靶向致癌性 SOX2 凝聚体：ixazomib 经 HSP70 介导的 AD1 阻断抑制鳞状细胞癌进展

《Cell Reports Medicine》：Targeting oncogenic SOX2 condensates suppresses squamous cell carcinoma progression

　　

鳞状细胞癌（SCCs）是一组致死性恶性肿瘤，但开发 SCC 特异性疗法仍具挑战，主要由于缺乏可成药靶点。研究人员发现，SOX2 凝聚是食管、头颈和肺 SCC 共有的癌症标志。在 SOX2 内，激活结构域 1（AD1）通过其芳香族和疏水性残基充当凝聚体促进区域。位点特异性诱变、原位小鼠模型和多组学测序证明，SOX2 凝聚体通过增强 SOX2 染色质占据、H3K27ac（组蛋白 H3 第 27 位赖氨酸乙酰化）富集以及诸如 FGFR2（成纤维细胞生长因子受体 2）等致癌基因位点的染色质相互作用，上调致癌基因表达，从而促进 SCC 进展。一项 FDA（美国食品药品监督管理局）批准药物筛选显示，蛋白酶体抑制剂 ixazomib 以 HSP70（热休克蛋白 70）依赖方式破坏 SOX2 凝聚体。ixazomib 处理下，HSP70 的底物结合结构域阻断 SOX2 AD1，选择性溶解 SOX2 凝聚体，下调致癌基因表达，并抑制凝聚体阳性 SCC 患者来源异种移植瘤（PDX）。这些发现突出，以蛋白酶体抑制剂靶向 SOX2 凝聚体是一种 SCC 特异性、生物标志物指导的治疗策略。

研究背景与问题：鳞状细胞癌（SCC）约占食管癌 85%、头颈癌 90%和肺癌 20%，全球负担持续上升，但特异性疗法长期有限。放化疗仍是主要手段，却受疗效不足、毒性显著和生活质量受损限制；免疫检查点阻断仅部分患者响应。与其他组织学亚型相比，SCC 可成药基因组改变较少，肺腺癌可操作突变占 49%–80%，而肺 SCC 不足 5%；食管腺癌存在受体酪氨酸激酶（RTK）扩增，食管 SCC（ESCC）却常扩增“不可成药”转录因子（TF）如 SOX2 和 TP63，且 ESCC 尚无分子靶向药物获批。生物分子凝聚体由核酸与蛋白组装形成，参与生理和病理过程；转录因子、共激活因子、表观调控因子和蛋白激酶可通过凝聚体调控肿瘤发生。传统“不可成药”致癌驱动因子常依赖凝聚体行使功能，因此靶向致癌凝聚体可能突破 SCC 临床瓶颈，但跨 SCC 是否存在可成药致癌凝聚体尚不清楚。研究人员整合生物信息筛选、临床队列验证和多组学分析，发现 SOX2 形成 SCC 特异性凝聚体，调控高级染色质架构和致癌转录程序；FDA 药物库筛选发现 ixazomib 选择性破坏 SOX2 凝聚体，机制涉及 HSP70 底物结合结构域与 SOX2 AD1 相互作用；ixazomib 选择性抑制凝聚体阳性 SCC 模型，提供生物标志物指导治疗策略。该研究发表于《Cell Reports Medicine》，强调 SOX2 凝聚体是跨 SCC 共享标志和潜在治疗靶点。

关键技术与方法：研究人员使用 PSPHunter 评估 TCGA 扩增基因编码蛋白的凝聚倾向。临床队列来自四川大学华西医院 93 例 SCC 患者（ESCC n = 62；HNSC n = 27；LUSC n = 4）的肿瘤和癌旁组织，患者接受根治性手术且未行新辅助治疗；细胞系来自 MeisenCTCC。主要技术包括免疫荧光、体外液滴、光漂白后荧光恢复（FRAP）、CRISPR-Cas9 敲除与回补、基因工程类器官原位 ESCC 小鼠模型、细胞系来源异种移植和 PDX；多组学包括 RNA-seq、SOX2 与 H3K27ac CUT&Tag、Micro-C、3C-qPCR、DNA FISH；并采用 FDA 药物库表型筛选、免疫共沉淀-质谱（IP-MS）、共免疫沉淀和免疫印迹。

