SIRT6激动剂MDL-800通过调控代谢和蛋白翻译抑制头颈及食管鳞癌进展

《Cell Death & Disease》：Pharmacological activation of SIRT6 suppresses progression of head and neck and esophageal squamous cell carcinoma by modulation of cellular metabolism and protein translation

本研究针对头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）和食管鳞状细胞癌（ESCC）缺乏有效靶向治疗的临床难题，首次探索了SIRT6激动剂MDL-800的治疗潜力。研究发现MDL-800通过抑制mTOR信号通路和葡萄糖代谢，显著抑制肿瘤细胞增殖和迁移，并在体内实验中延缓肿瘤生长。值得注意的是，研究还揭示了MDL-800单药治疗会引发IGF-1R/INSR介导的AKT反馈激活，而联合PI3K抑制剂BYL719可产生协同抗肿瘤效应，为临床联合用药提供了重要理论依据。

　　

在当今肿瘤治疗领域，头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）和食管鳞状细胞癌（ESCC）作为常见的消化道肿瘤，其治疗仍面临巨大挑战。这两种癌症不仅具有相似的病理特征和分子标志物，还共享常见的风险因素，如吸烟、饮酒等。尽管手术、放疗和化疗等传统治疗手段不断进步，但肿瘤耐药和复发问题依然突出，患者5年生存率不容乐观。特别是ESCC患者，其5年生存率仅为15%-25%，这一数据令人担忧。

在这一背景下，表观遗传调控因子Sirtuin 6（SIRT6）逐渐成为肿瘤研究的新焦点。SIRT6是一种NAD⁺依赖的组蛋白去乙酰化酶，在多种癌症中表现出抑癌基因的特性。先前研究表明，SIRT6在HNSCC中的低表达与患者不良预后密切相关，但其作为治疗靶点的潜力尚未得到充分探索。特别值得关注的是，SIRT6通过调控细胞代谢、基因组稳定性和DNA损伤修复等多个关键生物学过程，在维持细胞稳态中发挥核心作用。

本研究团队由Talal Ben Lulu领衔，致力于探索SIRT6激动剂MDL-800在HNSCC和ESCC治疗中的应用前景。他们发现MDL-800能够有效抑制肿瘤细胞增殖和迁移，并在动物模型中证实其抗肿瘤活性。更为重要的是，研究揭示了MDL-800通过抑制mTOR信号通路和葡萄糖代谢发挥作用的分子机制，同时发现其单药治疗会引发补偿性反馈激活，这一发现为开发联合治疗策略提供了关键线索。

研究人员采用了一系列先进的技术方法开展本研究。在体外实验部分，他们通过细胞活力检测、蛋白印迹（Western blot）、细胞周期分析和迁移实验评估MDL-800的抗肿瘤效果。在机制研究方面，运用CUT&RUN技术进行全基因组H3K9ac乙酰化谱分析，通过蛋白阵列和受体酪氨酸激酶（RTK）阵列检测信号通路变化，并利用Seahorse能量代谢分析仪评估糖酵解功能。体内实验则采用细胞源性异种移植（CDX）模型，在NSG小鼠中评估药物的治疗效果，并通过免疫组化（IHC）分析肿瘤组织样本。

MDL-800治疗抑制HNSCC和ESCC的体外和体内进展

研究人员首先评估了MDL-800对多种HNSCC和ESCC细胞系的抑制作用。剂量反应曲线显示，MDL-800对这些细胞系具有不同程度的生长抑制效果，其中SNU-1076和KYSE-180细胞最为敏感，IC₅₀值分别为19.71μM和29.59μM。Western blot分析证实MDL-800能够剂量依赖性地降低SIRT6底物H3K9ac和H3K56ac的乙酰化水平，表明其确实发挥了SIRT6激动剂的作用。

增殖实验结果显示，25μM MDL-800即可显著抑制大多数测试细胞系的增殖能力，而50μM浓度则对所有细胞系均产生明显抑制效果。活细胞成像系统持续监测发现，MDL-800处理能够显著降低SNU-1076和KYSE-180细胞的生长速率。此外，Transwell迁移实验表明MDL-800可有效抑制肿瘤细胞的迁移能力。

在动物实验中，研究人员将KYSE-180、HSC-2和FaDu细胞移植到NSG小鼠体内，建立异种移植模型。当肿瘤体积达到100 mm3时，开始给予MDL-800（80 mg/kg）治疗。结果显示，MDL-800处理显著延缓了KYSE-180肿瘤的生长，这一效果在HSC-2和FaDu模型中虽然存在但相对较弱。肿瘤组织免疫组化分析进一步证实，MDL-800处理降低了Ki67阳性细胞比例和H3K9ac信号强度，表明其确实抑制了肿瘤细胞的增殖能力和SIRT6靶点的乙酰化水平。

