《The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics》:Antiproliferative effects of HIV integrase strand transfer inhibitors (INSTIs) in experimental models for cancer research: a narrative review
越来越多的文献表明,作为人类免疫缺陷病毒(HIV)感染抗病毒治疗基石的整合酶链转移抑制剂(INSTIs),似乎对某些类型肿瘤具有抗增殖和/或抗侵袭作用。临床前研究描述,包括多替拉韦(DTG)、拉替拉韦(RAL)、卡博特韦(CAB)、埃替拉韦(EVG)及部分1,2,3-三唑衍生物在内的INSTIs,可抑制多种肿瘤细胞系的增殖,其中部分药物还似乎对人类内源性逆转录病毒(HERV)再激活具有直接抑制作用。本综述全面综合并分析了上述证据,详细阐述了这些效应背后的多机制作用,如诱导DNA损伤、抑制关键致癌通路、触发氧化应激及多种细胞死亡模式。所有已报道化合物均显示出对肿瘤细胞的潜在效应,且这些效应可能独立于其抗逆转录病毒活性——即可能与其单纯抑制肿瘤细胞中HERV再激活的作用相分离。尽管多数研究中靶肿瘤类型、作用机制(如酶或蛋白抑制、氧化应激、DNA甲基化、DNA损伤)或最终效应(如细胞增殖、迁移或侵袭)存在差异甚至不一致,但所有研究均提示INSTIs存在多个值得进一步探索的潜在靶点。尽管HIV感染者中多种癌症发病率高于普通人群,但多数癌症的相对风险随时间推移呈下降趋势。因此,仍需进一步研究评估INSTI治疗对HIV感染者(PLWH)恶性肿瘤的影响。
引言
癌症是全球重大公共卫生挑战,全球近五分之一人口一生中会确诊癌症,在134个国家中位列过早死亡原因首位或次位。2020至2030年间,癌症发病率和死亡率预计分别上升31%和21%。癌症异质性显著,不同癌种的死亡率模式和趋势差异源于生活方式因素、区域已知或可疑风险因素暴露及建成环境变化。全球最常见癌种包括肺癌、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌和胃癌。尽管已有多种有效抗癌药物,但现有治疗仍面临严重局限性,包括不良反应、耐药及无法区分肿瘤与非肿瘤细胞。部分已获批且用于非肿瘤适应症的药物可能具有抗增殖效应,至少在肿瘤极早期阶段和/或与其他药物联用时可产生获益。药物重定位策略可利用已有的安全性和药代动力学数据,显著降低相关风险、成本及药物开发周期。
人类免疫缺陷病毒(HIV)攻击免疫系统CD4+T辅助细胞,导致严重免疫功能紊乱及机会性感染易感性升高。尽管抗逆转录病毒治疗(ART)可有效抑制病毒复制并阻止疾病进展,但目前尚无根治方法。HIV感染者总体患癌风险是普通人群的1.6~1.7倍,且该风险随年龄增长和免疫缺陷程度加重而升高。HIV感染者确诊癌症时往往更年轻、疾病分期更晚,生存率低于普通人群。这种关联由多因素机制驱动,包括免疫抑制、慢性免疫激活、持续抗原刺激引发的炎症,以及HIV蛋白或机会性感染的潜在直接致癌作用。明确ART在HIV与癌症相互作用中的角色,对优化预防、筛查和临床管理至关重要。
整合酶链转移抑制剂(INSTIs)革新了HIV治疗,因兼具高效病毒抑制、高耐药遗传屏障、良好安全性耐受性及单片每日一次给药便利性,已成为初始治疗首选药物。INSTIs通过结合病毒整合酶,阻断病毒DNA整合入宿主基因组发挥作用,机制涉及螯合整合酶活性位点内的Mg2+离子。该类药物主要成员包括第一代药物拉替拉韦(RAL)、埃替拉韦(EVG),以及第二代药物多替拉韦(DTG)、比克替拉韦(BIC)和卡博特韦(CAB)。
