阻斷 ERK 和自噬的藥物抑制劑組合有望治療 PDAC

Figure 1.KRAS 抑制增加 KRAS 突變 PDAC 細(xì)胞系的自噬通量

        研究人員發(fā)現(xiàn)，在做檢測(cè)的 8 個(gè)人源 PDAC 細(xì)胞中，所有細(xì)胞均能穩(wěn)定的表達(dá) mCherry-EGFP-LC3B 自噬載體，并在 ERK 抑制劑（SCH772984）使用的短期（24 小時(shí)）內(nèi)，可刺激細(xì)胞在自噬方面出現(xiàn) 3-30 倍的增長(zhǎng)。為了證實(shí)自噬通量的增加，研究人員觀察到在 ERK 抑制劑（SCH772984）處理細(xì)胞中 LC3B-II 和 LC3B-I 的比例相較于對(duì)照組，無(wú)論是在基礎(chǔ)情況下，還是在 bafilomycin A1 存在的情況下，都可以抑制通量。將這些結(jié)果擴(kuò)展到 iKRAS 模型，我們觀察到 ERK 的抑制也抑制了實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的三種小鼠 iKRAS PDAC 系中三種的 Kras G12D 沉默，導(dǎo)致自噬通量廣泛增加 10- 30 倍（如 Figure 2.所示）。

Figure 2. ERK 的抑制提高自噬通量

      值得注意的是，我們進(jìn)一步證實(shí)了 ERK 的抑制能夠刺激 AMPK 的激活，且觀察到 mTORC1 信號(hào)下降。RPPA 數(shù)據(jù)的相關(guān)分析證實(shí)，磷酸化 AMPK 水平與 ERK 抑制的標(biāo)志物呈負(fù)相關(guān)，而 mTOR 通路成分的減少與 ERK 抑制的標(biāo)志物呈正相關(guān)。隨后，研究人員利用液相色譜、 q-RTPCR 等實(shí)驗(yàn)方式，證明 ERK 的抑制會(huì)增強(qiáng)自噬，并提高自噬信號(hào)、核苷酸代謝和基因轉(zhuǎn)錄大水平（如 Figure 3.所示）。

Figure 3. ERK 的抑制對(duì) mTOR 的影響

      研究人員發(fā)現(xiàn) ERKi 處理細(xì)胞后，胞內(nèi)線粒體的質(zhì)量降低，線粒體病理通量增加。ERK 的抑制使人PDAC系（KRAS短期抑制）和 iKRAS 小鼠 PDAC 系（KRASG12D 抑制）的線粒體融合增強(qiáng)。總的來(lái)說(shuō)，ERK 抑制和 KRAS 抑制都顯著影響線粒體網(wǎng)絡(luò)的重排，與通常觀察到的碎片化性質(zhì)相比，更傾向于線粒體的融合。之前有研究表明，線粒體融合與線粒體活性增加有關(guān)。然而，在研究過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)在 ERKi 處理 1.5 h（發(fā)現(xiàn)線粒體融合的時(shí)間點(diǎn)）的細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有觀察到細(xì)胞耗氧量的任何變化。此外，ERKi 處理人 PDAC 細(xì)胞 24 小時(shí)后，細(xì)胞的基礎(chǔ)耗氧量和 ATP 的產(chǎn)生或降低或不變（如 Figure 4.所示）。

Figure 4. ERK 抑制和 KRAS 沉默損害 PDAC 細(xì)胞線粒體功能

      鑒于目前臨床上還沒(méi)有特異性的自噬抑制劑，但羥氯喹作為溶酶體酸化的一種間接自噬抑制劑，經(jīng)常被使用。因此，我們發(fā)現(xiàn)與SCH772984同時(shí)治療，ERK (ulixertinib/BVD-523)38 在化學(xué)上和機(jī)制上明顯或 MEK 抑制劑 binimetinib 協(xié)同地增強(qiáng)氯喹介導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制。利用 Chou-Talalay 或 BLISS 的方法，可在大范圍的ERKi 或 MEKi 濃度下觀察到協(xié)同作用。值得注意的是，無(wú)論采用 MTT 還是活細(xì)胞計(jì)數(shù)的方式，都能觀察到協(xié)同作用。與此同時(shí)， ERKi 的單獨(dú)給藥有限度的造成細(xì)胞凋亡，但聯(lián)合治療后細(xì)胞明顯增加（如 Figure 5. 所示）。

Figure 5.ERK 信號(hào)和自噬的雙重抑制協(xié)同損害 PDAC 增殖

      為了將這些體外發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展到體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)，研究人員對(duì) ERKi 和羥基氯喹在兩種異種 kras 突變的胰腺腫瘤源性異種移植(PDX)模型中的聯(lián)合應(yīng)用。在這兩種模型中，ERKi 的單獨(dú)使用對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有顯著影響，而兩者的結(jié)合更加有效地阻止了腫瘤的進(jìn)展并延長(zhǎng)了生存期。此外，ERKi 和羥基氯喹聯(lián)合治療的小鼠腫瘤明顯小于單獨(dú)使用 ERKi 治療的小鼠腫瘤。因此得出結(jié)論， 協(xié)同抑制 ERK1/ERK2和自噬與單獨(dú)抑制 ERK 對(duì) PDAC 的抑制作用會(huì)更加明顯（如 Figure 6. 所示）。

Figure 6.使用 ERKi 和羥基氯喹聯(lián)合治療小鼠的影響

小M 的小思考： 

北卡大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，KRAS 的抑制增加了自噬通量，而其效應(yīng)物 ERK 的藥理抑制也增加了自噬通量。此外，還證明 KRAS 的抑制或 ERK 抑制都會(huì)導(dǎo)致糖酵解和線粒體功能降低。隨后推測(cè)，ERK 抑制可能因此增強(qiáng) PDAC 對(duì)自噬的依賴，部分通過(guò)破壞其他 KRAS 或 ERK 驅(qū)動(dòng)的代謝過(guò)程。進(jìn)而得出結(jié)論，同時(shí)阻斷 ERK 和自噬過(guò)程的藥物抑制劑組合有望成為治療 PDAC 的高效方式。

參考文獻(xiàn)

[1] Bryant KL1,et al. Combination of ERK and autophagy inhibition as a treatment approach forpancreatic cancer. Nat Med. 2019 Mar 4.

相關(guān)產(chǎn)品：

ARS-1620

ARS-1620 是一種阻轉(zhuǎn)異構(gòu)且有選擇性的 KRAS ^G12C 抑制劑，具有理想的藥代動(dòng)力學(xué)。