蛋白酶体抑制：胸腺癌潜在治疗新靶点

《Cell Death & Disease》：Proteasome inhibition as a potential therapeutic target in thymic cancer

本研究针对不可切除性胸腺瘤（TH）和胸腺癌（TC）治疗策略有限的临床难题，探讨了蛋白酶体抑制作为潜在治疗靶点的可行性。研究人员通过药物筛选发现胸腺癌细胞对蛋白酶体抑制剂卡非佐米（Carfilzomib）高度敏感，并证实其通过诱导细胞凋亡、内质网应激和自噬发挥抗肿瘤作用。研究揭示了免疫蛋白酶体亚基（如PSMB8）的高表达与卡非佐米敏感性显著相关，且其与BCL2家族蛋白抑制剂（如navitoclax、AZD5991）联用具有协同效应。该研究为胸腺上皮肿瘤（TET）的靶向治疗提供了新的实验依据和潜在组合策略。

　　

胸腺，这个位于我们胸腔深处的微小器官，不仅是T淋巴细胞发育成熟的“训练营”，也是肿瘤悄然滋生的地方。胸腺上皮肿瘤（TET），包括胸腺瘤（TH）和更具侵袭性的胸腺癌（TC），虽然属于罕见肿瘤，却给患者和医生带来了巨大的挑战。对于无法通过手术彻底切除的晚期患者而言，放化疗是主要的治疗手段，但疗效有限，且缺乏针对特定分子靶点的有效药物。基因组学研究显示，这类肿瘤的基因突变负荷极低，大多数病例找不到明确的致癌驱动基因突变，这使得开发精准靶向疗法困难重重。面对这一临床困境，科学家们开始将目光投向非突变机制，寻找癌细胞特有的“阿喀琉斯之踵”。

正是在这样的背景下，一项发表在《Cell Death & Disease》上的最新研究为我们带来了新的希望。研究人员独辟蹊径，将注意力投向了细胞内一个至关重要的“垃圾处理系统”——泛素-蛋白酶体系统（UPS）。他们提出一个大胆的假设：既然胸腺上皮细胞是体内唯一能同时表达三种主要蛋白酶体亚型（ constitutive proteasome, CPS；immunoproteasome, IPS；thymoproteasome, TPS）的专业抗原呈递细胞，那么起源于这些细胞的胸腺肿瘤，是否会对干扰该系统的药物特别敏感？这项研究旨在系统验证蛋白酶体抑制作为胸腺癌潜在治疗策略的可行性。

为了回答这个问题，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究基于138例TET患者的组织微阵列（TMA）进行免疫组化分析，并利用癌症基因组图谱（TCGA）中114例TET的基因表达数据进行分析。他们首先对两个胸腺癌细胞系（1889c和MP57）进行了包含120种细胞毒性药物的高通量筛选。通过细胞活力检测（CellTiter-Glo法）计算半数抑制浓度（IC₅₀），评估药物敏感性。利用动态BH3分析（Dynamic BH3 profiling）技术评估细胞凋亡预备状态（apoptotic priming）。采用活性基团探针（Activity-based probe, ABP）检测技术，在组织和细胞水平直接评估蛋白酶体各亚基的活性。通过小干扰RNA（siRNA）敲低和干扰素-γ（IFN-γ）诱导，分别下调和上调免疫蛋白酶体亚基的表达，以验证其功能。最后，通过联合用药实验和协同效应分析（SynergyFinder软件），探索卡非佐米与其他靶向药物（如BCL2抑制剂）的协同作用。

药物筛选鉴定出胸腺癌细胞对UPS抑制剂的特异性脆弱性

研究人员对两个胸腺癌细胞系进行了大规模药物筛选，结果令人振奋。在120种药物中，泛素-蛋白酶体系统（UPS）抑制剂脱颖而出，尤其是第二代蛋白酶体抑制剂卡非佐米（Carfilzomib）、泛素激活酶（UAE/UBA1）抑制剂TAK-243和NEDD8激活酶抑制剂pevonedistat，对胸腺癌细胞的杀伤效果最为显著，位列有效药物前十名。进一步验证显示，卡非佐米对胸腺癌细胞的半数抑制浓度（IC₅₀）低至纳摩尔级别（1889c: 6.2 nM；MP57: 9.7 nM），其效力远高于在其他实体瘤细胞系（如乳腺癌MCF7、肺癌HCC15、前列腺癌LNCaP）中的效果。相比之下，第一代蛋白酶体抑制剂硼替佐米（Bortezomib）虽然也有效，但效力仅为卡非佐米的三分之一。这一发现初步证实了胸腺癌细胞对蛋白酶体抑制存在高度依赖性。