目前临床前研究中关于INSTIs对多种肿瘤细胞系抗增殖效应的文献不断积累,但将这些临床前发现转化为临床应用仍存在关键缺口。本叙述性综述总结并批判性分析了该主题的现有文献,全面描述基于计算机模拟、体外及体内临床前模型的已发表研究,并讨论了部分INSTIs或其衍生物可能产生抗增殖效应的分子机制。
材料与方法
检索策略与筛选标准
检索使用PubMed数据库,纳入截至2026年4月1日发表的同行评审英文研究,聚焦INSTIs对不同肿瘤的计算机模拟、体外及体内(动物模型)效应。通过组合检索词识别相关研究,包括“抗逆转录病毒药物”“INSTI药物”“多替拉韦”“拉替拉韦”“比克替拉韦”“卡博特韦”“埃替拉韦”“抗增殖效应”“癌症”。研究筛选采用两步法:先初筛标题和摘要,再对入围文章进行全文详细审查。筛选过程由两名作者独立完成,分歧通过讨论达成共识。最终纳入19篇与研究问题相关的文献。需注意本文并非系统综述,参考文献最终筛选基于发表时间、原创性、可及性及与本叙述性综述范围的相关性等多重标准。
临床前证据:多替拉韦(DTG)效应
DTG因良好的安全性(包括妊娠期安全性)成为广泛使用的抗逆转录病毒药物。除抗病毒应用外,DTG表现出双重特性:标准临床剂量下毒性极低,但较高浓度下可抑制部分肿瘤细胞系增殖,使其成为极具前景的抗增殖药物重定位候选物。
肺癌是全球最常诊断且癌症相关死亡首要原因的癌种。表皮生长因子受体(EGFR)作为酪氨酸激酶(TK)受体,是肺腺癌发生的关键驱动因子,其TK结构域的多种反复突变可导致EGFR过度激活。TK抑制剂已用于临床治疗,但患者常出现耐药。Adegboyega等以EGFR TK结构域为靶点开展结构导向虚拟筛选,探索已获批抗病毒药物用于非小细胞肺癌(NSCLC)治疗的潜力,从66个化合物中筛选出DTG作为潜在的TK抑制抗肿瘤增效候选物。分子对接显示DTG对TK结构域具有强结合亲和力(-9.8 kcal·mol-1),结合模式分析证实其可通过两个关键氢键与EGFR的Lys745相互作用,并进一步与Asp855和Val726相互作用,直接作用于EGFR催化位点干扰ATP结合,分子动力学模拟提示DTG与EGFR相互作用稳定,为DTG作为EGFR抑制剂的进一步研究提供了结构基础。
另有研究关注DTG与人类内源性逆转录病毒(HERV)相关肿瘤的关联。HERV基因在多种恶性肿瘤中活跃表达,例如HERV-K家族的Env蛋白驱动乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭等致癌过程。尽管抗逆转录病毒药物可抑制HERV-K复制,但这种抗病毒活性与观察到的抗增殖效应之间的直接关联仍不明确。Li等研究显示,DTG仅在HERV-K活跃的肿瘤细胞中发挥抗增殖和抗迁移效应,证实抑制HERV-K是其抗肿瘤效应的主要机制。在BT-20、MDA-MB-453、T47D乳腺癌细胞系和LNCaP前列腺癌细胞系中,定量逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)证实DTG显著抑制HERV-K pol和env基因表达;DTG处理BT-20细胞还可降低Gag和Env蛋白表达,减少HERV-K基因组拷贝数,证实DTG影响病毒复制。DTG还可抑制多种人乳腺癌、前列腺癌细胞系及小鼠4T1乳腺癌细胞系增殖,小鼠4T1细胞中半数有效剂量(ED50)从超过200 μM降至20 μM以下,且抗增殖效应与env和pol表达呈负相关,提示HERV-K基因是该效应的主要介导者。研究同时显示,DTG暴露的T47D细胞活性氧(ROS)水平升高,揭示了一条并行的细胞毒通路。敲低HERV-K基因的BT-20和T47D细胞增殖减慢,药物靶点缺失导致DTG存在时细胞存活率升高;而过表达HERV-K则可诱导对DTG的耐药性,绕过DTG对HERV-K复制的抑制作用。此外,HERV-K敲低和DTG暴露均可诱导细胞阻滞于G1期,并通过上调E-钙黏蛋白降低BT-20细胞的运动能力和侵袭能力。值得注意的是,接种4T1细胞的BALB/c小鼠经DTG处理后肿瘤生长未受影响,但肺转移细胞数量增加,提示需进一步在该类肿瘤中研究INSTI的作用。
