类固醇受体共激活因子及其抑制剂、激动剂在恶性肿瘤发生与治疗中的研究进展
2020-12-30林文云段桂华万苹
林文云,段桂华,万苹,
昆明理工大学医学院,昆明650500;2 云南省第一人民医院
类固醇受体共激活因子家族(SRCs)为一类相对分子质量约为160 kDa的辅激活因子,家族成员包括SRC-1、SRC-2、SRC-3,主要与核受体结合并辅助其激活靶基因的转录[1]。SRCs可与多种细胞核激素受体(NRs)结合,如雌激素受体(ER)、雄激素受体(AR)、糖皮质类固醇激素受体(GR)、盐皮质类固醇激素受体(MR)、孕激素受体(PR)、维生素D受体(VDR)、类维生素A受体(RXR)、维甲酸受体(RAR)、甲状腺激素受体(TR)及过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)等。SRCs与核受体及其他转录因子共同组成了复杂的调节网络,直接或间接参与多条信号通路的调控,进而参与多种细胞的生理生化过程。在SRCs中,SRC-1和SRC-3均被证实为促癌基因,在多种癌组织中异常表达;SRC-3被定义为一种新的癌基因,可作为评估和预测部分肿瘤预后的指标[2]。SRCs在许多信号通路中都是关键共激活因子,能激活信号通路及其下游效应因子,从而调节靶基因转录,促进癌细胞的增殖、迁移、侵袭和化学治疗耐受等[3],在肿瘤的发生发展中起到了复杂多样的作用。因此,SRCs靶向药物研究对恶性肿瘤的治疗有着非常重要的意义和价值。本文将SRCs及其抑制剂、激动剂在恶性肿瘤发生与治疗中的研究进展综述如下。
1 SRCs在恶性肿瘤发生中的作用
最先发现,SRCs在激素依赖性肿瘤,尤其是与雌激素相关肿瘤中异常表达。SRC-3在人乳腺癌中可变扩增频率为4.8%~9.5%,其mRNA在31%~64%的乳腺癌中呈现高表达,而蛋白水平在10%的乳腺癌中升高[4]。同时也有研究发现,SRC-3过度表达本身不但可以增强雌激素依赖性肿瘤细胞如T-47D、MDA-MB-361的增殖,还可以消除他莫昔芬和纯化抗雌激素药物引起的细胞周期阻滞效应[5]。
随着研究的深入,SRCs还被发现于生殖系统肿瘤(如卵巢肿瘤[6,7]、前列腺肿瘤[8]、子宫内膜异位症[9])、骨肿瘤(如成骨性骨肿瘤、成软骨性骨肿瘤、骨巨细胞瘤、造血源性肿瘤)、消化道肿瘤(如肝癌[10]、胃癌[11]、大肠癌[12]、食管癌)等多种恶性肿瘤中均存在异常表达。Jin等[13]对骨髓瘤细胞RPMI-8266研究发现,SRC-3通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径调节Cx-43表达,促进骨髓瘤细胞增殖和迁移;共同培养RPMI-8266细胞与骨髓间充质干细胞(BMSCs)增加Cx43表达,敲除BMSCs中SRC3的细胞则下调Cx43表达。罗磊[14]研究表明,SRC-3在肝癌组织中阳性表达率(55.3%)远高于相应的癌旁组织(10.6%),肝癌组织中SRC-3基因转录水平亦高于其相应的癌旁组织;Anzick等[10]发现,肝癌细胞株中存在SRC-3基因的高水平扩增,说明SRC-3表达水平与肝癌发生存在密切关系。张琪[15]采用免疫组化法检测SRC-3在胃癌、不典型增生组织及正常黏膜组织中的表达情况,发现在三种组织中SRC-3阳性表达率呈逐渐降低的趋势(48%、32%、10%),胃癌组织中的表达明显高于正常黏膜组织。这与包括Hance等[11]在内的多数研究结论相一致,说明SRC-3在胃癌中过度表达与胃黏膜增生甚至癌变相关,并与胃癌不良预后相关。Rohira等[16]研究表明,在甲状腺癌细胞系中,SRC的高表达与达沙替尼耐药性相关;进一步分析达沙替尼耐药的细胞系,发现PI3K途径和AKT途径的下游效应蛋白富集,并证明了蛋白富集与达沙替尼耐药性增加呈正相关。因此,SRC高表达可以激活PI3K途径,而PI3K途径激活导致了达沙替尼耐药性增加。
2 SRCs抑制剂在恶性肿瘤治疗中的作用
由于SRCs主要通过蛋白质-蛋白质相互作用与类固醇激素受体结合,缺乏高亲和力的配体结合结构域,所以SRCs的靶向药物开发一直困难重重。
早期,一些研究小组通过化合物筛选,发现了一些干扰SRCs与ER和PPARG等NRs结合的化合物[17,18]。后续的研究确定了更多的SRCs-NR干扰化合物,并获得了这些小分子化合物的构效关系信息[19]。但令人遗憾的是,研究结果显示这些化合物效果不明显,未能进入临床试验阶段。
Wang等[20]确定了棉酚为SRC-1和SRC-3的小分子抑制剂(SMI),这是首次确定小分子抑制剂可以直接作用于SRCs蛋白。相较于之前的小分子干扰化合物,小分子抑制剂能特异性地作用于SRCs,使治疗更具有目的性;但其半数抑制浓度太高,限制了进一步的应用。随后,该课题组发现蟾毒灵可作为潜在的SRC-3抑制剂。蟾毒灵是一个强心苷类药物,能依赖蛋白酶体促进SRC-1和SRC-3的降解,在体内和体外实验中都能有效阻断癌细胞生长。其水溶性衍生物3-磷酸蟾毒灵,不但解决了蟾毒灵难以溶解的问题,并在原位乳腺癌模型中有效抑制了肿瘤生长,效果与蟾毒灵相当[21,22]。但是,蟾毒灵无法克服的心脏毒性限制了其临床应用。