UPS关键蛋白表达与胸腺肿瘤患者预后相关

为了探究UPS在胸腺肿瘤临床中的意义，研究团队检测了138例TET样本中多个UPS关键蛋白的表达情况。免疫组化结果显示，蛋白酶体亚基的表达在不同亚型胸腺肿瘤中存在异质性。值得注意的是，构成型蛋白酶体亚基β5c（PSMB5）和免疫蛋白酶体亚基β5i（PSMB8）等在相当一部分患者中呈现高表达。生存分析揭示，在侵袭性较强的B2、B3型胸腺瘤和胸腺癌患者中，PSMB5和UBA1的高表达与较差的总生存期（OS）显著相关。此外，PSMB5和PSMB8在Masaoka-Koga分期为III期和IV期（晚期）的肿瘤中表达水平显著高于I期和II期（早期）肿瘤。对TCGA数据库的基因表达分析进一步证实，PSMB5、PSMB8和PSMB9的高表达与患者较短的無进展生存期（PFS）显著相关。这些结果表明，UPS关键成分的表达水平不仅是胸腺肿瘤的生物学特征，更是一个潜在的预后指标。

卡非佐米诱导胸腺癌细胞凋亡并引发多重细胞应激反应

卡非佐米是如何杀死胸腺癌细胞的？研究人员深入探索了其作用机制。蛋白质印迹（Western Blot）分析证实，卡非佐米处理胸腺癌细胞后，能迅速诱导PARP和caspase的切割，这是细胞发生凋亡的经典标志。同时，它影响了B细胞淋巴瘤-2（BCL-2）蛋白家族的平衡：在用药早期（8小时）诱导抗凋亡蛋白MCL-1和促凋亡蛋白NOXA的表达，而在后期（24小时）MCL-1水平下降，NOXA持续升高，最终推动细胞走向凋亡。除了凋亡，卡非佐米还引发了多重细胞应激反应：导致细胞周期调控蛋白p21和p27的积累，激活内质网（ER）应激反应蛋白（如BiP/GRP78和CHOP），并诱导自噬发生（表现为LC3B的切割）。通过caspase广谱抑制剂zVAD预处理，可以完全挽救卡非佐米引起的细胞死亡，确证了凋亡是其主要作用方式。此外，敲低NOXA基因后，卡非佐米无法再激活caspase，证明NOXA是卡非佐米诱导凋亡过程中不可或缺的关键因子。

低剂量卡非佐米增强凋亡预备度并与BCL2抑制剂产生协同效应

尽管蛋白酶体抑制剂效果显著，但耐药性和毒性是临床应用的常见挑战。联合用药是克服这些难题的有效策略。研究人员利用动态BH3分析技术发现，使用亚致死浓度的卡非佐米（12.5 nM）预处理胸腺癌细胞6小时后，能显著增强细胞的“凋亡预备度”，即细胞更容易响应凋亡信号。具体表现为，针对MCL-1蛋白的促凋亡肽MS1或MCL-1特异性抑制剂AZD5991所引发的细胞色素c释放大幅增加。基于这一发现，他们测试了卡非佐米与BCL2蛋白家族抑制剂的联合效果。结果令人惊喜，低剂量卡非佐米与navitoclax（靶向BCL-2/BCL-xL）或AZD5991（靶向MCL-1）联用，在两种胸腺癌细胞系中都表现出强烈的协同杀伤效应，能诱导大规模的细胞凋亡。这种协同效应在非胸腺癌的实体瘤细胞中却不明显，提示该策略可能对胸腺癌具有特异性。此外，研究人员还发现卡非佐米与临床上用于胸腺肿瘤二线治疗的受体酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼（Sunitinib）在MP57细胞中存在协同作用，为未来的联合用药提供了更多可能性。