基于DTG通过抑制HERV-K发挥抗增殖效应的证据,McNeil等以CAL-27细胞系为模型,在0.25~4 μg/ml药物浓度范围内研究DTG治疗口腔鳞状细胞癌的潜力,发现DTG呈剂量依赖性发挥抗增殖效应,但未进一步探讨作用机制。
Wang等通过分子对接鉴定出DTG可与细胞分裂周期28蛋白激酶调节亚基2(CKS2)强结合,CKS2是从原发性前列腺癌向去势抵抗性前列腺癌(CRPC)转变过程中高表达的生物标志物,在细胞周期调控中起关键作用。计算机模拟显示DTG对CKS2的结合亲和力达-12.0 kcal·mol-1,后续在DU145和PC-3细胞系中验证发现,0~100 μM DTG处理24小时对细胞活力无显著影响,但在48和72小时呈剂量依赖性抗增殖效应,不过两种细胞系活力仍保持在50%以上;划痕愈合和小室侵袭实验显示80 μM DTG对细胞迁移和侵袭无影响。
Yosrei等以鲑鱼精DNA(ss-DNA)为模型,通过多种生物物理、计算方法和分子对接研究,探索DTG是否通过结合DNA发挥抗增殖效应。紫外-可见光谱显示DTG以沟槽结合模式与DNA结合(结合常数约为103M-1),即通过插入DNA螺旋的大沟或小沟结合;离子强度实验排除静电相互作用的贡献,荧光竞争性置换实验提示DTG不太可能通过嵌入模式与DNA相互作用;碘化钾淬灭研究和黏度测量进一步支持沟槽结合模式,排除嵌入作用。不同温度下的热力学测量显示所有热力学参数均为负值,提示该相互作用是自发的,主要由氢键和范德华力驱动(ΔG°=-15.0~-25.4 kJ·mol-1;ΔH°=-198.51 kJ·mol-1;ΔS°=-573.33 J·mol-1)。基于B-DNA双链的计算机模拟分子对接显示,DTG结合于DNA小沟,尤其在富含G-C的区域,与核碱基形成氢键和疏水接触,不插入碱基对之间,也不扰动DNA螺旋结构。DTG与DNA的相互作用既引发对其脱靶效应和长期安全性的思考,也进一步支持其作为抗增殖分子的重新定位潜力。
临床前证据:1,2,3-三唑多替拉韦衍生物效应
1,2,3-三唑衍生物因稳定的刚性平面和类似酰胺的电子排布等优良化学性质,广泛用于药物修饰,也是基于现有药物设计可专利新型衍生物的常用策略,其可嵌入DNA造成损伤,是抗癌药物开发的潜力工具。研究人员以INSTIs为骨架设计了一系列1,2,3-三唑衍生物,试图结合两类分子的抗增殖活性。
原发性肝癌包含一组病理异质性的恶性肿瘤,其中肝细胞癌(HCC)约占80%。Hou等通过点击化学设计了34种新型1,2,3-三唑DTG衍生物,在人HCC细胞系中筛选发现化合物5e和5p具有潜力,20 μM处理48小时后,5e和5p对Huh7细胞的活力抑制率分别为33.91%和12%,对HepG2细胞的抑制率分别为39.65%和38.49%,且对正常肝细胞的毒性极低。两种化合物呈剂量依赖性抗增殖,对Huh7细胞的半数抑制浓度(IC50)分别为2.64±0.47 μM和5.42±0.43 μM,对HepG2细胞的IC50分别为6.84±0.99 μM和4.83±1.17 μM,而单独DTG仅轻微降低Huh7和HepG2细胞活力(IC50>50 μM)。进一步评估显示其抗增殖机制多元:两种化合物均剂量依赖性抑制Huh7集落形成,升高细胞内ROS并诱导凋亡;还可激活微管相关蛋白1A/1B轻链3(LC3)通路诱导自噬,激活γ-H2A组蛋白家族成员X(γ-H2AX)通路诱导DNA损伤。急性处理小鼠实验中,5e(20 μM)对人肾系膜细胞和主要器官无毒性,单次500 mg/kg给药后观察12天显示其对正常细胞和组织具有良好的体内安全性。
