mTORC2信号通路与多发性骨髓瘤的研究进展

张亚男 傅云峰 刘 竞*

（中南大学湘雅三医院血液内科，湖南 长沙 410013）

mTORC2信号通路与多发性骨髓瘤的研究进展

张亚男 傅云峰 刘 竞*

（中南大学湘雅三医院血液内科，湖南 长沙 410013）

多发性骨髓瘤目前仍是一种无法治愈的造血系统恶性肿瘤。近年来随着蛋白组学等生物技术的发展，对多发性骨髓瘤的发病机制有了更深入的认识，从而提出更侧重于微环境和细胞因子网络的靶向治疗。最近肿瘤生物学研究表明，雷帕霉素靶蛋白复合物2（mTORC2）的活性对一些肿瘤细胞的转移和活力起着至关重要的作用，却对正常细胞无影响，且关于mTORC2及其功能调控仍存在许多悬而未决的问题。本文就mTORC2信号通路和多发性骨髓瘤的靶向治疗前景作一综述。

mTORC2信号通路；多发性骨髓瘤；mTOR抑制剂

多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM ）是一种浆细胞克隆性增生性恶性肿瘤，其特征是骨髓被恶性浆细胞取代，异常免疫球蛋白大量生成和骨质破坏，从而产生一系列临床症状与体征，严重威胁中老年人的生命及生活质量。其目前主要治疗方法是联合化疗和干细胞移植，由于瘤细胞的增殖比例低及多发耐药株的形成，骨髓瘤的临床治疗疗效仍不甚理想，寻找新的治疗靶点迫在眉睫。最近肿瘤生物学研究表明，mTORC2的活性对一些肿瘤细胞的转移和活力起着至关重要的作用，却对正常细胞无影响，因而开发特异性mTORC2抑制剂成为热点。然而，关于mTORC2及其功能调控仍存在许多悬而未决的问题。本文就mTORC2信号通路和多发性骨髓瘤的靶向治疗前景作一综述。

1 mTORC2的相关介绍

TOR基因是于1991年在酵母作为雷帕霉素（rapamycin） 靶蛋白被发现，mTOR为 PIKK （phosphoinositidekinase-related kinase） 家族成员之一，有蛋白激酶及信号转导的功能，是一种不典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，能使底物的Ser/Thr发生磷酸化，其功能受FRB结构域影响。FRB （FKBP12/rapamycinbinding）是FKBP-rapamycin 复合物结合区，在雷帕霉素特异性抑制mTOR 的过程中起连接作用。雷帕霉素与其细胞内受体FK506 结合蛋白12结合，形成FKBPrapamycin复合物，再与mTOR的FRB相结合，从而抑制mTOR的激酶活性。其有两种不同的mTOR复合物，分别是mTOR复合物1 （mTORC1）与mTOR复合物2 （mTORC2）[1]。mTORC1主要包括mTOR、mLST8（mammalian ortholog of LST8）和Raptor（regulatory associated protein of mTOR），其主要功能是调节蛋白质合成和细胞周期进程；而mTORC2则在肌动蛋白细胞骨架组织和细胞存活方面发挥重要作用，这些功能的发挥受到生长因子、营养素、能量、应激状态的影响[2]。

1.1 mTORC2特有的结合蛋白

①Rictor：有研究证实[3,4]，Rictor是mTOR 结合蛋白，RictormTOR复合体主要参与细胞骨架蛋白的构造，是Akt/PKB在Ser473位点磷酸化必需结构，并进一步促进Akt在Thr308位点的磷酸化，增加Akt激酶活性，影响肿瘤细胞的增殖和存活。FKBP1-雷帕霉素复合物不能结合在Rictor-mTOR复合物上，因此该复合物对雷帕霉素耐受。但研究[5]显示延长雷帕霉素的暴露时间可能也会影响mTORC2 的组装和Akt信号通路。另一研究[6]发现S6K1以雷帕霉素敏感的方式磷酸化Rictor-Thr1135位点，抑制mTOR和Akt信号通路，但对mTORC2蛋白组装和激酶活性无影响，且mTORC2 磷酸化Akt作用机制尚未阐明。②Sin1：Sin1是mTORC2所特有的亚单位，在mTORC2磷酸化Akt/PKB中起着非常重要的作用。Sin1基因敲除干扰Rictor-mTOR的相互作用，抑制Akt-Ser473的磷酸化，但只影响Akt 的一个亚群（包括FoxO1/3a） ，对Akt其他靶点及mTORC1底物无影响。此外，Sin1和Rictor形成稳定的化合物，它们之间的结合作用比各自与mTOR结合更稳定。敲除Sin1或Rictor后降低了mTORC2激酶活性，不能排除其与其他激酶结合调节Akt的可能性，Sin1或Rictor可能具有更广泛的非依赖于mTORC2 的生理功能。最新发现[3]，Sin1作为mTORC2选择性的连接蛋白，为招募mTORC2其他靶点起重要作用。