免疫蛋白酶体亚基表达水平决定对卡非佐米的治疗反应

本研究的一个核心发现是，免疫蛋白酶体（IPS）的表达水平是决定胸腺癌对卡非佐米敏感性的关键因素。活性探针（ABP）检测直接证实，在胸腺瘤和胸腺癌组织样本中，免疫蛋白酶体亚基β1i（PSMB9）、β2i（PSMB10）和β5i（PSMB8）均具有强大的功能活性，而卡非佐米能广泛抑制这些亚基的活性。为了验证IPS的重要性，研究人员进行了功能增益和功能缺失实验：用干扰素-γ（IFN-γ）处理多种癌细胞系（包括胸腺癌），成功诱导了IPS亚基的表达上调，结果这些细胞对卡非佐米的敏感性也随之显著增强；相反，利用小干扰RNA（siRNA）敲低胸腺癌细胞中的PSMB8或PSMB10基因后，细胞对卡非佐米的反应性则急剧下降。更重要的是，在七种不同来源的癌细胞系中，PSMB5（构成型亚基）与PSMB8（免疫蛋白酶体亚基）的蛋白表达比值与对卡非佐米的敏感性呈极强的负相关，即PSMB8表达越高、PSMB5/PSMB8比值越低的细胞，对卡非佐米越敏感。这强有力地证明，肿瘤细胞中免疫蛋白酶体的丰度是预测卡非佐米疗效的一个重要生物标志物。

高PSMB8表达是胸腺癌区别于其他鳞癌的特征

胸腺癌在组织学上常表现为鳞状细胞癌，那么它与其他部位的鳞状细胞癌（如肺鳞癌LSCC、头颈鳞癌HNSCC）相比，在蛋白酶体表达上是否有独特之处？研究人员通过免疫组化和蛋白质印迹对比分析发现，胸腺癌确实有其独特性：与肺鳞癌和头颈鳞癌相比，胸腺癌组织普遍高表达免疫蛋白酶体亚基PSMB8，同时构成型蛋白酶体亚基PSMB5的表达水平也较高。这一特征可能使得胸腺癌对蛋白酶体抑制剂格外敏感。最后，研究的初步证据表明，蛋白酶体抑制剂的治疗潜力可能不仅限于胸腺癌。对原代培养的胸腺瘤细胞进行短期药敏试验，发现100 nM卡非佐米能在48小时内显著降低细胞活力。对两例新鲜的原代胸腺瘤样本进行动态BH3分析也显示，卡非佐米处理能增加其对MCL-1和BCL-xL抑制剂的凋亡预备度。这提示部分胸腺瘤患者也可能从蛋白酶体抑制剂治疗中获益。

综上所述，这项研究系统性地论证了蛋白酶体抑制作为胸腺上皮肿瘤（尤其是胸腺癌）新型治疗策略的巨大潜力。研究首次全面描绘了胸腺肿瘤中不同蛋白酶体亚型的表达和功能图谱，并确立了免疫蛋白酶体亚基PSMB8的表达水平是预测卡非佐米敏感性的关键生物标志物。研究揭示了卡非佐米通过诱导凋亡、内质网应激和自噬等多重机制杀伤胸腺癌细胞的分子通路。尤为重要的是，研究提出了低剂量卡非佐米与BCL2家族蛋白抑制剂（如navitoclax、AZD5991）联用的协同治疗策略，这为降低单药毒性、克服潜在耐药提供了切实可行的方案。尽管将蛋白酶体抑制剂应用于实体瘤治疗仍面临药物递送和毒性管理等挑战，但本研究提供的坚实临床前证据，以及那个胸腺癌合并多发性骨髓瘤患者意外从硼替佐米中获益的临床案例，都极大地增强了将这一策略推向临床研究的信心。未来，通过动态BH3分析等功能性检测方法筛选优势人群，蛋白酶体抑制剂有望为那些缺乏有效治疗手段的晚期胸腺肿瘤患者带来新的希望。