针对肺癌,Wang等和Hou等开发了一系列靶向NSCLC细胞的1,2,3-三唑DTG衍生物,其中7-甲氧基-4-甲基-6,8-二氧代-N-(3-(1-(2-(三氟甲基)苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)苯基)-3,4,6,8,12,12a-六氢-2H-吡啶并[1′,2′:4,5]吡嗪并[2,1-b][1,3]恶嗪-9-甲酰胺(DTHP)、9e和9p表现出抗增殖活性。DTHP初步在7种NSCLC细胞系中筛选显示显著细胞毒性,72小时IC50范围为1.71±1.18 μM(H1975细胞)至7.4±1.20 μM(A549细胞),对正常细胞相对安全;而单独DTG处理H1975和A549细胞的IC50均>20 μM。选取高敏感性的H1975细胞(EGFR双突变细胞系)进一步研究发现,10 μM DTHP呈剂量依赖性抑制集落形成,通过双重机制维持增殖抑制:诱导剂量依赖性凋亡和细胞周期阻滞。机制上,DTHP升高细胞内Ca2+水平,Ca2+螯合剂可使凋亡细胞比例较单独DTHP处理组降低50%,提示细胞内Ca2+水平可能介导药物诱导的H1975细胞凋亡;而单独DTG既不诱导凋亡,也不影响细胞内Ca2+水平。分子对接提示DTHP可能结合肌浆/内质网Ca2+-ATP酶(SERCA),对接得分为-7.964±0.29 kcal·mol-1,极可能扰动Ca2+稳态;DTHP的疏水基团与SERCA的疏水口袋深度结合,与多个残基形成有利的疏水和范德华相互作用。研究进一步证实DTHP通过调节钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶激酶2(CaMKK2)并激活AMP激活蛋白激酶(AMPK)通路诱导凋亡,其诱导的Ca2+稳态扰动还可导致线粒体功能障碍和ROS释放增加,而单独DTG对ROS生成无影响。体内实验中,H1975细胞异种移植小鼠经DTHP(30 mg/kg,每日腹腔注射,共21天)治疗后,治疗12天后肿瘤生长已显著受抑,治疗结束时肿瘤重量和体积分别降低69.09%和60.47%,且抗肿瘤效应伴随良好的安全性,小鼠体重和脏器指数无明显变化。
同一作者进一步探索DTG衍生物,此前获得的化合物9e和9p可降低A549、PC-9和H460肺癌细胞系活力,48小时IC50分别为8.72±0.11 μM和12.97±0.32 μM(A549)、3.83±0.73 μM和3.17±0.18 μM(PC-9)、11.76±2.31 μM和10.69±0.48 μM(H460);单独DTG(20 μM)仅显著降低H460细胞活力。进一步实验显示,两种衍生物均可明显减少PC-9和H460细胞增殖和克隆形成,明显诱导凋亡、影响细胞周期并触发ROS生成;在PC-9细胞中分析发现,自噬诱导是抗增殖效应的主要驱动因素,表现为微管相关蛋白1A/1B轻链3BM(LC3-II)水平升高,而凋亡、ROS生成和细胞周期紊乱可能是自噬反应的次要结果。