研究结果：
1. SOX2 凝聚体在 SCC 中显著增加，与晚期和不良生存相关。通过 PSPHunter 分析 TCGA 扩增基因，ESCC、HNSC、LUSC 共享候选为 SOX2、CPSF6、TLN1、EGFR，SOX2 评分最高。组织免疫荧光显示 SCC 中 SOX2 形成核 puncta，正常组织稀疏或不可检测；SCC 细胞系有明显核 puncta，正常上皮和腺癌细胞系呈弥漫信号。多队列显示肿瘤 SOX2 puncta 高于癌旁，晚期、较高 T/N 类别 puncta 更多，总凝聚体体积增加。多变量 Cox 回归显示凝聚体阳性独立与更差生存相关，Kaplan-Meier 分析显示总生存和无进展生存更短。结论：SOX2 凝聚体是 SCC 共享癌症标志并与不良预后相关。

2. SOX2 C 端 AD1 中芳香族和疏水残基对凝聚体形成关键。纯化 EGFP 标记重组 SOX2 进行体外液滴实验，增加蛋白浓度、降低盐浓度、PEG8000 拥挤和弱碱性条件促进液滴形成，1,6-hexanediol 敏感，FRAP 及融合/分裂事件显示液态性质。SOX2 凝聚需要 C 端区域，AD1 缺失对凝聚损害最明显；定点突变显示芳香族残基和疏水残基突变为丙氨酸显著减少凝聚。AEG 综合征中 SOX2 功能缺失突变富集于 AD1，且多影响这些残基。突变不影响 SOX2 与 TP63、KLF5 结合。结论：SOX2 C 端 AD1 的芳香族和疏水残基驱动凝聚体形成。

3. SOX2 通过凝聚体形成促进 SCC 肿瘤发生和进展。研究人员构建基因工程类器官原位 ESCC 小鼠模型，引入 WT SOX2、凝聚缺陷 Mut（AD1 中 12 个疏水残基替换为丙氨酸）和 Mut-IDR（Mut 融合 hnRNPA IDR）。Mut 类器官失去凝聚，Mut-IDR 恢复凝聚；Mut 肿瘤负荷降低，受体小鼠体重维持更好，生存延长；Mut-IDR 恢复肿瘤负荷至 WT 水平。人 SCC 细胞 SOX2 敲除后回补 WT、Mut 或 Mut-IDR：WT 恢复 puncta，Mut 明显损害，Mut-IDR 恢复；克隆形成、增殖、凋亡、异种移植和生存相应变化。结论：SOX2 通过凝聚体形成促进 SCC 肿瘤发生和进展。

4. SOX2 通过凝聚体调控高级染色质架构和致癌转录程序。在 KYSE450 细胞中进行 RNA-seq、SOX2 和 H3K27ac CUT&Tag 及 Micro-C。Mut 下调基因在 Mut-IDR 恢复；SCC 相关癌基因 ERBB3、EGFR、FGFR2、FOSL2、KLF5、STAT3、TP63、FOS、FOSB、MYC、JUNB、ALDH3A1、HDAC6 呈凝聚依赖表达。Mut 丢失 89.79% SOX2 peaks 和 15.84% H3K27ac peaks，Mut-IDR 部分恢复；多数丢失 SOX2 结合位点位于转录起始位点 >1 kb 的远端调控区，49.33%与 H3K27ac 重叠。Micro-C 显示 loop 强度降低，SOX2 相关染色质 loop 中增强子-启动子（E-P）相互作用占 84.1%，APA 显示 Mut 中染色质相互作用全局减弱，Mut-IDR 恢复。FGFR2 位点中，Mut 丢失上游增强子 SOX2 结合，H3K27ac 降低，E-P 减弱，FGFR2 mRNA 沉默，Mut-IDR 恢复；DNA FISH 联合免疫荧光显示 SOX2 凝聚体与 FGFR2 共定位频率 16.1%；FGFR2 过表达缓解 Mut 克隆缺陷，siFGFR2 损害 Mut-IDR 恢复。结论：SOX2 凝聚体通过增强染色质占据、H3K27ac 富集和致癌位点染色质相互作用上调致癌基因。

