索拉非尼与NUPR1抑制剂LZX-2-73在多癌种模型中的协同抗肿瘤活性及氧化应激机制研究

《Cell Death & Disease》：Synergistic antitumor activity of sorafenib and the NUPR1 inhibitor LZX-2-73 in multiple cancer models

【编辑推荐】本研究针对肿瘤治疗中单药易产生耐药性、疗效有限的问题，开展了索拉非尼与新型NUPR1抑制剂LZX-2-73联合治疗的协同效应研究。通过多癌种细胞系、患者来源类器官和胰腺癌异种移植模型，发现该组合疗法通过诱导大量ROS积累、降低GSH/GSSG比值、增加MDA和脂质氢过氧化物，导致氧化应激介导的细胞死亡。该研究为克服索拉非尼耐药、拓展NUPR1靶向治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，单药治疗往往面临耐药性发展的严峻挑战。索拉非尼作为一种经FDA批准的多靶点激酶抑制剂，虽在肝细胞癌、肾细胞癌和甲状腺癌中显示出疗效，但其临床应用仍存在生物利用度低、胃肠道不良反应明显等问题，且尚未有获批的联合治疗方案。与此同时，核蛋白1（NUPR1）作为一种新兴的癌症治疗靶点，在多种癌症组织中过度表达，而在健康细胞中几乎不表达，这使其成为极具吸引力的治疗靶标。然而，NUPR1作为一种 intrinsically disordered protein（IDP，内在无序蛋白），缺乏稳定的三维结构，传统的高通量筛选方法难以适用，这为靶向药物开发带来了巨大困难。

近年来，研究人员通过生化、生物物理和生物学技术相结合的方法，成功鉴定出LZX-2-73这一具有潜力的NUPR1抑制剂。先前研究表明，NUPR1在帮助癌细胞抵抗化疗压力、促进存活方面发挥保护作用，而索拉非尼与NUPR1抑制之间可能存在协同效应。因此，将索拉非尼与LZX-2-73联用，可能为耐药肿瘤的治疗提供新思路。

在这项发表于《Cell Death and Disease》的研究中，Liu等人系统评估了LZX-2-73与多种临床常用化疗药物（SN38、奥沙利铂、吉西他滨、紫杉醇、5-FU）及靶向药物索拉非尼的联合抗癌效果。研究团队通过剂量反应矩阵实验，利用SynergyFinder软件计算协同得分发现，在15种癌细胞系（包括商业细胞系和原代细胞系）中，索拉非尼与LZX-73的组合表现出最一致且最显著的协同效应。

为深入探究其作用机制，研究人员选用了六种协同得分最高的癌细胞系（MIAPaCa-2、HT-29、MCF-7、HepG2、PDAC056T和PDAC088T）进行后续实验。通过实时细胞汇合度监测发现，联合处理显著抑制了所有测试细胞系的增殖。在患者来源的胰腺导管腺癌（PDAC）类器官模型中，联合治疗也明显减少了类器官的直径，显示出强大的抑制作用。

关键实验技术方法

本研究主要采用以下关键技术：药物协同效应分析（通过剂量矩阵和SynergyFinder软件评估）；细胞活力检测（PrestoBlue法）；实时细胞增殖监测（Incucyte?活细胞分析系统）；患者来源类器官培养（来自PaCaOmics临床试验NCT01672873的PDAC患者样本）；细胞死亡机制评估（LDH释放、caspase 3/7活性测定）；氧化应激相关指标检测（ROS/mROS流式细胞术、GSH/GSSG比值、MDA含量、脂质过氧化BODIPY染色）；抗氧化酶活性测定（GPx、SOD、catalase）；蛋白质印迹分析；实时荧光定量PCR；胰腺癌异种移植小鼠模型。