前列腺癌是全球男性最常见癌症之一,雄激素剥夺治疗是一线方案,但许多患者会出现耐药,进展为转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC),预后更差且治疗选择有限。基于此前DTG衍生物的研究,Zhou等假设其可用于mCRPC治疗,合成了一系列新的1,2,3-三唑DTG衍生物并在前列腺癌细胞系中评估抗增殖潜力。在PC3和DU145人前列腺癌细胞系中的初步筛选发现化合物4d和4q最有效,可显著抑制两种细胞系增殖,4d对PC3和DU145的IC50分别为8.08 μM和5.08 μM,4q的IC50分别为5.32 μM和5.52 μM,集落形成实验证实了增殖抑制效应。为阐明作用机制,研究人员结合实验和计算手段发现,4d或4q处理可诱导DNA损伤反应,表现为DNA损伤标志物γ-H2AX和凋亡标志物剪切型聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)水平显著升高,免疫荧光证实γ-H2AX焦点聚集,末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记(TUNEL)实验进一步支持凋亡激活。分子对接模拟显示两种化合物均可与PARP相互作用,与Tyr869和Arg878形成关键氢键,提示其可能通过直接抑制该关键DNA修复酶杀伤肿瘤细胞。体内实验中,注射DU145细胞构建的NOD/SCID-γ null荷瘤小鼠经4d和4q化合物(25 mg/kg,静脉注射)治疗后,第16天肿瘤生长显著受抑,肿瘤重量下降,肿瘤部位可见细胞坏死,且化合物在体外对正常肺上皮和肾细胞系无明显细胞毒性,对小鼠正常细胞或器官也无毒性。
临床前证据:拉替拉韦(RAL)效应
RAL是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的首个用于HIV治疗的INSTI,临床特征良好,随机临床试验中不良反应轻微、药物相互作用少且无相关脏器毒性。RAL也被探索是否具有抗增殖特性,但相关研究少于DTG。临床前研究显示其可抑制结直肠癌(CRC)和骨髓瘤等多种肿瘤细胞系增殖。
锯齿状腺癌(SAC)是预后较差的侵袭性CRC亚型,Fascin-1是促进肿瘤细胞侵袭的关键驱动因子,在包括SAC在内的多种侵袭性癌中过表达,与患者生存降低相关。Alburquerque-González等对9591个化合物进行虚拟筛选以寻找新型Fascin-1抑制剂,将RAL列为首要候选物,分子动力学研究提示RAL在Fascin-1结合位点内稳定性良好。这一计算预测通过重组Fascin-1的多种体外实验得到验证:差示扫描荧光法显示RAL可热稳定Fascin-1;荧光滴定实验测得解离常数Kd为180±10 μM;配体基核磁共振(NMR)光谱证实RAL与Fascin-1在溶液中直接相互作用。此外,F-肌动蛋白成束实验显示RAL可有效破坏Fascin-1介导的肌动蛋白成束。在分别高、中、低表达Fascin-1蛋白的HCT-116、HaCaT和DLD-1结直肠腺癌细胞系中进一步研究RAL效应,免疫荧光显微镜显示30 μM RAL处理可显著破坏细胞骨架,抑制对照组中观察到的明显片状伪足形成;关键的是,RAL还可减少HCT-116细胞和DLD-1 Fascin-1转染细胞的迁移和侵袭。斑马鱼幼虫侵袭模型和异种移植模型进一步验证了RAL的体内效应:注射DLD-1 Fascin-1转染细胞的幼虫侵袭百分比升高,而注射HCT-116细胞的幼虫经30 μM RAL处理后侵袭率降低;异种移植6天后评估,注射细胞经RAL预处理的小鼠中观察到转移的幼虫总数减少;DLD-1细胞过表达Fascin-1可增加转移,而RAL处理可减弱该效应,证实RAL的抗转移活性根本上依赖于Fascin-1表达。
