ZDHHC11介导的AXL棕榈酰化促进了非小细胞肺癌对奥西替尼的耐药性

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：ZDHHC11-mediated AXL palmitoylation promotes osimertinib resistance in non-small-cell lung cancer

EGFR突变非小细胞肺癌中ZDHHC11通过棕榈酰化AXL激活PI3K-AKT通路导致奥希替尼耐药，抑制ZDHHC11或AXL可逆转耐药并改善预后。

　　在非小细胞肺癌（NSCLC）的治疗过程中，EGFR突变是一个重要的分子标志物。EGFR酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的出现为这类患者带来了显著的临床获益，但耐药性问题依然严重，尤其是在接受第三代TKI奥希替尼（osimertinib）治疗的患者中，约有40%至50%的病例无法找到明确的基因型改变。这一现象提示，除了已知的基因突变机制外，还可能存在其他调控耐药性的分子途径。因此，深入研究这些潜在的分子机制，有助于改善EGFR突变型NSCLC患者的治疗效果。

本研究发现，ZDHHC11介导的AXL蛋白棕榈酰化在奥希替尼耐药中起着关键作用。棕榈酰化是一种可逆的翻译后修饰，通过将16碳的棕榈酸连接到半胱氨酸残基上，调控蛋白质的亚细胞定位和功能。在多种癌症驱动蛋白中，包括与EGFR-TKI耐药相关的RAS、EGFR和JAK1等，约有78种已被证实可以被棕榈酰化。然而，目前对于大多数蛋白质的棕榈酰化酶仍不明确，尤其是ZDHHC家族中的成员。ZDHHC11属于ZDHHC家族中的23种棕榈酰转移酶之一，其功能和调控机制尚未被充分阐明。我们的研究揭示了ZDHHC11在奥希替尼耐药中的关键作用，并指出其通过棕榈酰化调控AXL的活性，进而影响PI3K–AKT信号通路，从而促进肿瘤细胞的耐药性。

通过临床数据分析和功能实验，我们发现ZDHHC11的表达水平与NSCLC患者的不良预后相关。在癌症基因组图谱（TCGA）数据库中，ZDHHC11的扩增频率在肺腺癌中最高，尤其是在携带致癌EGFR突变的NSCLC样本中更为显著。此外，免疫组化（IHC）分析显示，ZDHHC11在肿瘤组织中的表达水平显著高于相邻的非肿瘤组织，且高表达与肿瘤体积增大、组织学分级较差和淋巴结转移相关。这些发现表明，ZDHHC11的异常表达可能是一个重要的耐药性标志物，并为未来的临床研究提供了方向。

在体外和体内实验中，我们验证了ZDHHC11对奥希替尼耐药性的调控作用。过表达ZDHHC11的肿瘤细胞在奥希替尼处理下表现出更高的增殖能力和更低的凋亡水平，而敲低ZDHHC11则显著增强了奥希替尼的抗肿瘤效果。进一步的机制研究表明，ZDHHC11通过棕榈酰化作用于AXL，使其保留在细胞膜上并持续激活，从而触发PI3K–AKT信号通路，促进肿瘤细胞的恶性表型。值得注意的是，当AXL被敲除时，ZDHHC11介导的耐药性效应被显著缓解，这表明AXL是ZDHHC11介导的耐药性关键介质。

为了进一步确认ZDHHC11对AXL棕榈酰化的调控作用，我们利用多种实验手段，包括基于质谱的蛋白质组学分析、表面等离子共振（SPR）和共免疫沉淀实验，发现ZDHHC11与AXL存在特异性相互作用。我们还鉴定出AXL可能的棕榈酰化位点，其中Cys869是关键位点。通过构建AXL的突变体并进行功能实验，我们发现只有Cys869突变能显著抑制AXL的棕榈酰化，从而降低其对奥希替尼的耐药性。这些结果支持了ZDHHC11通过棕榈酰化调控AXL活性的假设。

此外，我们还探讨了ZDHHC11介导的AXL棕榈酰化是否依赖于Gas6这一已知的AXL配体。结果显示，即使在Gas6被抑制的情况下，ZDHHC11介导的AXL棕榈酰化仍然存在，表明该过程是Gas6独立的。这提示，ZDHHC11通过直接调控AXL的活性，而非依赖于Gas6的信号传导，促进了奥希替尼耐药性的发生。

为了评估ZDHHC11抑制对奥希替尼耐药性的逆转效果，我们使用了2-溴棕榈酸（2-BP）这一广谱棕榈酰化抑制剂。2-BP能够有效阻断ZDHHC11介导的AXL棕榈酰化，从而降低其在细胞膜上的定位和激活，进而抑制PI3K–AKT信号通路。在体外实验中，2-BP与奥希替尼联合使用显著增强了抗肿瘤效果，而在体内实验中，这种组合也表现出对耐药性肿瘤的有效抑制作用。这些结果表明，针对ZDHHC11或其调控的AXL棕榈酰化，可能是克服奥希替尼耐药性的潜在治疗策略。

尽管这些发现为治疗奥希替尼耐药的EGFR突变型NSCLC提供了新的思路，但仍有一些局限性需要进一步研究。首先，目前的临床队列仅来自单一人群，未来需要在多民族队列中进行验证，以提高结果的普适性。其次，2-BP作为广谱的棕榈酰化抑制剂，可能影响其他ZDHHC酶的活性，因此开发具有选择性的ZDHHC11抑制剂对于临床转化至关重要。最后，除了AXL外，其他RTK可能也参与了ZDHHC11介导的信号通路重排，因此需要进一步研究这些潜在的调控因素。

综上所述，本研究揭示了ZDHHC11介导的AXL棕榈酰化在奥希替尼耐药中的关键作用，并强调了这一机制在理解TKI抗肿瘤效果中的重要性。这些发现不仅为未来的临床探索提供了理论基础，还为开发新的治疗策略，以提高EGFR突变型NSCLC患者的治疗反应，奠定了重要基础。通过靶向ZDHHC11–AXL轴，有望为克服奥希替尼耐药性提供新的治疗方向。