文獻解讀：膠質(zhì)母細胞瘤靶向治療新策略-聯(lián)合抑制PDGFRA和EPHA2
近日，重慶陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院病理科&西南癌癥中心研究所卞修武院士和王巖教授研究團隊在膠質(zhì)母細胞瘤（Glioblastoma，GBM）的治療策略方面取得了新的進展，相關(guān)研究成果已發(fā)表在Nature子刊“Signal Transduction and Targeted Therapy”（IF= 18.005，JCR1）。
△ 圖1Nature子刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》（IF:18.187,JCR 1區(qū)）
膠質(zhì)瘤是最常見的腦腫瘤，2016年世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)將其分為四級(I-IV)。數(shù)字越大，惡性程度越高，預(yù)后越差，其中，GBM屬于IV級。GBM惡性程度高、侵襲性強，患者的平均生存期約為15個月，5年生存率不到5%，因此，探究GBM的發(fā)生、發(fā)展機制，尋找復(fù)發(fā)相關(guān)的分子標(biāo)志物，針對相關(guān)靶點進行轉(zhuǎn)化研究，具有重要的意義。
在臨床上，大多數(shù)GBM患者(約90%)被診斷為野生型IDH1/2，定義為原發(fā)或新發(fā)的GBM；大約10%的GBM患者攜帶IDH1/2突變，定義為繼發(fā)性GBM。根據(jù)癌癥基因組圖譜計劃(The Cancer Genome Atlas，TCGA)中腦膠質(zhì)瘤基因轉(zhuǎn)錄組，可以將GBM分為4種亞型：前神經(jīng)元型、神經(jīng)元型、經(jīng)典型、間質(zhì)型。經(jīng)典型以EGFR基因擴增/突變?yōu)樘卣�，前神�?jīng)元型主要表現(xiàn)為PDGFRA（Platelet-derived growth factor receptor α）突變或IDH1/2 突變，間質(zhì)型主要存在神經(jīng)纖維蛋白1(Neurofibromatosis type 1，NF1 )突變。
血小板衍生生長因子受體α（PDGFRA） 和受體β（PDGFRB） 屬于受體酪氨酸激酶（Receptor tyrosine kinase，RTK）家族，并作為血小板衍生生長因子（Platelet-derived growth factor，PDGF）的受體發(fā)揮作用。哺乳動物中的四種 PDGF 基因（PDGFA、PDGFB、PDGFC 和 PDGFD）分別編碼四種肽（PDGFA、PDGFB、PDGFC 和 PDGFD），它們形成五種功能同源或異源二聚體：PDGF-AA、PDGF- AB、PDGF-BB、PDGF-CC 和 PDGF-DD。
研究發(fā)現(xiàn)PDGFA 和 PDGFRA 在膠質(zhì)瘤發(fā)生和進展中起關(guān)鍵作用。實驗也表明，PDGFA 和 PDGFRA 的過表達成功地誘導(dǎo)了小鼠模型中GBM的發(fā)育，這些結(jié)果表明PDGFRA 在GBM中的關(guān)鍵作用，并將 PDGFA/PDGFRA 軸確定為 GBM 的潛在治療靶點。
雖然已經(jīng)開發(fā)出幾種針對 PDGFRA 的抗腫瘤藥物，體外和體內(nèi)的數(shù)據(jù)也支持靶向PDGFRA對GBM細胞的有效抑制作用，然而，單一PDGFRA抑制劑的臨床試驗均未顯示出抗腫瘤作用。
基于上述背景，研究人員對GBM 中 PDGFA 和 PDGFRA 的調(diào)控機制進行了詳細研究。首先開展的實驗數(shù)據(jù)表明，PDGFRA 的活性或表達缺陷并沒有有效地阻斷PDGFA活性，所以推測PDGFRA 可能不是 PDGFA 功能所必需的。
為了分析參與 PDGFA 功能的蛋白質(zhì)，研究人員進行了免疫共沉淀 (Co-IP) 和質(zhì)譜 (MS)實驗，并首次描繪了 PDGFA 相關(guān)蛋白網(wǎng)絡(luò)。令人驚訝的是，實驗結(jié)果表明，即使沒有激活 PDGFRA 和 AKT，EPHA2 也可以被 PDGFA 暫時激活。此外，MS、Co-IP、體外結(jié)合熱力學(xué)（In vitro binding thermodynamics）和鄰近連接實驗（Proximity ligation assay）都一致地證明了EPHA2與PDGFA的相互作用，EPHA2的高表達導(dǎo)致 TCGA-GBM 數(shù)據(jù)庫和臨床 GBM 樣本中 PDGF 信號靶標(biāo)的上調(diào)。
由于 PDGFA 誘導(dǎo)的 EPHA2 活化，通過抑制劑阻斷 PDGFRA 不能有效抑制 GBM細胞的增殖，但同時抑制 EPHA2 和 PDGFRA后，在體外和體內(nèi)的實驗結(jié)果都顯示出對GBM 細胞的協(xié)同抑制作用。因此，靶向PDGFRA 和 EHA2的雙重抑制劑有望作為未來GBM的治療新策略。
圖片