多发性骨髓瘤(MM)约占所有癌症的1%~2%,占血液系统恶性肿瘤的18%,特征是骨髓内浆细胞异常增殖并产生过量单克隆免疫球蛋白(副蛋白)。涉及免疫球蛋白重链基因座致癌易位是发病机制的关键驱动因素,且与不良预后相关。由于易位可能发生在体细胞重组机制错误时——这是产生抗体多样性的关键机制——并由重组激活基因(RAG)蛋白(RAG1和RAG2重组酶)启动,RAGs成为预防易位发生的潜在治疗靶点。尽管目前尚无直接RAG抑制剂,但其与逆转录病毒整合酶的结构和功能相似性促使研究人员探索INSTIs的该用途。Akcora-Yildiz等据此研究了RAL在MM中的治疗潜力及其对RAG复合物的效应,在人MM细胞系(RPMI-8226、NCI-H929、U266)中评估RAL的细胞毒效应,结果显示RPMI-8226和NCI-H929细胞经75 nM及以上浓度RAL处理48小时后活力显著下降,U266细胞无敏感性;72小时时RPMI-8226和NCI-H929的IC50分别为73 nM和91 nM,RAL对正常外周血单个核细胞(PBMCs)影响极小。Annexin V/碘化丙啶(PI)染色实验显示,73 nM(RPMI-8226)、91 nM(NCI-H929)和200 nM(U266)RAL处理72小时可显著增加凋亡比例,Western blot证实凋亡激活(剪切型PARP水平升高)和DNA损伤诱导(γH2AX水平升高)。相反,RAL对基因表达的影响具有细胞系特异性:药物暴露可上调NCI-H929和U266细胞的RAG1和RAG2,RPMI-8226细胞无此调控;RAG结合伴侣高迁移率族框1(HMGB1)基因mRNA表达在RPMI-8226和NCI-H929细胞中无变化,但在U266细胞中被下调。此外,RAL可调节MM细胞的DNA修复通路,上调非同源末端连接(NHEJ)和碱基切除修复基因(如SET和Mariner转座酶结构域甲基转移酶,SETMAR),并根据细胞系不同可变调节同源重组修复(HRR)因子,如DNA修复蛋白RAD51同源物1(RAD51)和DNA修复蛋白RAD52同源物(RAD52)。综上,RAL可能触发DNA损伤和凋亡,同时以细胞系特异性方式破坏关键DNA修复通路的转录调控。
另一参与DNA损伤修复的蛋白是PARP。Shahab等近期从2229个化合物的库中筛选出RAL为潜在的PARP抑制剂,首先采用随机森林机器学习模型筛选库,再通过分子对接和分子动力学模拟验证筛选结果;RAL对靶点的结合特征良好,对接得分为-8.17 kJ·mol-1,与PARP残基形成多个关键相互作用,且结合稳定,量子力学模拟和结合自由能分析进一步证实RAL作为潜在PARP抑制剂的预测,但未进行体外或体内实验验证。
RAL的另一潜在靶点是糖酵解酶醛缩酶A(ALDOA),属于果糖-1,6-二磷酸醛缩酶家族,催化糖酵解途径中果糖-1,6-二磷酸转化为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸。Chang等证实ALDOA在人肺癌细胞中高表达,尤其是在迁移和侵袭能力强的细胞系中,敲低ALDOA可抑制其迁移和侵袭能力,而异位表达外源性ALDOA可显著增强低侵袭性肺癌细胞系的上述能力,该结果在多种肺癌细胞系及ALDOA过表达的CL1-0细胞或ALDOA敲低的CL1-5细胞异种移植小鼠中得到重复验证。研究人员进一步通过虚拟筛选临床可用药物对ALDOA/γ-肌动蛋白相互作用位点进行筛选,鉴定RAL为推定抑制剂;药物暴露可剂量依赖性抑制肺癌细胞模型(ALDOA过表达的CL1-0细胞)的迁移,虽无强细胞毒性,但可显著抑制异种移植模型(注射CL1-0-ALDOA过表达细胞的NOD-SCID小鼠)的致瘤性和结节形成能力,延长生存率,且无显著毒性。
临床前证据:卡博特韦(CAB)效应
CAB是第二代INSTI,为DTG的结构类似物,具有亚纳摩尔级效力、良好安全性特征和低药代动力学变异性。鉴于结构相似性,预期CAB具有与DTG相似的抗增殖作用。截至目前,仅少数文章探索其效应,且仅针对黑色素瘤。