1.2 mTORC2相关结合蛋白

①mLST8：mLST8 特异性作用于mTOR分子中激酶催化域，起到激活并稳定mTOR的作用。当营养素等上游因子不存在时，mLST8 将mTOR、Raptor紧密地锁在一起，使得mTOR不能与下游的靶基因结合；反之，其发生空间构象改变，使得mLST8和Raptor 之间的结合断裂，暴露出mTOR，从而使其可与下游靶基因结合。研究发现，在细胞中利用RNAi技术敲除mLST8抑制mTORC1底物磷酸化，其并没有改变底物的磷酸化及mTORC与Raptor之间的作用，说明mLST8不是mTORC1发挥功能所必需结构。②DEPTOR：DEPTOR蛋白与mTOR的C端的DEP结构域结合，负性调节mTORC1和mTORC2的活性。当mTOR 信号通路激活时，DEPTOR被磷酸化并且快速地被泛素-蛋白酶体降解。DEPTOR 缺失可激活mTORC1和mTORC2的活性，促使S6K、Akt和SGK1磷酸化，促进细胞的成长和生存；过度表达DEPTOR则使S6K抑制，由于负反馈环路抑制使Akt过度激活，28%的多发性骨髓瘤中过度表达DEPTOR，这些细胞需要高表达DEPTOR来维持PI3K及Akt 的活性，DEPTOR水平降低将导致细胞死亡。最新研究表明，DEPTOR作为内源性抑制剂，在mTORC1和mTORC2的作用机制及生物学作用中发挥重要的桥梁作用。

2 mTORC2信号通路与多发性骨髓瘤

2.1 PI3K/Akt/mTOR信号通路（不扰乱依赖mTORC1的负反馈作用）

MM的复发难治在于肿瘤细胞之间的作用、骨髓微环境的改变以及目前雷帕霉素及其类似物即使在高浓度亦不能完全抑制mTORC2活性所致。mTORC2信号的激活可直接磷酸化Akt，而其前提是受AKT最大活化调节，而pAkt-T308以及pAkt-S473为mTORC2的下游信号，促进多发性骨髓瘤的生存。PTEN是一种抑癌基因，可负性调节PI3K/ Akt/mTOR信号通路，在某些MM细胞中存在突变及缺失，而Rictor可逆转PTEN的缺失，并通过PI3K/Akt/mTOR抑制mTORC2活性而促进MM细胞的凋亡。

2.2 mTORC2信号通路影响多发性骨髓瘤的自噬作用

PI3K、mTOR及Akt1等癌基因会抑制凋亡和自噬的发生，而某些抑癌基因，如TSC1 /2、PTEN、LKB1等则会诱导凋亡和自噬的发生。目前数据显示mTOR因抑制自噬发生，在肺癌、多发性骨髓瘤等发挥重要作用。目前普遍认为mTOR通过两种机制发挥对自噬的调节作用：①mTOR介导的信号转导作于下游效应物，如4E-BP1、S6K1激酶，启动相关基因转录和翻译，从而控制自噬；②mTOR激酶直接作用于Atg蛋白来调节自噬体的形成。mTOR作为多条信号通路中的中间环节，同时也受上游调节物的调节，能量感受器激酶AMPK在胞内AMP/ATP 比值增高时活化使mTOR失活等。

