SKLB-D18：打破三阴性乳腺癌耐药困局，双靶抑制 ERK1/2 和 ERK5 开启抗癌新征程

为解决 ERK1/2 抑制剂耐药及疗效不佳问题，研究人员开展针对三阴性乳腺癌中 ERK1/2 和 ERK5 的研究。发现 SKLB-D18 可双靶抑制二者，显著抑制肿瘤。该成果为抗癌治疗提供新思路，值得科研人员阅读。

　　

在癌症治疗的战场上，精准医学就像一位英勇的战士，为攻克癌症带来了新的希望，其中靶向治疗更是备受瞩目。RAS-RAF-MEK1/2-ERK1/2 信号通路（一种在细胞内传递信号，对细胞生长、增殖等过程起到关键调控作用的通路）在超过 33% 的肿瘤中出现异常激活，堪称肿瘤恶性进展、侵袭和转移的重要 “帮凶”。于是，ERK1/2 这个位于通路末端且突变率低的 “关键人物”，成为了抗癌治疗的热门靶点，众多研究人员纷纷投身于 ERK 抑制剂的研发，相关临床试验也开展得如火如荼。

然而，现实却给了大家沉重一击。目前，还没有一款 ERK1/2 抑制剂能成功获批用于癌症治疗。像 MK-8353、GDC0994、CC-90003 和 BVD-523 等在临床试验中，都暴露出了不少问题，有的会和其他药物相互作用，有的会影响正常细胞的生理功能，这些副作用严重限制了它们在临床上的长期使用。而且，癌细胞就像一群狡猾的 “敌人”，在长期接触 ERK1/2 抑制剂后，很容易产生耐药性，通过多种手段继续存活和增殖。比如，ERK1/2 自身发生突变，ERK2 基因扩增和过表达，上皮生长因子受体（EGFR）和 Erb-B2 受体酪氨酸激酶 2（ErbB2）过表达等，这些都能帮助癌细胞躲过抑制剂的 “攻击”。此外，PI3K-AKT 等其他信号通路也会趁机被激活，绕过被抑制的 ERK1/2 通路，促进癌细胞的生长。

与此同时，研究发现 ERK1/2 和 ERK5 之间有着千丝万缕的联系。它们具有一定的同源性（66%），还拥有许多共同的底物，如 c-Myc、c-Fos、RSK 等，在细胞的生长、增殖等过程中共同发挥作用。当 ERK1/2 被抑制时，ERK5 会像一个 “替补队员” 一样，被激活并上调，维持癌细胞的增殖，这也导致了 ERK1/2 单药治疗的效果大打折扣。不过，有趣的是，抑制 ERK1/2 或 ERK5，竟然和自噬（细胞内的一种自我降解过程，能清除受损的细胞器和蛋白质等）以及铁死亡（一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的细胞死亡方式）有关，而这两种过程都有可能帮助癌细胞克服耐药性。

面对这些难题，[第一作者单位] 的研究人员决心寻找新的突破点。他们在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上发表了题为《A first-in-class selective inhibitor of ERK1/2 and ERK5 overcomes drug resistance with a single-molecule strategy》的论文，为攻克癌症耐药问题带来了新的曙光。研究人员发现了一种名为 SKLB-D18 的新型分子，它就像一个拥有特殊技能的 “超级战士”，能够同时精准地靶向 ERK1/2 和 ERK5，在三阴性乳腺癌（TNBC，一种恶性程度较高、治疗难度较大的乳腺癌亚型）的治疗中展现出了卓越的效果，不仅在小鼠实验中表现出良好的耐受性，而且体内抗肿瘤功效远超现有的临床 ERK1/2 抑制剂 BVD-523，甚至比 BVD-523 和 ERK5 抑制剂 XMD8-92 的联合用药效果还要好。这一发现为克服 ERK1/2 抑制剂的耐药性提供了新的策略，为癌症治疗开辟了新的道路。

