抗肿瘤新药ONC201对乳腺癌的特殊杀伤机制

　　

肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）是一种抗肿瘤蛋白，临床试验证明其具有潜在抗癌作用。但是，这种药物有血清半衰期短、稳定性差、成本高和生物分布受限等缺点。宾州Hershey癌症研究所的Allen JE等人在2013年鉴定口服活性稳定小分子“TRAIL诱导化合物（TIC10，又名ONC201或NSC350625）”能以不依赖p53的方式转录诱导TRAIL，且不受血脑屏障限制。

鉴于TIC10诱导肿瘤细胞和正常细胞TRAIL持续上调，证明它可能具有抗肿瘤活性。

2015年，Oncoceutics公司与德州大学M.D.安德森-癌症中心教授Michael Andreeff课题组合作，共同研发新药ONC201，并于2016年获专利该类化合物具有抗癌特性，在p53蛋白发生突变或完全删除时仍能诱导癌细胞凋亡而不影响正常细胞。目前，作为抗肿瘤药物，科学家们正致力于开展ONC201对各种恶性肿瘤的早期临床试验。

临床试验内容	适应症	阶段
Oral ONC201 in Relapsed / Refractory Multiple Myeloma	复发/难治性多发性骨髓瘤	Phase I/II
Ixazomib Citrate, ONC201, and Dexamethasone in Treating Participants with Recurrent and / or Refractory Multiple Myeloma	联合用药治疗复发和/或难治性多发性骨髓瘤	Phase I / II
ONC201 in Recurrent or Metastatic Type II Endometrial Cancer Endometrial Cancer	复发或转移性II型子宫内膜癌	Phase II
ONC201 in Pediatric H3 K27M Gliomas	新诊断的弥漫性桥脑胶质瘤(DIPG)和复发/难治性h3k27m胶质瘤的儿科患者	Phase II
Akt / ERK Inhibitor ONC201 in Treating Patients with Recurrent Metastatic Breast Cancer or Recurrent Advanced or Metastatic Endometrial Cancer	复发转移性乳腺癌或复发晚期或转移性子宫内膜癌	Phase II
Akt / ERK Inhibitor ONC201 in Treating Patients with Recurrent High-Grade Glioma	复发高级神经胶质瘤	Phase II
Akt / ERK inhibitor ONC201 in Treating Patients with Recurrent or Metastatic Endometrial Cancer	复发或转移性子宫内膜癌	Phase II
Akt / ERK Inhibitor ONC201 in Treating Patients with Neuroendocrine Tumors That Are Locally Advanced, Metastatic, Recurrent, Refractory, or Cannot Be Removed by Surgery	神经内分泌瘤	Phase II
ONC201 in Treating Patients with Relapsed or Refractory Acute Leukemia or High-Risk Myelodysplastic Syndrome	难治性急性白血病和高危骨髓增生异常综合征	Phase I / II
Akt / ERK Inhibitor ONC201 in Treating Patients with Advanced Solid Tumors or Multiple Myeloma	晚期实体瘤或多发性骨髓瘤	Phase I
Oral ONC201 in Adult Recurrent Glioblastoma and H3 K27M-mutant Glioma	胶母细胞瘤和神经胶质瘤	Phase II

有学者提出了关于ONC201的两条主要作用机理：1）TRAIL依赖途径；2）不依赖TRAIL途径（应激反应）。

最近，美国国立卫生研究院（NIH）癌症研究中心Stanley Lipkowitz团队在《Oncotarget》发表文章，报道ONC201在乳腺癌细胞中存在新作用途径：靶向线粒体。

新文章在多种人类乳腺癌和子宫内膜癌细胞系中测试了ONC201的毒性。值得高兴的是，ONC201对所有癌细胞系都表现出了杀伤性。出人意料的是，ONC201毒性并不依赖TRAIL受体，也不依赖caspases：磷酸化的Akt（pAkt）和ERK（pERK）在药物处理早期阶段（1-24小时）轻微上调，但在随后48小时逐渐下降，与此同时，磷酸化的Foxo3a（pFoxo3a）也没有明显变化。在RNAseq分析中，ONC201未能诱导TRAIL mRNA，反而DR4和DR5 mRNA稍微有所增加。

过去其他调查鉴定ONC201诱导的TRAIL转录和毒性，部分归因为TRAIL介导的凋亡。在乳腺癌和子宫内膜癌细胞中，ONC201诱导的细胞毒性从何而来？

时间推移活细胞成像（time-lapse live cell imaging）结果显示，ONC201导致细胞膜气球化然后破裂，该现象不同于细胞凋亡。Western blot证明，ONC201致使AMP依赖激酶和ATP磷酸化丢失。采用安捷伦 Seahorse XF分析仪提供的实时活细胞分析，研究人员发现ONC201抑制了线粒体的呼吸作用，在缺乏葡萄糖的情况下ATP耗尽和细胞毒性都显著增强，这表明ONC201靶向了线粒体呼吸。

ONC201抑制线粒体呼吸

最新Agilent Seahorse XF 分析仪 资料>>

共聚焦显微镜和电镜成像观察到ONC201引起了线粒体结构损伤和功能损害。此外，ONC201还降低了线粒体DNA（mtDNA）。RNAseq分析结果显示ONC201抑制了多个mtDNA编码基因和核编码基因表达，这些基因参与氧化磷酸化等线粒体功能。

更重要的是，这篇文章发现，缺乏富马酸酶（fumarate hydratase）的癌细胞和mtDNA产量减少的多个癌细胞系对ONC201有抗性。富马酸酶是三羧酸循环中的一种酶，与细胞有氧呼吸中很多代谢反应相关，遗传突变导致的富马酸酶缺失能引发包括肾癌在内的恶性肿瘤。这篇文章指出，不依赖线粒体呼吸的细胞对ONC201有潜在抗性。

“我们的数据证明，新药ONC201能通过破坏线粒体功能杀死癌细胞，依赖糖酵解（glycolysis）的癌细胞能抵抗ONC201的杀伤，”文章作者总结。

原文检索：ONC201 kills breast cancer cells in vitro by targeting mitochondria

（生物通：伍松）