编辑推荐:
透明细胞肾细胞癌(ccRCC)治疗手段有限,患者预后差。研究人员探究二甲富马酸(DMF)对 ccRCC 的作用,发现 DMF 可抑制 ccRCC 细胞增殖,还能增强其对舒尼替尼的敏感性,为 ccRCC 治疗提供新方向。
在医学领域,癌症一直是威胁人类健康的重大难题,其中透明细胞肾细胞癌(ccRCC)作为肾癌中最致命的亚型,更是让无数患者和医生为之困扰。目前,ccRCC 的治疗选择十分有限,手术虽为主要治疗手段,但由于早期症状不明显,很多患者确诊时已发生转移,5 年生存率仅 10% 。化疗和放疗对 ccRCC 效果不佳,患者还容易产生耐药性,这使得开发新的治疗策略迫在眉睫。
为了攻克这一难题,来自复旦大学附属第五人民医院、同济大学附属同济医院等国内多所机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在一种已被批准用于治疗多发性硬化症和银屑病的药物 —— 二甲富马酸(DMF)上,试图探索其在 ccRCC 治疗中的新用途。研究结果令人振奋,他们发现 DMF 能够抑制 ccRCC 细胞的增殖,并且口服 DMF 可使 ccRCC 对舒尼替尼(sunitinib)治疗更敏感,增强治疗效果。这一成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上,为 ccRCC 的治疗带来了新的希望。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是基因编辑技术,通过 CRISPR/Cas9 系统敲除 HNF1B 基因,以此探究该基因在 ccRCC 中的作用。其次是蛋白质检测技术,利用 Western blot 和 co - immunoprecipitation(co - IP)技术,检测蛋白质的表达、相互作用以及修饰情况。此外,qPCR 技术被用于分析基因的表达水平,动物实验则在小鼠模型上验证了 DMF 的治疗效果。
下面让我们详细了解一下研究结果。
- HNF1B 促进 ccRCC 细胞增殖:研究人员利用 GEPIA 和 HPA 数据库分析发现,HNF1B(肝细胞核因子 1β)在 ccRCC 中的表达水平显著高于其他癌症。通过 CRISPR/Cas9 系统敲除 ccRCC 细胞系 786 - O 中的 HNF1B 基因后,发现细胞增殖和集落形成能力明显受到抑制,这表明 HNF1B 在 ccRCC 中起着促进细胞增殖的作用。
- DMF 抑制细胞增殖并降低 HNF1B 蛋白水平:实验表明,DMF 能以剂量依赖的方式显著抑制 786 - O 和 RCC4 细胞的增殖和集落形成。进一步研究发现,DMF 处理后,无论是外源性还是内源性的 HNF1B 蛋白水平都明显降低,且 HNF1B 靶基因的 mRNA 水平也下调,这说明 DMF 可降低 ccRCC 细胞中 HNF1B 的蛋白水平。
- DMF 通过泛素 - 蛋白酶体途径下调 HNF1B:研究人员发现,DMF 处理对 HNF1B 的 mRNA 水平和稳定性没有影响,但在蛋白质合成抑制剂环己酰亚胺存在的情况下,DMF 处理的细胞中 HNF1B 的半衰期缩短。通过使用蛋白酶体途径抑制剂 MG132 和溶酶体途径抑制剂 NH4Cl 处理细胞,证实 DMF 是通过泛素 - 蛋白酶体途径降低 HNF1B 蛋白水平。此外,还发现 OTUD3(一种去泛素化酶)与 HNF1B 结合并稳定它,而 DMF 处理会削弱这种相互作用,促进 HNF1B 的降解。
- DMF 诱导的 HNF1B 琥珀酰化增强其泛素化:DMF 作为一种硫醇反应性亲电试剂,可与蛋白质的半胱氨酸残基发生反应。实验发现,DMF 处理后 HNF1B 发生琥珀酰化,用 N - 乙酰 - L - 半胱氨酸(NAC)预处理细胞可抑制 DMF 诱导的 HNF1B 降解。通过构建 HNF1B 的半胱氨酸突变体,发现 4CS 突变体对 DMF 无反应,且 DMF 处理会增强野生型 HNF1B 的泛素化,而 4CS 突变体的泛素化水平不受影响,这表明 DMF 促进 HNF1B 的琥珀酰化,进而增强其泛素化和降解。
- DMF - HNF1B 轴抑制 YAP 活性:YAP(Yes 相关蛋白)在多种实体瘤的细胞增殖、转移和化疗耐药中起关键作用。研究发现,HNF1B 与 YAP 相互作用,且这种相互作用可被 DMF 抑制。DMF 处理后,YAP 的蛋白水平下降,但 mRNA 水平不变,其下游靶基因 CYR61 和 AXL 的 mRNA 水平也降低。在 HNF1B 敲除细胞中,YAP 及其靶基因的表达也降低。进一步研究表明,DMF 通过泛素 - 蛋白酶体途径促进 YAP 的降解,且 HNF1B 可降低 YAP 的泛素化水平,增强其稳定性。
- DMF 增强 ccRCC 细胞对舒尼替尼的敏感性:舒尼替尼是 ccRCC 的一线治疗药物,但部分患者会产生耐药性。研究发现,DMF 与舒尼替尼联合使用,对 ccRCC 细胞的增殖和集落形成具有强烈的协同抑制作用。在小鼠异种移植瘤模型中,联合治疗显著抑制了肿瘤生长,降低了肿瘤重量,免疫组化染色显示 DMF 降低了肿瘤组织中 HNF1B 的蛋白水平,联合治疗还降低了 Ki67 水平。这表明 DMF 能增强 ccRCC 对舒尼替尼的敏感性。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:DMF 通过使 HNF1B 发生琥珀酰化,促进其经泛素 - 蛋白酶体途径降解,进而抑制 YAP 的活性,最终抑制 ccRCC 细胞的增殖。同时,DMF 还能增强 ccRCC 对舒尼替尼的敏感性,为 ccRCC 的治疗提供了一种潜在的新策略。
在讨论部分,研究人员指出,药物研发成本高、周期长,而药物重利用为开发新的治疗方法提供了更高效的途径。DMF 已在临床上用于治疗其他疾病,其药代动力学和安全性已得到验证,将其重新用于 ccRCC 治疗具有很大的潜力。此外,该研究还揭示了代谢物通过翻译后修饰(PTMs)调节蛋白质稳定性和细胞信号通路的新机制,为后续研究提供了新的思路。这项研究不仅为 ccRCC 患者带来了新的希望,也为癌症治疗领域开辟了新的方向,具有重要的理论和临床意义。