为了开展这项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，他们通过免疫印迹分析（一种用于检测蛋白质表达和修饰水平的技术），来观察各种蛋白的表达和磷酸化水平变化；利用细胞活力测定（如 MTT 法，通过检测细胞对特定试剂的代谢能力来反映细胞活力）评估化合物对癌细胞增殖的抑制作用；借助 Transwell 实验（一种可以研究细胞迁移和侵袭能力的实验方法）探究癌细胞的迁移能力变化。在分子生物学技术上，采用荧光定量 PCR（能够对特定基因的表达水平进行精确量化）检测基因表达情况；进行瞬时转染（将外源基因导入细胞的一种技术手段）来调控基因的表达。此外，还通过晶体结构解析（利用 X 射线晶体学技术，解析蛋白质与化合物结合的三维结构），深入了解 SKLB-D18 与 ERK1/2 和 ERK5 的结合模式。

下面，让我们一起来看看研究人员都取得了哪些重要的研究结果吧。

• ERK1/2 抑制诱导补偿性 ERK5 磷酸化并促进 TNBC 进展：研究人员通过分析 TCGA 数据库发现，MAPK3（编码 ERK1）和 MAPK1（编码 ERK2）的高表达与 TNBC 患者的低总生存率显著相关，MAPK7（编码 ERK5）的高表达与低无复发生存率相关。接着，他们在 MDA-MB-231 和 MDA-MB-468 细胞中进行实验，结果表明，使用 ERK1/2 抑制剂 BVD-523 处理细胞后，ERK5 的磷酸化水平显著增加，而且 ERK1/2 的基因敲低也能诱导 ERK5 磷酸化上调，这说明 ERK5 的补偿激活机制与 KRAS 突变状态无关。同时，研究人员还发现，同时抑制 ERK1/2 和 ERK5，能够更有效地抑制 TNBC 细胞的生长和迁移。由此可见，靶向 ERK5 补偿激活机制可能是 TNBC 治疗的有效策略。

• SKLB-D18 对 ERK1/2/5 的抑制谱：研究人员利用药效团融合和计算机辅助药物设计技术，精心设计并成功合成了 SKLB-D18。实验数据显示，SKLB-D18 对 ERK1/2 和 ERK5 具有纳摩尔级的抑制活性，其 IC₅₀值分别为 38.69 ± 0.62 nM、40.12 ± 0.95 nM 和 59.72 ± 1.21 nM。ITC 实验进一步证实了它与 ERK1/2/5 的结合亲和力，解离常数（K_d）分别为 126.9 nM、209.8 nM 和 468.2 nM 。激酶选择性评估表明，SKLB-D18 对 ERK1/2 和 ERK5 具有高度选择性。在多种 TNBC 细胞系中，SKLB-D18 能够剂量依赖性地抑制细胞活力，对 MDA-MB-231 和 MDA-MB-468 细胞的抑制效果尤为显著。此外，CETSA 实验表明，SKLB-D18 能够在完整细胞中选择性地结合 ERK1/2 和 ERK5。这些结果充分表明，SKLB-D18 是一种极具潜力的同时靶向 ERK1/2/5 的抑制剂。

• SKLB-D18 与 ERK2/5 的晶体结构：为了深入了解 SKLB-D18 的作用机制，研究人员解析了它与 ERK2 和 ERK5 的共晶体结构。结果发现，SKLB-D18 能够紧密地占据 ERK2 和 ERK5 的 ATP 结合位点，通过形成多个氢键和卤键，与蛋白相互作用。与 ERK5 相比，SKLB-D18 与 ERK1/2 形成的相互作用网络更为广泛，这也解释了为什么它对 ERK1/2 的结合亲和力和酶抑制活性更高。这些结构信息为进一步优化 SKLB-D18 提供了重要的依据。

