸化会导致BiP/Hsp90/Cdc37复合物损伤,进而下调GRP78(BiP),引起UPR成员蛋白上调。合成齐墩果烷三萜类化合物(Synthetic Oleanane Triterpenoids,SOTs)是新型GRP78靶向制剂,其代表1-[2-氰基-3,12-二氧代齐墩果-1,9(11)-二烯-28-酰基]-4(-吡啶-2-基)-1H-咪唑(2P-Im)可与伊沙佐米联用治疗MM细胞。另一直接抑制GRP78的制剂HA15,与硼替佐米联用在MM细胞系NCI–H929与U266中显示协同效应。
该类别最后一个成员是YUM70,其与拓扑异构酶抑制剂拓扑替康或HDAC抑制剂伏立诺他联用,对PANC-1与UM59癌细胞系表现出协同抗肿瘤效应;拓扑替康与伏立诺他作为活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)与ER应激诱导剂,YUM70抑制GRP78,加剧错误折叠蛋白积累、过度激活UPR。
4.2 采用UPR通路抑制剂的治疗方案
该类策略直接作用于UPR三个分支的成员。Vandewynckel等探索了奥普佐米与UPR通路不同成员抑制剂的协同作用:eIF2α去磷酸化阻断剂Salubrinal效果最优,细胞活力下降最显著;HIV蛋白酶抑制剂奈非那韦也具有ER应激相关效应,其抗肿瘤作用源于抑制位点2蛋白酶(Site-2-Protease,S2P),导致未切割ATF6积累、阻滞该分支通路,此外奈非那韦还可抑制ABCB1(P-gp)泵与核因子红细胞2相关因子1(Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 1,Nrf1/NFE2L1,不应与核呼吸因子1 NRF1混淆),ABCB1是经典的流出泵,Nrf1/NFE2L1负责上调蛋白酶体表达;该研究还探索了奥普佐米与第二代PERK抑制剂GSK2656157、第一代IRE1α抑制剂4μ8C的协同作用。Fujimoto等与Zhang等分别探索了第一代PERK抑制剂GSK2606414与衣霉素/顺铂、地高辛的联用。Abt等描述了另一种奈非那韦相关策略:发现经典PIs硼替佐米或卡非佐米与奈非那韦在Caki-2、A498、MZ1774癌细胞系中具有强协同效应。IRE1α通路抑制的研究中,Sheng等与Chien等分别使用了不同的IRE1α RNase活性抑制剂,包括MKC8866联合卡巴他赛、STF-083010/2-羟基-1-萘甲醛、3-乙氧基-5,6-二溴水杨醛/丰加霉素联合硼替佐米。
另一项研究探索了Compound C(又称dorsomorphin)与2-DG/衣霉素的协同作用:结果显示Compound C联合2-DG可抑制GRP78与其他UPR通路成员的转录,并非过度激活UPR而是下调UPR,靶细胞无法应对ER应激而发生细胞毒性死亡;研究还发现Compound C的作用模式与其他泛UPR抑制剂不同,进一步发现2-DG应激条件下Compound C与苯乙双胍联用可在786-O细胞系中产生更高水平的细胞毒性。该类还有一项策略使用先导化合物#17与2-DG联用,在HeLa、A549、H1299、HCT116等实体瘤细胞系中测试,研究发现#17在2-DG与衣霉素存在时均可下调UPR成员GRP78、CHOP、ATF4的表达,协同治疗导致靶细胞G2/M期周期阻滞并后续凋亡,虽尚未明确凋亡的具体事件链,但提示GRP78过表达与IRE1–XBP1s通路激活可能逆转#17诱导的周期阻滞。
4.3 采用信号通路抑制剂的治疗方案
该组包含可间接增加ER应激的异质性分子集合。