2.3 mTORC2信号通路影响多发性骨髓瘤的骨髓微环境

MM的治疗面临耐药、复发等瓶颈，可能与骨髓微环境成分相关，包括IL-6、IGF-I等相关细胞因子，其在细胞与细胞，细胞与细胞外基质的相互作用中发挥重要作用，在多发性骨髓瘤细胞的迁移、分化及营养供应上起着举足轻重的影响。有研究表明抑制mTOR和mTORC2/ Rictor的活性后下调AKT-Ser473活性，继而激活转录因子FOXO，使胞膜再表达CD81/CD82分子，从而发挥抗骨髓瘤效益。另Rictor抑制PHOGD12以及mTORC2与PREX1的相互作用可抑制细胞的迁移，有利于骨髓瘤转移的控制。

2.4 DEPTOR的内源性抑制作用

DEPTOR的正常功能为抑制mTORC1和mTORC2信号通路。当其过度表达时，其抑制mTORC1信号通路，出乎意料的是，它激活了PI3K/ mTORC2 /Akt信号通路。这种间接的PI3K的激活模式在一些MM细胞的亚群中的生存起着重要的作用，否则其将因缺乏PI3K的激活而突变。

Peterson等证实，DEPTOR过度表达抑制mTORC1时，反而减轻mTORC1介导的PI3K的抑制作用，从而导致PI3K的激活以及mTORC2相关蛋白及酶的输出。被证明具有拷贝数增加和相关的表达增加基因在染色体8q24区域包含DEPTOR，这种染色体异位后将导致转录因子c-MAF或MAFB的过表达，通过c-MAF或MAFB促进DEPTOR过度表达从而维持某些MM细胞亚群存活。Ge等证实予以降低DEPTOR的水平，其将通过自噬及凋亡途径促进MM细胞凋亡。

3 mTORC2靶向药物在多发性骨髓瘤中应用情况

3.1 雷帕霉素

雷帕霉素是最早被发现mTOR抑制剂，其能结合FKBP，抑制mTOR，阻止P70S6K和4EBP磷酸化，同时也间接抑制了其他相关蛋白转录和翻译，具有抗菌、免疫抑制和抗肿瘤作用。在许多肿瘤组织培养和动物模型中, 雷帕霉素均具有浓度依赖性的抑制肿瘤细胞生长的活性，如白血病、恶性淋巴瘤等。目前大量研究表明，雷帕霉素与地塞米松、马法兰等化疗药物以及与HSP-90抑制剂联用，在MM治疗取得较好的效果，由于雷帕霉素对多种肿瘤的治疗有很好的前景，人们继续研发雷帕霉素的衍生物：CCI-779、RAD001、AP23573。与雷帕霉素相比，其有更好的水溶性和稳定性, 因而具有更广泛的临床应用前景，目前尚处于临床试验阶段。

3.2 ATP竞争性mTOR抑制剂

因多发性骨髓瘤疾病进展及多发耐药株的产生，目前资料显示mTORC1抑制剂的临床疗效有限，很大程度上归因于Akt的活化激活了mTORC2 活性，ATP竞争性mTOR抑制剂是新一代mTOR抑制剂，其可同时抑制mTORC1和mTORC2，副作用更小，目前已研发药物包括Torin1、PP242、PP30、Ku-0063794、WAY-600/687/354和AZD8055。已有研究表明PP242在多发性骨髓瘤治疗上优于雷帕霉素[5]。另最近有PI3K，Akt和mTOR新型抑制剂正在被开发，其中有一些进入临床试验，一个新的变构Akt抑制剂：MK-2206，在体外实验其可抑制MM细胞增殖、诱导细胞凋亡甚至降低骨髓基质干细胞或肿瘤促进因子。目前相关研究正在进行中，PI3K/Akt/mTOR信号通路上双重抑制可能在难治复发的MM的治疗中给予新的希望。