黑色素瘤是最具侵袭性的皮肤癌类型,也是皮肤癌相关死亡的首要原因,由遗传和表观遗传事件驱动,常由紫外线辐射等环境损伤触发。环境损伤可诱导HERV表达,HERV-K家族被认为是黑色素瘤起始和进展的共同驱动因素。Zanrè等在包括A375、FO-1、SK-Mel-28(BRAFV600E突变)和MeWo(BRAF野生型但肿瘤蛋白p53突变)在内的人黑色素瘤细胞系中研究CAB对HERV表达和恶性表型的影响,用不同浓度CAB(0.1~5 μM)处理黑色素瘤细胞系和正常人上皮黑素细胞(NHEMs),发现CAB对NHEMs无毒性,但可降低所有黑色素瘤细胞系的活力;3 μM CAB还可抑制HERV-K pol和env基因表达,在所有细胞系中减慢划痕愈合实验中的细胞迁移和软琼脂中的集落形成,基质金属肽酶2(MMP2)表达降低解释了细胞迁移减少的原因。CAB处理还可降低干扰素基因刺激因子(STING)活性(减少其磷酸化)和程序性死亡配体1(PD-L1)表达(在BRAF突变黑色素瘤细胞系中),提示其破坏该促肿瘤信号轴;还可诱导细胞周期阻滞,通过下调细胞周期蛋白D1和降低视网膜母细胞瘤蛋白(pRb)磷酸化实现(在A375和SK-Mel-28细胞中);并以细胞系依赖的方式触发不同的细胞死亡通路,在FO-1和SK-Mel-28细胞中诱导凋亡,在所有BRAF突变细胞系中刺激铁死亡。
基于上述结果,作者扩展了研究,探索CAB对获得性BRAF抑制剂(BRAFi)耐药黑色素瘤细胞的疗效,这类细胞与更具侵袭性的表型相关,推测由HERV-K再激活驱动。研究证实CAB可有效抑制亲本A375和FO-1P细胞活力(6和12 μM剂量),且对BRAFi耐药细胞仍有效,可降低细胞存活率、抑制HERV-K pol和env基因表达、调节细胞周期进展、增强凋亡并减少集落形成。
临床前证据:1,2,3-三唑卡博特韦衍生物效应
与DTG类似,研究人员也制备了1,2,3-三唑CAB衍生物,以结合1,2,3-三唑的平面刚性结构可插入DNA分子和CAB的刚性平面结构的优势,寻找具有抗增殖活性的新分子。
Xie等合成了19种CAB衍生物(KJ-1至KJ-19),并在人HepG2肝细胞癌细胞系中评估抗增殖效力,鉴定KJ-5和KJ-12为最有效的化合物,48小时药物暴露后的IC50分别为4.29±0.10 μM和4.07±0.09 μM,4 μM剂量下对正常肝L02细胞的抑制率极低;48小时暴露后对人HeLa宫颈癌细胞、MCF-7乳腺腺癌细胞和KYSE-30食管鳞状细胞癌细胞的活力也有降低作用,但IC50更高(KJ-5和KJ-12在HeLa细胞中分别为5.02±0.94 μM和5.17±0.34 μM,在MCF-7细胞中分别为8.41±0.14 μM和8.55±0.60 μM,在KYSE-30细胞中均为8.51±0.43 μM)。进一步实验阐明HepG2增殖抑制的机制:CAB衍生物可将细胞周期阻滞于G2/M期,并呈浓度依赖性诱导细胞凋亡;Western blot分析线粒体凋亡蛋白显示,KJ-5或KJ-12(2、4、8 μM)处理可降低B细胞淋巴瘤2(Bcl-2)蛋白水平,升高BCL2相关X蛋白(Bax)水平,提高Bax/Bcl-2比值,同时增加剪切型caspase-9、caspase-3和PARP的表达,进一步证实两种化合物均通过线粒体通路诱导凋亡;KJ-5和KJ-12处理还可增加磷酸化γ-HAX表达,提示DNA损伤,从而解释细胞增殖抑制和凋亡诱导的原因;此外,两种化合物均可削弱HepG2细胞的转移潜能,抑制细胞迁移和侵袭。