• SKLB-D18 靶向 ERK1/2 - ERK5 补偿途径，有效抑制 TNBC 细胞的增殖和转移：免疫印迹实验表明，SKLB-D18 在抑制 p-ERK5、p-RSKP90、p-c-Myc 和 c-Myc 方面表现出色，优于 BVD-523 和 XMD8-92 的联合用药。同时，它还能抑制 ERK1/2 抑制剂诱导的 ERK5 补偿激活。在功能实验中，SKLB-D18 能够显著抑制 MDA-MB-231 和 MDA-MB-468 细胞的集落形成和增殖，诱导细胞周期阻滞在 G0/G1 期，并促进细胞凋亡。此外，SKLB-D18 还能有效抑制癌细胞的迁移，通过上调 E-cadherin 水平和下调 MMP2 水平，发挥抗迁移作用。这些结果表明，SKLB-D18 能够克服 ERK1/2 - ERK5 补偿机制，抑制 TNBC 细胞的增殖和转移。

• SKLB-D18 激活 TNBC 细胞中 mTOR/p70S6K 调节的完整自噬通量：研究人员发现，SKLB-D18 能够增强微管相关蛋白 1 轻链 3（LC3）的荧光强度，上调 LC3B-II 的积累，下调 p62 水平，从而诱导 TNBC 细胞发生自噬。进一步研究表明，SKLB-D18 通过抑制 mTOR 和 p70S6K 的磷酸化，激活自噬通量。同时，它还能促进自噬体与溶酶体的融合，增强溶酶体的活性，诱导自噬依赖性细胞死亡。这些结果表明，SKLB-D18 在调节 TNBC 细胞自噬方面发挥着重要作用。

• SKLB-D18 诱导 TNBC 细胞的铁蛋白自噬并促进细胞死亡：实验发现，SKLB-D18 能够显著增强细胞内活性氧（ROS）水平，增加丙二醛（MDA）含量，诱导细胞内游离亚铁离子水平升高。免疫印迹分析表明，SKLB-D18 能够下调谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）和核受体辅激活因子 4（NCOA4）的水平。通过一系列实验证实，SKLB-D18 通过诱导 NCOA4 介导的选择性自噬，参与调节细胞内铁代谢途径，促进 TNBC 细胞发生铁死亡。

• SKLB-D18 单药治疗延缓 TNBC 异种移植小鼠模型中的肿瘤生长：在对 SKLB-D18 进行药代动力学研究时发现，它在人体内具有中等的肝微粒体代谢稳定性，较低的血浆蛋白结合率，良好的肠道转运特性和口服生物利用度。在 TNBC 异种移植小鼠模型中，SKLB-D18 能够剂量依赖性地抑制肿瘤生长，肿瘤抑制率高达 79.88%，优于 BVD-523 和 XMD8-92 的联合治疗。而且，SKLB-D18 治疗组的小鼠没有出现明显的体重减轻和不良反应，对主要器官也没有明显毒性。免疫组化和免疫印迹分析表明，SKLB-D18 能够靶向 ERK1/2/5，抑制 p-ERK5 的表达，展现出良好的抗肿瘤活性。

总的来说，这项研究揭示了 TNBC 中存在的 ERK1/2 - ERK5 补偿机制，发现同时抑制 ERK1/2/5 比单独抑制 ERK1/2 或 ERK5，在体外抗 TNBC 增殖和抗迁移方面更具优势。SKLB-D18 以单分子的形式实现了对多个信号通路的精确调控，展现出显著的抗 TNBC 活性，为单分子靶向 ERK5 补偿机制在癌症治疗中的潜在应用，提供了坚实的理论和实验支持。

虽然 SKLB-D18 在初步研究中展现出了良好的应用潜力，但仍有一些问题需要进一步探索。比如，长期给药是否会诱导新的耐药机制，它在复杂体内环境中的代谢途径还不完全清楚，其毒性评估和长期安全性也有待进一步研究。不过，这并不影响 SKLB-D18 成为一个极具价值的工具化合物和化学探针，为深入研究 ERK1/2 和 ERK5 之间的生物学相互作用和补偿机制奠定了基础。相信在未来，随着研究的不断深入，SKLB-D18 有望成为一种更有效的抗肿瘤药物，为癌症患者带来新的希望。同时，研究人员推测 SKLB-D18 在黑色素瘤、结直肠癌和胰腺癌等其他肿瘤类型中，也可能发挥重要作用，这也为后续的研究指明了方向。