伊布替尼是布鲁顿酪氨酸激酶(Bruton’s Tyrosine Kinase,BTK)抑制剂,BTK是B细胞受体(B Cell Receptor,BCR)信号通路的关键酶,后者在B细胞恶性肿瘤中慢性过度激活、促进细胞存活与增殖;伊布替尼可与糖基化抑制剂2-DG联用治疗弥漫大B细胞淋巴瘤(Diffuse Large B-Cell Lymphoma,DLBCL)的活化B细胞样(Activated B-Cell-Like,ABC)亚型,但DLBCL中已发现至少部分由UPR抑制(尤其是XBP1下调)介导的耐药机制,研究证实腺病毒转导过表达剪接型XBP1可增强伊布替尼对伊布替尼耐药ABC细胞系OCI-ly10-IR的效应,同时观察到糖基化抑制剂2-DG(可诱导UPR泛激活与XBP1上调)与伊布替尼联用,可显著降低OCI-ly10-IR细胞活力;伊布替尼还可与β2选择性蛋白酶体抑制剂LU-102联用,除蛋白酶体抑制作用外,LU-102可降低细胞磷酸化IκB水平、抑制核因子κB(Nuclear Factor Kappa-B,NF-κB)激活,伊布替尼单药也可降低p-IκB、削弱存活信号,二者对NF-κB激活的协同抑制可大幅降低肿瘤细胞活力;另有研究探索伊布替尼与铁死亡诱导剂Ironomycin联用,在6种MCL细胞系中表现协同效应,同时观察到BCR通路下调。
多激酶抑制剂索拉非尼可与PIs ALLN(乙酰-亮氨酰-亮氨酰-正亮氨酸醛)和环氧霉素联用治疗肝癌细胞,研究发现索拉非尼单药可在Huh7与Hep3B肝细胞癌系中升高CHOP,但在高分化永生化人肝细胞系OUMS29中无此效应,索拉非尼也被证实是强效ER应激诱导剂与UPR激活剂;与PIs联用时,二者协同导致泛素化蛋白积累、下调UPR成员CHOP与XBP1,该协同治疗似乎通过削弱细胞应对ER应激的能力引发坏死与凋亡。Fan等探索了索拉非尼与抗生素氯福克托联合治疗前列腺癌细胞系PC-3、DU145、LNCaP,氯福克托可增加ER应激、激活所有UPR成员,两药联用实现协同,在PC-3细胞系中效应最显著。
多项研究涉及酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)联合方案:H?selbarth等探索了能量导向的ER应激诱导策略,由于ER内Ca2+水平对ER蛋白质稳态维持至关重要,低钙会导致ER应激,因此Ca2+ATP酶抑制是潜在治疗方向;研究探索了直接Ca2+ATP酶抑制剂毒胡萝卜素与氧化磷酸化(Oxidative Phosphorylation,OXPHOS)抑制剂寡霉素联用,以及这两种代谢抑制剂与不同TKIs(伊马替尼、达沙替尼、尼洛替尼、阿西米尼布)的协同,在多种髓系白血病细胞系(包括CML BCR::ABL1阳性细胞系K562、BV173、KU812,以及作为BCR::ABL1阴性对照的AML细胞系HL60)中发现了显著的协同效应。另一TKI仑伐替尼可与Antrocinol联用,Antrocinol已知可下调自噬关键调控分子ATG5的表达、阻滞自噬机器,研究显示二者联用可重新激活仑伐替尼耐药Huh-7与HepG2细胞系的UPR并诱导凋亡。
Yang等探索了HSP90抑制剂Onalespib联合MEK抑制剂曲美替尼或多靶点抗叶酸药培美曲塞治疗耐药KRAS突变肺癌的新策略,研究发现KRAS突变细胞中观察到的上皮间质转化(Epithelial-to-Mesenchymal Transition,EMT)是MEK抑制剂耐药的关键介质,且该耐药由胞质HSP90介导,耐药癌细胞HSP90相对过表达;HSP90介导的耐药被证实与AXL/eIF4E通路过度激活相关,AXL/eIF4E过度激活触发应激诱导的阶段1 UPR,表现为ER分子伴侣升高、促凋亡eIF2α与CHOP受抑;据此逻辑,Onalespib抑制HSP90可显著过度激活UPR基因,将UPR从其促生存的PERK/JNK/ATF2依赖状态转换为由eIF2α/CHOP轴执行的促凋亡状态,最终Onalespib联合曲美替尼或培美曲塞在KRAS突变A549、H358及小鼠KP肺癌细胞系中显示高水平协同,而在KRAS野生型H3122与PC9肺癌细胞系中无协同。
