编辑推荐：
本文聚焦结直肠癌（CRC），探讨泛素特异性蛋白酶（USPs）在此疾病中的作用。分析了 USPs 参与的关键信号通路、肿瘤微环境调节等机制，阐述靶向 USPs 药物研发的挑战与进展，为 CRC 治疗研究提供新思路。
引言
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，也是癌症相关死亡的第二大原因。2022 年，全球有近 190 万新发病例，超过 90 万人死亡。化疗是晚期 CRC 的主要治疗方法，但耐药性和严重毒性限制了其疗效。免疫检查点抑制剂（ICIs），如抗程序性细胞死亡蛋白 1 / 程序性死亡配体 1（anti-PD-1/PD-L1）疗法，在高微卫星不稳定（MSI-H）或错配修复缺陷（dMMR）的肿瘤中效果较好，但在微卫星稳定（MSS）的肿瘤中疗效有限，MSS 肿瘤约占 CRC 病例的 85%。因此，开发安全有效的晚期 CRC 治疗方法迫在眉睫。
CRC 的基因组分析发现，Wnt-β-catenin、p53、丝裂原活化蛋白激酶 / 细胞外信号调节激酶（MAPK/ERK）、转化生长因子 -β（TGF-β）、表皮生长因子受体（EGFR）和磷脂酰肌醇 3 - 激酶（PI3K）-Akt 等信号通路存在显著改变。在 MSS CRC 中，这些改变与早期克隆驱动突变密切相关，包括腺瘤性息肉病 coli（APC）（77%）、TP53（73%）、 Kirsten 大鼠肉瘤病毒（KRAS）（48%）和磷脂酰肌醇 4,5 - 二磷酸 3 - 激酶催化亚基 -α（PIK3CA）（25%）。此外，DNA 甲基化和非编码 RNA 等表观遗传修饰也促进了肿瘤发生。然而，多种通路的相互作用、反馈回路和补偿机制使得针对单个突变或通路的治疗不足，凸显了新型治疗策略的必要性。
泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）通过降解受损或多余的蛋白质来调节细胞内环境稳定。泛素化是指 76 个氨基酸的泛素蛋白与底物共价结合，调节蛋白质的稳定性、定位和相互作用，它可作为信号，促使具有泛素结合结构域的蛋白质形成蛋白复合物或启动信号级联反应。泛素特异性蛋白酶（USPs）是去泛素化酶（DUBs）中最大的亚类，通过对抗泛素化，在调节蛋白质稳定性和信号传导中发挥关键作用。
在药物研发过程中，许多小分子抑制剂（SMIs）已显示出有前景的临床前疗效，它们可抑制或降解致癌蛋白、诱导细胞凋亡和抑制肿瘤生长。但目前尚无 USP 抑制剂获得临床批准，现有候选药物在疗效或毒性方面存在局限，这反映了靶向这一复杂蛋白家族的挑战。本文将重点阐述 USPs 在 CRC 中的关键作用、靶向 USP 药物研发的关键挑战，并探索针对这些酶的癌症治疗新策略。
USPs 在 CRC 中的作用
共识分子亚型（CMS）分类将 CRC 分为四种不同亚型：CMS1 至 CMS4。CMS1 是免疫原性亚型，特征为 MSI。CMS2 和 CMS3 具有上皮特征，其中 CMS2 显示 Wnt 和 Myc 信号通路激活，而 CMS3 与代谢失调有关。CMS4 代表间充质亚型，特征为基质浸润和血管生成。以下将介绍参与各种过程的 USPs 实例。
激活 Wnt/β-catenin 和其他关键信号通路
APC 截断突变是散发性 CRC 的关键特征，它通过激活组成型 Wnt 信号传导驱动腺瘤形成，这是 CMS2 亚型的标志。几种 USPs 可稳定该通路中的关键蛋白，其中 USP7 备受关注，因为它在稳定癌基因和肿瘤抑制基因（包括 p53、小鼠双微体 2（MDM2）和小鼠双微体 X（MDMX））方面具有双重作用。MDM2 通过泛素化促进 p53 降解。
调节肿瘤微环境
USPs 通过调节上皮 - 间质转化（EMT）、血管生成和免疫逃逸来影响肿瘤微环境（TME）。USP15 通过稳定转录因子 AP-4（TFAP4）促进 CRC 肝转移，TFAP4 上调多梳组环指蛋白 1（PCGF1），进而驱动 EMT 和癌症干性。敲低 TFAP4 或 PCGF1 可逆转这些作用，突显了 USP15 - TFAP4 - PCGF1 轴是促转移 TME 的驱动因素。同样，USP47 也有助于 EMT。
DNA 损伤修复和基因组稳定性
在 CRC 中，DNA 损伤修复（DDR）机制对肿瘤发生和治疗反应至关重要。CMS1 表现出 DDR 蛋白的过表达，反映其受损的 MMR 系统。相反，CMS2、CMS3 和 CMS4 大多为 MSS，并表现出较高的染色体不稳定性（CIN）。这些亚型在各种 DDR 通路中常有突变，同源重组修复（HRR）突变频率为 14.72%，CPs 为 7.5%，范可尼贫血（FA）为 5.7%，错配修复相关突变也有一定比例。
用小分子靶向 CRC 中的 USPs
在传统靶向 USPs 的药物研发中，重点是与这些酶的变构位点或活性位点结合的小分子（SMs）。通过这种方式，抑制剂阻碍 USPs 对底物的去泛素化能力，从而促进促癌蛋白的降解。已在 CRC 模型中使用蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）、广谱或选择性靶向 USP 的方法测试了多种 SMs，相关内容总结在表格中。以下将介绍代表性的 SMs。
设计特异性 USP 抑制剂的挑战
由于 USP 催化结构域的高度保守性，设计选择性 SMIs 仍然具有挑战性。对 USP 催化结合位点的分析显示，53 种 USP 结合位点残基的多序列比对（MSA）揭示了高度保守的氨基酸，特别是 Cys223、Tyr224、His405、Leu406 等。
USP 靶向药物的现状
由于 USP1 和 USP7 的生物学相关性和治疗潜力，USP 靶向疗法的开发主要集中在这两种蛋白上。靶向 USP1 的药物利用合成致死的概念，特别是在具有同源重组缺陷（HRD）或 BRCA1/2 突变的癌症中。使用 KSQ CRISPRomics 平台发现，9 种具有 HRD 或 BRCA1/2 突变的卵巢癌和乳腺癌细胞系中有 6 种依赖 USP1 生存。具有 HRD 或 BRCA1/2 突变的癌细胞表现出特定的特征，使得靶向 USP1 成为一种有潜力的治疗策略。
USP 靶向癌症治疗的新兴策略
基于诱导邻近效应的策略在癌症治疗中前景广阔，高特异性对疗效和安全性至关重要。药物研发的一项重大进展是能够调节以前难以成药的蛋白质的半衰期。蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）和分子胶降解剂（MGDs）通过诱导靶蛋白降解来克服耐药性，从而消除促进耐药突变的选择压力。
总结与展望
USPs 在肿瘤生物学的多个方面，如蛋白质稳定性、信号通路和 DNA 修复中发挥关键作用，有望带来更广泛的治疗效果，并可能解决单靶点治疗方法的一些局限性。尽管 CMS 分类为了解 CRC 的异质性提供了有价值的见解，但 USPs 的功能多样，跨越多个 CMS 亚型。这种功能的多样性表明，根据具体情况定制的 USP 靶向疗法可能会实现更广泛的治疗效果。