5. 蛋白酶体抑制剂通过 HSP70 介导 AD1 阻断选择性破坏 SOX2 凝聚体。FDA 药物库筛选发现蛋白酶体抑制剂 ixazomib、ixazomib citrate、bortezomib、carfilzomib 为显著命中；ixazomib 6 小时内快速破坏 SOX2 凝聚体且不改变 SOX2-EGFP 蛋白丰度。纯化 SOX2 液滴不被 ixazomib 破坏，提示细胞环境因子参与。IP-MS 显示 ixazomib 处理后 SOX2 免疫沉淀中部分蛋白富集，测试候选后仅 HSP70 显著减少 SOX2 液滴。ixazomib 增加 HSP70 与 SOX2 共免疫沉淀，HSP70 浓度依赖抑制 SOX2 液滴。AD1 缺失废除 HSP70 结合；HSP70 SBD 缺失废除结合和破坏能力，SBD 单独可抑制凝聚；HSP70 敲低或药理抑制减弱 ixazomib 诱导的凝聚体破坏。ATP 补充损害 HSP70 抑制 SOX2 液滴，HSP70 循环扰动减弱体内破坏效果。其他抗癌药不破坏 SOX2 凝聚体，ixazomib 不广泛破坏 ANLN、DAZAP1、FOSL1、FOXM1。结论：蛋白酶体抑制剂经 HSP70 SBD 阻断 SOX2 AD1，选择性破坏 SOX2 凝聚体。

6. 蛋白酶体抑制剂靶向 SOX2 凝聚体选择性抑制凝聚体阳性 SCC。WT 与 Mut-IDR 模型中，HSP70 不与 Mut-IDR 相互作用，Mut-IDR 凝聚体抵抗 HSP70 介导破坏；ixazomib 消除 WT SOX2 puncta，但不破坏 Mut-IDR；WT 中 SOX2 凝聚体相关癌基因下调，Mut-IDR 中基本不变；Mut-IDR 细胞存活分数更高、凋亡率更低、IC₅₀ 更高。16 个 SCC 细胞系中，ixazomib IC₅₀ 与 PSMB5 表达负相关，与 SOX2 总表达无关，与核 SOX2 puncta 数负相关。TP53 功能缺失细胞系 SOX2 puncta 更高但差异无统计学意义；DepMap 分析显示 TP53 状态与 SOX2 表达或 ixazomib 敏感性无关。ESCC PDX 按凝聚体状态分层，ixazomib 增加核 HSP70，减少凝聚体阳性肿瘤 SOX2 puncta；凝聚体阴性 PDX 仅见有限疗效；凝聚体阳性 PDX 出现显著肿瘤生长抑制、瘤重降低和生存延长，且无显著体重下降、血液学抑制、肝肾功能异常或主要器官病理异常。结论：靶向 SOX2 凝聚体可选择性抑制凝聚体阳性 SCC，并具可接受安全性。

讨论总结：讨论认为 SOX2 凝聚体形成是跨 SCC 的基本致癌机制和治疗靶点。SOX2 长期被视为 SCC 特异性癌基因，但跨 SCC 功能不清；本研究表明 SOX2 在 SCC 中特异性形成凝聚体，约一半患者为凝聚体阳性且预后较差，凝聚体形成驱动肿瘤发生和进展，破坏凝聚体可抑制进展。多组学揭示 SOX2 凝聚体增强染色质占据、促进致癌基因染色质相互作用和致癌转录程序，包括 FGFR2、EGFR、MYC 等。FDA 药物库筛选发现蛋白酶体抑制剂可快速破坏 SOX2 凝聚体，IP-MS 和体内外验证显示 ixazomib 经 HSP70 依赖机制破坏，HSP70 SBD 阻断 SOX2 AD1。讨论指出 HSP70 调控凝聚体是新兴领域，本研究利用 FDA 批准小分子诱导 HSP70 快速上调以溶解致癌凝聚体，具有潜在广泛应用价值。SOX2 凝聚体状态可作患者分层生物标志物，蛋白酶体抑制剂可能成为 SOX2 凝聚体阳性患者的靶向选择。TP53 改变可能与 SOX2 凝聚体形成倾向相关，但需大队列验证。靶向凝聚体临床转化仍少，多数为临床前小分子或干扰肽；蛋白酶体抑制剂已获 FDA 批准且人类安全性已验证，重定位用于靶向 SOX2 凝聚体具有高转化潜力，约一半患者凝聚体阳性，可能惠及广泛 SCC 人群。局限性包括：研究通过 EGFP 标签过表达建立凝聚缺陷和回补模型，CRISPR 直接调控内源 SOX2 凝聚体可进一步加强严谨性；ixazomib 与标准治疗协同未知，需 PDX 验证；需 1/2 期临床试验评估 SOX2 凝聚体阳性 SCC 患者中蛋白酶体抑制剂的安全性和疗效。研究结论翻译：这些发现突出，以蛋白酶体抑制剂靶向 SOX2 凝聚体是一种 SCC 特异性、生物标志物指导的治疗策略。