Ganesan等证实了蛋白酶体抑制剂硼替佐米与三氧化二砷(Arsenic Trioxide,ATO)联用治疗ATO敏感与耐药急性早幼粒细胞白血病(Acute Promyelocytic Leukemia,APL)的协同效应;APL是成人白血病中治愈率最高的类型,但部分病例存在NF-κB通路介导的ATO耐药;ATO通过结合PML与PML-RARA蛋白发挥作用,导致PML部分SUMO化、后续多聚泛素化并被蛋白酶体降解,按此逻辑,联用任何蛋白酶体抑制剂(包括硼替佐米)应表现为拮抗,但研究发现联合治疗中PML以不依赖蛋白酶体的方式经自噬降解,此外硼替佐米可抑制基质培养诱导的NF-κB通路激活(该激活在APL原始细胞与基质细胞共培养时参与ATO耐药),联合治疗还显著增加ROS生成、降低NB4线粒体膜电位。
Cosenza等检测了I类HDAC抑制剂罗米地辛与来那度胺联用治疗T细胞淋巴瘤细胞系Hut-78与Karpas-299的潜在协同性;除经典效应外,II类组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases,HDAC)负责维持HSP90等非乙酰化活性状态,抑制II类HDAC需要更高浓度的罗米地辛,但最终会因抑制HSP90去乙酰化而产生ER应激诱导效应;来那度胺具有多模式抗癌效应,主要机制之一是调节E3泛素连接酶复合物——更具体地说是其与Cereblon蛋白结合,该相互作用改变底物特异性,导致转录因子IKZF1与IKZF3泛素化并经蛋白酶体降解,这些因子的缺失抑制存活信号,导致MYC、IRF4等关键通路下调,同时影响血管生成与细胞因子产生,最终引起肿瘤细胞生长阻滞与凋亡。
Majera等将p97依赖性蛋白降解通路抑制剂CuET与存活素抑制剂YM 155联用治疗前列腺癌细胞系DU145与PC3;CuET对癌细胞系的最终效应是抑制ERAD蛋白降解机器,YM 155则影响凋亡,存活素是凋亡抑制蛋白(Inhibitor of Apoptosis,IAP)家族的关键成员,与其他IAP不同,其不直接通过物理结合抑制caspases,而是通过与其他参与caspase激活的蛋白相互作用间接调控凋亡,抑制存活素导致caspase激活增加、促进凋亡,二者联用对上述细胞系发挥协同细胞毒性效应。
除奈非那韦相关研究外,Abt等还探索了硼替佐米或卡非佐米与HIV蛋白酶抑制剂洛匹那韦的协同作用,协同机制在于洛匹那韦可下调核因子红细胞2相关因子2(Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2,Nrf2),Nrf2是细胞抗氧化防御与稳态的主要调节转录因子;与奈非那韦类似,洛匹那韦也抑制ABCB1流出泵。
另一分子靶点是Fms样酪氨酸激酶3(Fms-Like Tyrosine Kinase 3,FLT3),其内部串联重复(Internal Tandem Duplications,ITDs)形成的FLT3ITD是急性髓系白血病的主要致癌蛋白,FLT3ITD选择性抑制剂AC220(奎扎替尼)已被测试与硼替佐米联用治疗AML细胞系。
