靶向代谢组学揭示LAT1抑制剂的药效动力学特征及其非靶标依赖性效应

为解决L型氨基酸转运体LAT1(SLC7A5)抑制剂在癌症治疗中作用机制不明确的问题，瑞士伯尔尼大学生物化学与分子医学研究所团队通过靶向代谢组学技术，系统评估了JPH203和JX-078等抑制剂在体外和体内的药效动力学特征。研究发现这些抑制剂可通过LAT1非依赖途径进入细胞，并显著影响氨基酸代谢谱和神经递质水平，为LAT1靶向药物的开发提供了新的理论依据。

　　

在肿瘤微环境中，L型氨基酸转运体LAT1(SLC7A5)的过度表达已成为癌症治疗的潜在靶点。这个负责支链和芳香族氨基酸双向运输的膜蛋白，通过持续激活mTOR信号通路促进肿瘤生长。然而，当前针对LAT1开发的抑制剂如临床候选药物JPH203(KYT-0353)，其精确的作用机制和全身药效动力学特征仍存在重大知识空白。特别值得注意的是，这些被认为特异性作用于LAT1的化合物，可能存在着尚未被认知的非靶标效应。

瑞士伯尔尼大学(University of Bern, Switzerland)生物化学与分子医学研究所的研究团队开展了一项创新性研究。通过建立MDST8-LAT1/LAT2稳定转染细胞系，结合靶向代谢组学和多维药理学分析，系统揭示了LAT1抑制剂在细胞和动物模型中的复杂作用机制。相关成果发表在《Biomedicine》上，为LAT1靶向药物的研发提供了重要理论支撑。

研究采用了几项关键技术方法：首先建立了MDST8-LAT1/LAT2稳定转染细胞模型；其次运用LC-ESI-MS/MS靶向代谢组学技术定量分析氨基酸和神经递质；通过[³H]-L-亮氨酸摄取和流出实验评估抑制剂活性；采用MTT和结晶紫染色法测定细胞毒性；并利用C57BL/6J小鼠模型进行体内药代动力学研究。

在"MDST8-LAT1和MDST8-LAT2稳定细胞系的建立与验证"部分，研究人员成功构建了LAT1/2缺陷型MDST8细胞的转基因模型。qPCR和Western blot验证显示，转染细胞中SLC7A5和SLC7A8基因表达显著提高。功能实验证实，MDST8-LAT1细胞对L-亮氨酸的V_max值明显增加，且4F2hc(SLC3A2)表达同步上调，证实了LAT1/2与4F2hc的协同调控关系。

"结构多样的LAT1抑制剂评估"结果显示，新型L-间位酪氨酸衍生物JX-078对LAT1具有高度选择性(IC₅₀=13 nM)，其抑制效力是LAT2的13倍。通过[³H]-L-亮氨酸流出实验首次证实，JPH203和JX-078虽非LAT1/2的转运底物，但能有效抑制L-亮氨酸的外排。

"代谢组学特征分析"揭示了LAT1/2表达的显著代谢差异。MDST8-LAT1细胞表现出L-色氨酸和L-亮氨酸的快速积累，而MDST8-LAT2细胞则显示L-半胱氨酸水平显著降低。时间依赖性实验表明，LAT1能迅速将氨基酸转运至饱和状态，而LAT2的转运效率较低。

关于"JPH203和JX-078的差异化效应"，研究发现这两种抑制剂可通过LAT1非依赖机制进入细胞。LC-ESI-MS/MS定量显示，JX-078在MDST8细胞中的积累量显著高于JPH203。在LAT1过表达的细胞中，JX-078引起L-亮氨酸等氨基酸水平下降，而JPH203则导致L-半胱氨酸水平异常升高，表明二者可能通过稳定LAT1的不同构象状态发挥作用。

值得注意的是，"抗增殖效应研究"发现，这些抑制剂的细胞毒性(IC₅₀ 20-100 μM)与它们的LAT1抑制效力(nM级)无直接关联，在LAT1阴性和阳性细胞中表现相似，提示其抗癌作用可能存在LAT1非依赖机制。

在"人体PBMCs研究"中，1 μM浓度下JPH203显著增加L-丝氨酸和L-精氨酸水平，而JX-078则降低L-缬氨酸和L-组氨酸含量。这种差异可能与JPH203在PBMCs中更高的积累效率(比JX-078高6倍)有关。

"小鼠体内实验"获得了突破性发现：JX-078表现出卓越的口服生物利用度，能有效穿透血脑屏障，使脑内浓度达到500-1500 nM。与此形成鲜明对比的是，JPH203在各组织中的分布量极低。行为学测试显示，JX-078虽未引起急性运动功能改变，但显著提高了脑内甘氨酸和GABA水平。

这项研究通过多维度实验揭示了LAT1抑制剂的复杂药效动力学特征。最重要的发现是突破了"LAT1抑制剂仅通过阻断氨基酸摄取发挥抗癌作用"的传统认知，证实JPH203和JX-078可通过非LAT1依赖途径进入细胞，并在细胞内抑制LAT1介导的氨基酸外排。研究还首次报道了具有良好脑渗透性的LAT1抑制剂JX-078，为开发中枢神经系统疾病的治疗策略提供了新思路。这些发现对LAT1靶向药物的研发具有重要指导意义，提示未来研究需更全面地评估这类化合物的靶标和非靶标效应。