3.3 mTORC2特异性抑制剂

目前尚无该类药物，研发该类抑制剂有可能的机制[4, 5]是：①通过干扰固有mTORC2信号的蛋白质相互作用。如予以一个小分子阻止Rictor、msin1、depetor和mLST8装配或促进其分离，从而瓦解mTOR的功能。②设计一个缺乏三维结构的小分子，并予以目标底物结合接口，抑制mTORC2与下游发生关系而影响其功能。③找到一个可抑制mTORC2定位的分子。例如，如果msin1 PH结构域把mTORC2定位于胞膜上，小分子抑制剂就是抑制脂质结合界面，而且其可能对细胞中mTORC2功能不会有抑制。

3.4 DEPTOR抑制剂

由于DEPTOR在MM细胞生长、凋亡、自噬及耐药性的重要性，其抑制剂可用于多发性骨髓瘤的治疗。然而，目前尚无DEPTOR抑制剂被开发。最近研究发现白藜芦醇，其为一种天然存在的多酚，有促进mTOR和DEPTOR之间的相互作用，从而抑制mTOR信号。部分学者认为白藜芦醇可能直接与mTOR或DEPTOR相互作用，导致在这两种蛋白质之间的相互作用增强；也可能是白藜芦醇间接通过结合一个辅助蛋白到DEPTOR上，促进与mTOR之间相互作用。另外，白藜芦醇亦可激活其他的信号通路，化学修饰DEPTOR或mTOR，导致这些蛋白之间的相互作用增强。这均需进一步研究。

4 目前仍存在的问题与展望

目前积极寻找治疗MM的新靶点具有十分重要的现实意义，mTORC2信号通路为我们提供新的治疗思路，其目前相关研究正在进行中，大量实验数据表明多发性骨髓瘤细胞可通过该信号通路影响自噬、骨髓微环境、内源性抑制及信号通路的多向性、反馈性促进MM细胞的凋亡，对MM有一定治疗作用。mTORC2信号通路与AKT的磷酸化、PTEN基因的缺失、突变以及骨髓微环境有影响，其与多发性骨髓瘤的具体机制尚不明确，尤其最新研究表明雷帕霉素及其类似物对多发性骨髓瘤的临床疗效并不如预期理想，mTORC2靶向抑制药物的更具临床意义，故MM与mTORC2之间具体作用分子及位点成为研究热点，其相应的作用机制有待进一步研究。

[1] 陈莉君,史道华.mTOR结合蛋白的研究进展[J].现代肿瘤医学,20 12,137(11):2435-2438.

[2] Sengupta S,Peterson TR,Sabatini DM.Regulation of the mTOR complex 1 pathway by nutrients,growth factors,and stress[J].Mol Cell,2010,40(2):310-322.

[3] Oh WJ,Jacinto E.mTOR complex 2 signaling and functions[J]. Cell Cycle,2011,10(14):2305-2316.

[4] Sparks CA,Guertin DA.Targeting mTOR: prospects for mTOR complex 2 inhibitors in cancer therapy[J].Oncogene,2010,29(26):3733-3744.

[5] Hoang B.Targeting TORC2 in multiple myeloma with a new mTOR kinase inhibitor[J].Blood,2010,116(22):4560-4568.

[6] Boulbes D.Rictor phosphorylation on the Thr-1135 site does not require mammalian target of rapamycin complex 2[J].Mol Cancer Res,2010,8(6):896-906.

Advance in Research on the Relationship between mTORC2 Signaling Pathway and Multiple Myeloma

ZHANG Ya-nan, FU Yun-feng, LIU Jing*
(Department of Hemopathology, Third Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410013, China)

Multiple myeloma remains an incurable hematopoietic malignancies. In recent years, with the development of proteomics technology, more in-depth understanding of the pathogenesis of MM has been put forward, which focuses more on the microenvironment and cytokine network in the targeted therapy. Recent studies in cancer biology indicate that mTORC2 activity is essential for the transformation and vitality of a number of cancer cell types, but in many normal cells, mTORC2 activity is less essential. However, there are many open questions regarding the function and regulation of mTORC2 and its function in both normal and cancer cells. Here, we summarize exciting new research into the biology of mTORC2 signaling and highlight the current state and future prospects for mTOR-targeted therapy on MM.

mTORC2 signaling pathway; Multiple myeloma; mTOR inhibitors

R733.3

A

1671-8194（2014）11-0054-03

*通讯作者