基于上述线索,同一作者分析了此前在HepG2细胞中显示显著抗增殖活性的CAB衍生物KJ-9(48小时IC50为5.06±0.06 μM),证实其对多种人癌细胞系的抗增殖作用,在HepG2和HCCLM3细胞中尤为明显,对HeLa(宫颈癌)、KYSE-150(食管癌)和A549(肺癌)细胞系作用较弱,且对正常细胞抑制作用极小。KJ-9可有效减少HepG2和HCCLM3细胞的集落形成能力,并呈浓度依赖性诱导两种细胞凋亡,Annexin-V/PI染色流式细胞术和Western blot分析显示,KJ-9上调Bax、下调Bcl-2、提高Bax/Bcl-2比值、增加剪切型caspase-9、caspase-3和PARP水平;该CAB衍生物还可将细胞周期阻滞于G2/M期,减少G0/G1期细胞比例,并诱导DNA损伤(表现为γ-HAX表达升高)。机制上,KJ-9暴露可显著升高细胞内ROS水平,ROS抑制剂N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)可逆转该效应;升高的ROS激活肿瘤蛋白p53通路,抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号,激活DNA损伤修复相关蛋白共济失调毛细血管扩张突变蛋白(ATM)和共济失调毛细血管扩张症与Rad3相关蛋白(ATR);反之,NAC处理可逆转该表型,进一步提示氧化应激参与KJ-9的抗增殖效应。体内实验中,将HepG2细胞皮下植入NOD-SCID小鼠,KJ-9给药可显著降低肿瘤体积和重量,动物无明显的额外毒性,提示其可抑制肿瘤进展;免疫组织化学染色和Western blot分析显示,KJ-9上调p-ATM、p-ATR、p-p53和剪切型caspase-3,下调p-AKT,提示KJ-9通过涉及DNA损伤修复和凋亡的机制抑制肿瘤生长。
最后,Guo等设计并合成了一系列新型CAB衍生1,2,3-三唑杂合物,评估其对NSCLC的活性,在25 μM剂量下测试对H460和H1299人NSCLC细胞系的活力和细胞毒性,48小时时仅化合物5c、5i和6h可将H460活力降至50%以下,所有化合物对H1299细胞影响极小(活力>90%);72小时时6种化合物(5c、5d、5i、5s、6b、6h)可将H460活力降至50%以下,但仍无化合物可将H1299活力降至50%以下,正常LO2细胞基本不受影响。化合物5i的细胞毒性最高(IC50=6.06 μM),其次是5c(IC50=9.65 μM)和5s(IC50=13.38 μM)(H460细胞中)。进一步评估5i的抗增殖效应,活/死细胞染色显示5i(5~20 μM,24小时)处理可显著减少H460和H1299两种细胞系的活细胞数量,增加死细胞数量;集落形成实验进一步证实5i可减少克隆形成,在H460细胞中16 μM和32 μM浓度下抑制作用显著,在H1299细胞中也观察到类似抑制。通过不同剂量(2、4、8 μM)5i处理72小时研究凋亡诱导情况,H460细胞中凋亡显著增加,但5i对H1299细胞的影响较弱。随后量化ROS水平以评估化合物对ROS生成的影响,结果显示H460细胞中ROS生成显著增加。Western blot分析显示5i对H460和H1299细胞的作用不同:在H460细胞中,5i显著上调自噬标志物LC3蛋白,不影响细胞周期调控、DNA损伤反应或DNA修复相关蛋白(如caspase-3、细胞周期蛋白D、细胞周期蛋白E、β-连环蛋白、γH2AX和PARP),提示在这些细胞中诱导自噬性细胞死亡;而在H1299细胞中,5i降低细胞周期蛋白D和E水平,升高γH2AX水平,β-连环蛋白、PARP、LC3和caspase-3无变化,提示5i抑制细胞分裂和增殖,但不诱导自噬或凋亡。
临床前证据:埃替拉韦(EVG)效应
EVG是与RAL同属第一代INSTIs的药物,通常与药代动力学增强剂考比司他组成固定剂量复方制剂,同样具有低耐药遗传屏障和高病毒学效力(适用于初