药物靶点蛋白质组分析揭示了HES1驱动的卵巢浆液性癌有丝分裂灾难性过程

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Drug target proteome profiling identifies HES1-driven mitotic catastrophe in ovarian serous carcinoma

卵巢高级别浆液性癌（HGSC）中，PDPK1抑制剂BX-912单药或联合奥拉帕利显著诱导细胞周期停滞和多核细胞死亡，其机制与HES1转录因子核转位及AP2A1/CCNB1蛋白轴功能抑制相关，并通过PISA蛋白质组学验证非预期靶向作用。

　　卵巢高危浆液性癌（HGSC）是卵巢癌中最具侵略性的亚型，治疗选择有限。本研究发现了一种名为BX-912的PDPK1抑制剂，显示出显著的单药活性，并且在与PARP抑制剂奥拉帕利（olaparib）联合使用时，能够与BRCA状态无关地产生协同效应。BX-912的一个独特现象是其诱导多核化，这种现象在其他PDPK1抑制剂中未见。通过蛋白组积分溶解度改变（PISA）分析，发现HES1是BX-912的潜在功能靶点，而结构建模则表明BX-912作为蛋白质-蛋白质相互作用调节剂，驱动HES1复合物的核内积累，从而诱导有丝分裂灾难。细胞周期分析证实了与奥拉帕利联合治疗时，DNA损伤反应增强和G2/M期阻滞。这些发现揭示了BX-912的新机制，确立了HES1抑制作为HGSC治疗策略的潜力，展示了蛋白组学在揭示隐藏药物活性方面的强大能力，并提出了通过细胞周期靶向的顺序策略以提高治疗效果。

在研究中，药物与蛋白质相互作用的识别对于理解药物的作用机制至关重要。已知药物可以结合多个蛋白质，这可能导致不良反应或脱靶效应。通过多种计算方法或体外实验，可以系统地绘制药物-靶点相互作用图谱。例如，基于细胞热移位分析原理的热蛋白谱（TPP）技术，可以利用质谱检测蛋白质溶解度的变化，从而识别与药物结合的蛋白质。PISA方法作为TPP的最新进展，通过将不同温度下可溶性蛋白质合并分析，提高了靶点识别的效率，同时减少了样本量。然而，这一技术仍面临准确性的问题，以及其在药物再利用和临床转化中的有效性和发现潜力仍需进一步探索。

在HGSC细胞中，3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（PDPK1）是多种致癌通路的关键调控因子，包括AKT、MAPK和MYC。PDPK1的过表达已被证实与多种恶性肿瘤相关，并且在卵巢癌中与化疗耐药性密切相关。尽管已经开发了多种PDPK1抑制剂，但它们在临床应用中尚未取得成功。BX-912在本研究中表现出独特的细胞毒性，即使在其他PDPK1抑制剂未能有效抑制的细胞系中，也能够显著抑制HGSC细胞的增殖。此外，BX-912与奥拉帕利的协同效应在多种细胞系中均得到验证，这一发现具有重要的临床意义。

BX-912不仅表现出细胞毒性，还诱导了HGSC细胞中明显的表型变化，包括多核细胞的形成和细胞增殖的抑制。与奥拉帕利不同，BX-912并不依赖于同源重组修复（HR）状态来发挥其作用，这表明其作用机制可能独立于HR状态。此外，BX-912与奥拉帕利的联合使用显著增强了细胞毒性，特别是在对奥拉帕利具有抗性的细胞系中。这些发现进一步支持了BX-912可能通过不同的机制发挥作用。

通过PISA分析，研究人员发现BX-912与其他两种PDPK1抑制剂（GSK2334470和OSU-03012）具有不同的脱靶作用。其中，HES1是BX-912的主要靶点，而其他两种抑制剂则主要与SDR39U1相互作用。HES1是一种转录因子，其在细胞周期中的表达具有动态变化，尤其是在G2期达到峰值。这一特性可能与其在细胞周期调控中的作用密切相关。通过分子对接实验，研究人员发现BX-912能够结合HES1的WRPW结构域，这一结构域不仅参与HES1的二聚化，还与细胞周期调控蛋白如CCNB1和AP2A1相互作用。这种结合方式可能与HES1的核内积累有关，从而促进有丝分裂灾难的发生。

此外，BX-912与奥拉帕利的协同作用可能与它们对细胞周期和DNA修复的不同影响有关。奥拉帕利通过抑制PARP1，干扰DNA修复，导致DNA损伤积累，而BX-912则通过诱导DNA损伤和细胞周期阻滞，进一步加剧这种效应。这种双重作用机制使得BX-912在HGSC治疗中表现出更强的疗效，尤其是在耐药细胞系中。这些结果表明，BX-912可能通过非传统途径影响HES1的功能，从而达到治疗效果。

从临床角度来看，HES1在HGSC组织中的表达显著高于正常卵巢组织和转移部位。这表明HES1可能是一个具有治疗潜力的靶点。此外，AP2A1在HGSC组织中的表达也显著增加，并且其表达水平与患者生存率呈负相关，这提示AP2A1可能是一个有价值的预后标志物。然而，HES1的表达与HR状态之间没有明显关联，这与BX-912在不同HR状态的细胞系中均能有效抑制细胞增殖的现象一致。这些结果表明，针对HES1的治疗策略可能在HGSC中具有更广泛的应用前景。

本研究还探讨了BX-912如何通过影响HES1的核内积累和其与AP2A1、CCNB1等蛋白的相互作用，诱导有丝分裂灾难。这一发现不仅揭示了BX-912的新作用机制，还为开发新的治疗策略提供了理论基础。通过整合细胞表型响应和生存率分析，研究人员进一步验证了BX-912在临床前模型中的疗效。这些结果表明，基于蛋白组学的药物靶点分析能够有效识别药物的潜在作用机制，并为药物再利用和个性化治疗提供新的方向。

综上所述，BX-912作为PDPK1抑制剂，在HGSC治疗中展现出独特的细胞毒性，其作用机制涉及HES1的核内积累和与多种细胞周期相关蛋白的相互作用。这一发现不仅加深了我们对药物作用机制的理解，还为开发新的治疗策略提供了重要的线索。通过PISA等先进的蛋白组学技术，可以更高效地识别药物的潜在靶点，从而推动药物再利用和精准治疗的发展。此外，针对HES1的治疗策略可能在HGSC中具有重要的临床意义，为克服耐药性提供了新的可能性。