协同抗癌活性评估

研究人员通过剂量反应矩阵实验发现，索拉非尼与LZX-2-73的组合在所有测试细胞中均表现出强协同活性。实时细胞汇合度监测显示，联合处理显著抑制了六种癌细胞系的增殖。在患者来源的PDAC类器官中，联合治疗也显著减少了类器官直径，证明其对三维肿瘤模型具有强抑制作用。

增强癌细胞死亡机制

联合治疗显著增加了乳酸脱氢酶（LDH）释放和caspase 3/7活性，表明增强了膜损伤和凋亡性细胞死亡。通过细胞死亡抑制剂实验发现，Z-VAD-FMK（凋亡抑制剂）和N-乙酰半胱氨酸（NAC，抗氧化剂）能部分挽救细胞活力，说明联合治疗通过凋亡和氧化应激双重途径诱导细胞死亡。此外，联合治疗显著降低了survivin（凋亡抑制蛋白家族成员）的表达水平，这可能作为NUPR1靶向治疗中铁死亡和凋亡之间的分子联系。

诱导大量氧化应激

联合治疗导致活性氧（ROS）大量积累，虽然线粒体ROS有所增加，但主要来源可能非线粒体。联合治疗显著增加了丙二醛（MDA）积累和脂质氢过氧化物水平，表明引起了严重的脂质过氧化。值得注意的是，索拉非尼单药已造成显著的线粒体损伤，而LZX-2-73的加入并未进一步加剧这种损伤。

抑制氧化应激反应

联合治疗显著降低了还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值，同时增加了GSSG水平，表明谷胱甘肽稳态被破坏。虽然超氧化物歧化酶（SOD）活性有所增加，但过氧化氢酶（catalase）活性未显著激活。更重要的是，磷酸化NRF2（p-NRF2 Ser40）水平降低，且NRF2下游靶蛋白xCT和GPX4的表达显著下调，表明细胞的抗氧化防御系统被抑制。

PDAC异种移植模型中的协同抗肿瘤效应

在MIAPaCa-2细胞异种移植小鼠模型中，联合治疗几乎完全抑制了肿瘤进展。免疫组化分析显示Ki-67阳性细胞显著减少，TUNEL染色证实凋亡细胞增加。肿瘤组织中MDA和4-羟基壬烯醛（4-HNE）水平显著升高，表明脂质过氧化损伤严重。值得注意的是，联合治疗并未进一步增强GPx活性，这与体外实验中氧化应激反应受损的发现一致。所有治疗组小鼠体重均略有增加，主要器官未见组织损伤，表明联合治疗方案耐受性良好。

讨论与意义

本研究首次系统证实了索拉非尼与新型NUPR1抑制剂LZX-2-73在多癌种模型中的强协同抗肿瘤活性。值得注意的是，LZX-2-73作为新一代NUPR1抑制剂，相比先导化合物ZZW-115，对hERG受体无亲和力，具有更好的安全性前景。

联合治疗的独特之处在于其通过双重机制发挥作用：一方面诱导大量氧化应激（ROS积累、脂质过氧化），另一方面抑制细胞的抗氧化防御系统（降低GSH/GSSG比值，下调NRF2-xCT-GPX4轴）。尽管分子特征提示铁死亡倾向，但铁死亡抑制剂Fer-1未能挽救细胞活力，表明细胞死亡主要通过ROS介导的铁死亡非依赖性途径发生。

这一发现具有重要临床意义：首先，为克服索拉非尼耐药提供了新策略，特别是对于缺乏有效治疗方案的胰腺癌等恶性肿瘤；其次，拓展了NUPR1靶向治疗的联合用药思路；最后，研究结果表明这种协同效应广泛存在于多种癌症类型中，包括肝细胞癌、胰腺癌、前列腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌、乳腺癌和胶质母细胞瘤等，具有广阔的临床应用前景。

该研究不仅为索拉非尼的临床应用拓展提供了实验依据，也为开发基于NUPR1抑制剂的联合治疗方案奠定了重要基础，有望为癌症患者提供新的治疗选择。