膠質(zhì)瘤是最常見的腦腫瘤，2016年世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)將其分為四級(I-IV)。數(shù)字越大，惡性程度越高，預(yù)后越差，其中，GBM屬于IV級。GBM惡性程度高、侵襲性強，患者的平均生存期約為15個月，5年生存率不到5%，因此，探究GBM的發(fā)生、發(fā)展機制，尋找復(fù)發(fā)相關(guān)的分子標(biāo)志物，針對相關(guān)靶點進行轉(zhuǎn)化研究，具有重要的意義。
在臨床上，大多數(shù)GBM患者(約90%)被診斷為野生型IDH1/2，定義為原發(fā)或新發(fā)的GBM；大約10%的GBM患者攜帶IDH1/2突變，定義為繼發(fā)性GBM。根據(jù)癌癥基因組圖譜計劃(The Cancer Genome Atlas，TCGA)中腦膠質(zhì)瘤基因轉(zhuǎn)錄組，可以將GBM分為4種亞型：前神經(jīng)元型、神經(jīng)元型、經(jīng)典型、間質(zhì)型。經(jīng)典型以EGFR基因擴增/突變?yōu)樘卣�，前神�?jīng)元型主要表現(xiàn)為PDGFRA（Platelet-derived growth factor receptor α）突變或IDH1/2 突變，間質(zhì)型主要存在神經(jīng)纖維蛋白1(Neurofibromatosis type 1，NF1 )突變。
血小板衍生生長因子受體α（PDGFRA） 和受體β（PDGFRB） 屬于受體酪氨酸激酶（Receptor tyrosine kinase，RTK）家族，并作為血小板衍生生長因子（Platelet-derived growth factor，PDGF）的受體發(fā)揮作用。哺乳動物中的四種 PDGF 基因（PDGFA、PDGFB、PDGFC 和 PDGFD）分別編碼四種肽（PDGFA、PDGFB、PDGFC 和 PDGFD），它們形成五種功能同源或異源二聚體：PDGF-AA、PDGF- AB、PDGF-BB、PDGF-CC 和 PDGF-DD。
研究發(fā)現(xiàn)PDGFA 和 PDGFRA 在膠質(zhì)瘤發(fā)生和進展中起關(guān)鍵作用。實驗也表明，PDGFA 和 PDGFRA 的過表達成功地誘導(dǎo)了小鼠模型中GBM的發(fā)育，這些結(jié)果表明PDGFRA 在GBM中的關(guān)鍵作用，并將 PDGFA/PDGFRA 軸確定為 GBM 的潛在治療靶點。
雖然已經(jīng)開發(fā)出幾種針對 PDGFRA 的抗腫瘤藥物，體外和體內(nèi)的數(shù)據(jù)也支持靶向PDGFRA對GBM細胞的有效抑制作用，然而，單一PDGFRA抑制劑的臨床試驗均未顯示出抗腫瘤作用。
基于上述背景，研究人員對GBM 中 PDGFA 和 PDGFRA 的調(diào)控機制進行了詳細研究。首先開展的實驗數(shù)據(jù)表明，PDGFRA 的活性或表達缺陷并沒有有效地阻斷PDGFA活性，所以推測PDGFRA 可能不是 PDGFA 功能所必需的。
為了分析參與 PDGFA 功能的蛋白質(zhì)，研究人員進行了免疫共沉淀 (Co-IP) 和質(zhì)譜 (MS)實驗，并首次描繪了 PDGFA 相關(guān)蛋白網(wǎng)絡(luò)。令人驚訝的是，實驗結(jié)果表明，即使沒有激活 PDGFRA 和 AKT，EPHA2 也可以被 PDGFA 暫時激活。此外，MS、Co-IP、體外結(jié)合熱力學(xué)（In vitro binding thermodynamics）和鄰近連接實驗（Proximity ligation assay）都一致地證明了EPHA2與PDGFA的相互作用，EPHA2的高表達導(dǎo)致 TCGA-GBM 數(shù)據(jù)庫和臨床 GBM 樣本中 PDGF 信號靶標(biāo)的上調(diào)。
由于 PDGFA 誘導(dǎo)的 EPHA2 活化，通過抑制劑阻斷 PDGFRA 不能有效抑制 GBM細胞的增殖，但同時抑制 EPHA2 和 PDGFRA后，在體外和體內(nèi)的實驗結(jié)果都顯示出對GBM 細胞的協(xié)同抑制作用。因此，靶向PDGFRA 和 EHA2的雙重抑制劑有望作為未來GBM的治療新策略。
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△ 圖2 PDGFRA和EPHA2聯(lián)合抑制對GBM細胞的協(xié)同抑制作用。
a、MTT實驗測量過表達EPHA2（左）或敲低EPHA2（右）的LN18細胞的IC50。
b、抗體陣列分析載體、EPHA2抑制劑(ALW)和PDGFRA抑制劑(IMA)處理的LN18細胞，顯著變化的蛋白質(zhì)用框架標(biāo)記并單獨列出。
c、MTT實驗評價聯(lián)合藥物在四種GBM細胞株的作用。
d、載體、IMA、ALW 或 IMA + ALW 處理過的 U251 細胞原位生長的代表性圖像（使用博鷺騰AniView100多模式動物活體成像系統(tǒng)拍攝）。
e、生物發(fā)光信號強度繪制的腫瘤大小統(tǒng)計圖。
f、載體、IMA、ALW或IMA+ALW治療的小鼠原位GBM腫瘤組織切片上Ki67的代表性免疫組織化學(xué)圖像。
論文鏈接
https://www.nature.com/articles/s41392-021-00855-2
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