表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor,EGFR)酪氨酸激酶受体抑制剂厄洛替尼可与伊沙佐米联用治疗实体瘤,同一制剂厄洛替尼也被测试与硼替佐米联用治疗非小细胞肺癌细胞系。选择性ALK5抑制剂(TGF-β受体1型抑制剂)Vactosertib被测试与硼替佐米/伊沙佐米联用治疗PI耐药MM。
4.4 信号通路激活剂
组合细胞器线粒体内质网疗法(Combination Organelle Mitochondrial Endoplasmic Reticulum Therapy,COMET)由Milane等用于多药耐药三阴性乳腺癌(Triple-Negative Breast Cancer,TNBC)细胞系MDA-MB-231与BT-549的治疗,负载三种成分的线粒体网络破坏纳米颗粒(Mitochondrial Network Disrupting Nanoparticles,MiNDs):抗MFN2肽、糖基化抑制剂衣霉素、Bax特异性激活剂Bam7;该策略旨在干扰多药耐药TNBC细胞特征性的增强线粒体网络,缺氧显著增加线粒体网络数量,抗MFN2肽直观抑制MFN2、抑制线粒体融合,减少线粒体外膜上的促凋亡结合位点,研究证实该策略成功降低了靶细胞的凋亡阈值;衣霉素作为第二种成分,用于增加ER应激并诱导UPR;Bam7单独作为凋亡直接激活剂无法显著升高caspase 3水平,而COMET治疗在常氧与缺氧条件下均使caspase 3升高数倍。
天然植物化学物质因无常规化疗药的高细胞毒性,正被测试作为潜在抗癌药,其中一类木脂素——(?)-(2R, 3R)-1,4-O-二阿魏酰开环异落叶松脂醇((?)-(2R, 3R)-1,4-O-diferuloylsecoisolariciresinol,DFS)被Kwon等研究,探索DFS与自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-MA)的协同作用,治疗包括前列腺癌细胞系DU145与结直肠癌细胞系SW480在内的多种细胞系;研究发现DFS发挥双重作用:既刺激ER应激产生与后续UPR激活,又通过激活AMPK信号及其后的TFEB核转位诱导自噬,由于自噬是应对ER应激的促生存功能,研究团队测试了加入自噬抑制剂3-MA的潜在协同性,结果显示3-MA相比单用DFS显著增加了细胞死亡,实现协同。
4.5 采用蛋白质稳态抑制剂的治疗方案
该类策略直接破坏细胞蛋白质稳态。
一种策略是联合两种PIs以克服PI耐药,Kraus等评估了新型β2选择性蛋白酶体抑制剂LU-102与经典PIs硼替佐米、卡非佐米联用治疗RPMI8226、LP-1、AMO-1、U266、MM1S、MM1R细胞系的协同性,结果显示细胞活力显著下降,且相比单药硼替佐米/卡非佐米,蛋白酶体抑制效应的持续时间延长;除抑制蛋白酶体活性位点外,也可限制泛素标记蛋白进入蛋白酶体,Cai等研究了包含肿瘤归巢肽tLyP-1、Fe3O4(ROS来源、ER应激诱导剂)、泛去泛素化酶(Deubiquitinating Enzyme,DUB)抑制剂PR-619的纳米颗粒系统的潜力,直观而言,作为泛DUB抑制剂,PR-619应通过关闭“救援”去泛素化酶促进蛋白降解,但DUB也是ERAD最后阶段所需——错误折叠蛋白进入蛋白酶体前需要修剪泛素分子,因此PR-619抑制ERAD与蛋白降解,导致ER应激积累,与纳米颗粒形式的Fe3O4联用对786-O、HK-2、PC-3癌细胞系表现出协同抗肿瘤效应。