近年来,高通量筛选与药物化学优化技术的结合使拥有更强效力的SRCs小分子抑制剂被鉴定出来,其中最具有的代表性的是SI-2。SI-2可通过与SRC-3的直接物理相互作用,选择性地降低SRC-3在细胞中的转录活性和蛋白浓度;SI-2能选择性地诱导乳腺癌细胞凋亡,半数抑制浓度为3~20 nmol/L,在乳腺癌小鼠模型中有效地抑制原发性肿瘤生长;同时,SI-2还能抑制乳腺癌细胞的迁移。毒理学研究也发现,SI-2对心脏和其他主要器官均无明显毒性[23]。肿瘤干细胞(CSC)是指具有干细胞特性的肿瘤细胞,它们在肿瘤组织中极少量存在,具有自我复制和多向分化潜能。Rohira等[24]研究表明,CSC与肿瘤复发有关,而SRC-1/SRC-3在体内外均能靶向CSC,增强该细胞群的作用。SI-2在体内体外均能抑制SRC-1/SRC-3对CSC的作用,表明SI-2有望成为预防肿瘤复发的靶向药物。以上研究表明,在肿瘤治疗中SI-2是非常有潜力的SRC-3靶向药物[25,26]。
3 SRCs激动剂在恶性肿瘤治疗中的作用
Wang等[25]在寻找SRCs小分子抑制剂进行高通量筛选中,偶然发现4-乙基-2,6-二吡啶-3-甲基环己酮(MCB-613)是一种有效的SRCs小分子激动剂(SMS),能有效作用于SRCs的3个成员。在体外实验中,MCB-613可强效刺激SRCs的转录活性,增加SRCs与其他共激活因子的相互作用,并显著诱导内质网应激以及活性氧(ROS)产生。MCB-613选择性且可逆地结合SRC-3的RID结构域,选择性杀死乳腺、前列腺、肺、肝脏的恶性肿瘤细胞,而未对小鼠原代肝细胞和小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)产生明显毒性。在小鼠乳腺癌MCF-7细胞异种移植模型中,MCB-613能有效抑制肿瘤生长,且不引起如小鼠体质量减轻等不良反应。
肿瘤分子靶向治疗的目标是设计针对特定靶点的药物,选择性杀死肿瘤细胞,传统思路是抑制关键癌基因的活性。考虑到SRC的致癌作用,使用SRC SMS治疗癌症似乎是违反常识的。然而,与正常细胞相比,由于癌细胞快速增殖的特点,癌细胞蛋白质合成/折叠和代谢的增加,内质网已经处于高水平的压力之下。在激动剂如MCB-613的作用下,癌细胞的蛋白产量大大超出内质网的运行能力,造成大量未折叠蛋白积累,引起未折叠蛋白反应(UPR)。UPR引起内质网应激,而内质网应激可介导细胞凋亡反应,以清除受损过度的细胞。相对的,正常细胞内质网压力较小,同等浓度的激动剂并不足以引起UPR。因此,在一定浓度范围内,MCB-613能选择性地杀死癌细胞,而对正常细胞毒性较小。MCB-613的发现表明使癌基因过度表达也是癌症治疗的一个可行策略,为新药开发提供了新思路和广阔空间。MCB-613的出现打破了一种固有模式,为肿瘤分子靶向治疗开辟了一条新路。
4 展望
目前为止,大多数的靶向治疗方案都是通过抑制一条促进细胞生长的关键信号通路来达到治疗目的,而肿瘤细胞通常转换其他的生长因子通路发生耐药[26]。SRCs作为多种信号通路传入的枢纽,具有整合各种转录信息的作用,并且SRCs能与多种转录因子或蛋白复合形成复合体,进而使自身发生磷酸化、泛素化、甲基化或乙酰化等修饰[27],高度特异地调节靶向基因转录,激活相应信号通路,使相应的肿瘤产生高度抗药性,药物反应、治疗效果和预后都相对较差。这也使得SRC-3能作为评估和预测部分肿瘤预后的一个指标。
SRCs在肿瘤中的作用机制尚未明确,多数研究结论建立在实验观察的基础上,其深层的分子机制研究并未得到全面揭示。由于SRCs的独特结构,使得其非常难以被小分子抑制剂靶向,进而在小分子抑制剂的寻找和鉴定上困难重重。高通量筛选技术的广泛应用虽然在这方面起到了非常重要的作用,也发现了部分能有效作用于SRCs的小分子抑制剂,但尚未有进入临床试验阶段的靶向药物的报道。SRCs激动剂MCB-613是个非常有价值的发现,它突破了传统的抑制促癌基因表达从而抑制肿瘤生长的治疗思路,通过使癌基因过表达,进而引发癌细胞的过度应激反应,有害物质在癌细胞内大量积累,造成癌细胞凋亡,而对正常细胞的影响较小,不良反应相对较少。MCB-613代表了一种肿瘤治疗的新思路,在抑制剂研发非常困难的情况下,为靶向治疗提供了更多的可能性,在其他促癌基因中也非常值得尝试。
目前较多的研究表明,SRCs在多条细胞生长促进信号通路中都发挥着关键性的调节作用,是一个非常有潜力的抗肿瘤作用靶点。SRCs在肿瘤发生、发展中作用机制研究的深入,有助于更好地了解肿瘤发生的分子机制,为肿瘤分子靶向治疗药物的研究指明方向;其抑制剂和激动剂也能在多种肿瘤治疗中发挥重要作用,进而为临床治疗服务,给患者带来治疗的希望。