SIRT6激活导致HNSCC和ESCC中广泛的细胞失调

为了深入探索MDL-800的作用机制，研究人员通过CUT&RUN技术分析了全基因组H3K9ac乙酰化模式的变化。多维尺度分析显示，MDL-800处理引起了广泛的染色质重塑，其中MDS1主要反映细胞系间的差异，而MDS2则体现治疗相关的改变。

基因集富集分析（GSEA）揭示了MDL-800处理的细胞中多个重要信号通路的变化。最显著的是凋亡信号通路的激活，以及E2F和G1/S期细胞周期转录的抑制。这些发现提示MDL-800可能通过调控细胞周期进程和诱导凋亡相关信号来抑制肿瘤生长。

蛋白阵列分析进一步证实了MDL-800对多个致癌通路的广泛影响。其中，HIF-1α作为SIRT6的已知调控靶点，在MDL-800处理后显著下调。通路富集分析显示，PI3K/AKT/mTOR通路是受影响最显著的下调通路之一，这为后续深入研究提供了方向。

SIRT6激活抑制mTOR和蛋白翻译，破坏葡萄糖代谢并通过刺激IGF1R/INSR诱导AKT过度激活

研究人员发现MDL-800处理显著抑制了蛋白质翻译过程，这一现象通过SUnSET实验得到了验证。进一步机制探索表明，MDL-800处理24-48小时后，能够显著抑制S6核糖体蛋白和4E-BP1的磷酸化水平，这两个蛋白都是mTOR信号通路的下游效应分子，参与蛋白质翻译的调控。

有趣的是，虽然mTOR活性受到抑制，但研究人员观察到了AKT的反馈性激活，表现为pAKT-S473水平的升高。这种激活模式与既往研究中mTOR抑制剂引起的反馈机制相似。通过受体酪氨酸激酶阵列分析，研究人员发现IGF-1R在MDL-800处理后明显激活，INSR在KYSE-180细胞中也出现上调。

为了验证IGF-1R/INSR激活在AKT反馈中的作用，研究人员使用IGF-1R抑制剂AEW541进行联合处理。结果显示，AEW541能够有效逆转MDL-800引起的AKT激活，证实了这一反馈机制的存在。此外，通过2-NBDG葡萄糖摄取实验发现，MDL-800处理反而增加了细胞的葡萄糖摄取，这表明代谢重编程可能参与了药物的作用机制。

PI3K/AKT抑制增强MDL-800抗肿瘤功效

基于上述发现，研究人员推测联合抑制PI3K/AKT通路可能增强MDL-800的抗肿瘤效果。他们选择PI3Kα特异性抑制剂BYL719进行联合用药研究。Western blot分析证实，BYL719能够有效逆转MDL-800引起的AKT激活。

协同性分析显示，MDL-800与BYL719联合使用在多种HNSCC和ESCC细胞系中均表现出协同抗增殖效应。在动物实验中，单药治疗虽然能够延缓肿瘤生长，但肿瘤仍然会逐渐进展。而联合治疗组则表现出显著的肿瘤生长抑制效果，KYSE-180移植瘤在21天的治疗期内几乎未见体积增加。肿瘤重量分析和Ki67染色结果进一步证实了联合治疗的优越性。

研究结论与讨论部分强调了本研究的创新性和临床意义。这是首次系统评估SIRT6激动剂MDL-800在HNSCC和ESCC中治疗潜力的研究，不仅证实了其单药抗肿瘤活性，还揭示了重要的耐药机制。研究发现mTOR抑制引发的IGF-1R/INSR-AKT反馈激活是限制MDL-800疗效的关键因素，而联合PI3K抑制剂可有效克服这一限制。

值得注意的是，本研究还明确了SIRT6在ESCC中的抑癌基因角色，这一发现对理解ESCC的分子机制具有重要意义。从治疗策略角度看，研究提出的SIRT6激活与PI3K抑制联合方案为这类恶性肿瘤提供了新的治疗思路。

然而，研究也存在一定局限性。虽然证实了MDL-800对mTOR通路的抑制作用，但SIRT6直接调控mTOR的具体机制尚未完全阐明。此外，MDL-800可能存在的脱靶效应也需要通过结构无关的SIRT6激动剂进行进一步验证。

总体而言，这项发表于《Cell Death and Disease》的研究为SIRT6靶向治疗提供了坚实的临床前证据，不仅拓展了我们对SIRT6生物学功能的认识，还为HNSCC和ESCC的治疗提供了新的联合策略，具有重要的转化医学价值。