另一策略是抑制蛋白质生命周期中起关键作用的囊泡运输过程:Haney等探索了硼替佐米与香叶基香叶基二磷酸合酶抑制剂(Geranylgeranyl Diphosphate Synthase Inhibitor,GGDSI)RAM2061联用治疗多发性骨髓瘤细胞系,GGDSIs导致香叶基香叶基焦磷酸(Geranylgeranyl Pyrophosphate,GGPP)水平降低,而GGPP是Rab GTP酶香叶基香叶基化所需,该过程抑制导致蛋白质生命周期起始阶段的囊泡运输崩溃,后续蛋白积累引发ER应激与UPR上调,既往研究已证实GGDSI对UPR的上调作用依赖于GGPP;除顺行运输外,也可抑制逆行运输,新型苯磺酰哌啶PSP 205可与蛋白酶体抑制剂MG132联用治疗HT29癌细胞系,PSP205诱导癌细胞凋亡的机制被认为源于其抑制COPB2,COPB2是包被蛋白(Coatomer Protein,COPI)的关键亚基,负责从高尔基体到ER的逆行运输,抑制COPB2导致细胞运输紊乱、蛋白运输“交通堵塞”,进而蛋白积累与ER应激;还可阻碍泛素标记蛋白向聚集体(aggresome)的运输,替莫唑胺与Tubastatin A联用治疗胶质母细胞瘤细胞系U343、U373、U138、LNZ308、A172、U118、U251、U87,替莫唑胺通过损伤DNA间接诱导ER应激,Tubastatin A具有特异性HDAC6靶向机制,HDAC6通过作为支架连接货物与马达复合物,促进泛素化错误折叠蛋白经微管向聚集体的动力蛋白介导运输,因此负责将错误折叠蛋白从ER经微管运输至聚集体,此外HDAC6还负责去乙酰化HSP90、维持分子伴侣活性,因此抑制HDAC6会导致该运输网络崩溃,最终加重ER应激。
另一潜在制剂是plitidepsin,一种具有广泛抗癌活性的环状缩酚酸肽,Losada等探索了plitidepsin与经典PI硼替佐米联用治疗小鼠移植RPMI-8226细胞的协同效应,plitidepsin通过抑制真核翻译延伸因子1 Alpha 2(eukaryotic translation elongation factor 1 Alpha 2,eEF1A2)发挥抗癌效应,eEF1A2具有双重作用:参与翻译,同时作为分子伴侣与运输因子促进错误折叠蛋白向聚集体运输,其总体效应是增加ER应激、ROS生成、抑制蛋白降解,同时矛盾地刺激CHOP降解并抑制自噬。
4.6 采用离子转运抑制剂的治疗方案
离子通道是肿瘤学的潜在治疗靶点,由于细胞内离子浓度显著影响蛋白质稳态与蛋白折叠,靶向破坏离子稳态提供了潜在治疗策略。
Wallington-Beddoe等研究了鞘氨醇激酶2抑制剂K145与ABC294640与硼替佐米联用的ER应激生成能力,用于骨髓瘤细胞系治疗;抑制SK2通路导致神经酰胺/鞘氨醇-1-磷酸设定值向神经酰胺积累偏移,经典情况下神经酰胺通过插入线粒体膜、促进促凋亡细胞色素c释放诱导凋亡,此外已证实神经酰胺可直接通过抑制肌浆/内质网Ca2+ATP酶(Sarcoplasmic/Endoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase,SERCA)引发ER应激,以此扰乱ER钙稳态并上调UPR,同时神经酰胺激活促凋亡的JNK与p38-MAPK激酶。另一靶向SERCA的策略由Cusimano等开发,证实选择性COX-2抑制剂塞来昔布与蛋白酶体抑制剂MG132联用对人肝肿瘤细胞的协同效应,除经典功能外,塞来昔布被证实具有抗增殖特性,且是SERCA抑制剂,抑制SERCA导致ER内Ca2+耗竭,引发严重ER应激。
也可靶向质膜离子通道,其中一种瞬时受体电位香草素1型(Transient Receptor Potential Vanilloid Type 1,TRPV1)钙通道,TRPV1抑制剂AMG9810与蛋白酶体抑制剂硼替