腫瘤及其微環(huán)境中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號
文章來源：維科網(wǎng)發(fā)布日期：2024-12-25瀏覽次數(shù)：2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）是分泌和跨膜蛋白合成、折疊和修飾的中心細(xì)胞器。ER中的蛋白質(zhì)處理、修飾和折疊是決定細(xì)胞功能、命運和生存的嚴(yán)格調(diào)控過程。在幾種腫瘤類型中，不同的致癌、轉(zhuǎn)錄和代謝異常協(xié)同作用，產(chǎn)生不利的微環(huán)境，破壞腫瘤細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)，以及浸潤淋巴細(xì)胞。 這些變化引發(fā)了持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激狀態(tài)，已經(jīng)證明這種應(yīng)激狀態(tài)控制著癌細(xì)胞的多種促腫瘤屬性，同時動態(tài)地重新編程固有免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞的功能。ER應(yīng)激傳感器及其下游信號通路的異常激活已成為腫瘤生長和轉(zhuǎn)移以及對化療、靶向治療和免疫治療反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。 TME中ER應(yīng)激的常見驅(qū)動因素 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)折疊和修飾是一個高度調(diào)控的過程。然而，各種內(nèi)源性和外源性應(yīng)激可以破壞細(xì)胞器中的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）是一種高度保守的適應(yīng)性機(jī)制，有三個分支協(xié)調(diào)對未折疊或錯誤折疊蛋白質(zhì)的有害累積的反應(yīng)。它們包括：需肌醇酶1α（IRE1α）、類PRKR ER激酶（PERK）和激活轉(zhuǎn)錄因子6（AFT6）。 TME中豐富的多種應(yīng)激源動態(tài)地干擾了惡性細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)折疊能力。 缺氧：缺氧是TME的一個常見特征，它擾亂內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)。蛋白質(zhì)合成過程中二硫鍵的形成可以在沒有氧氣的情況下發(fā)生，但翻譯后折疊或異構(gòu)化是氧依賴的過程。此外，缺氧限制了氧依賴性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)局部氧化還原酶ERO1α的功能，這是形成二硫鍵和蛋白質(zhì)折疊所必需的。 營養(yǎng)：與正常能量需求相比，代謝應(yīng)激以營養(yǎng)供應(yīng)不足或過量為特征，很容易破壞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)。葡萄糖和谷氨酰胺的有效性與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激密切相關(guān)。 活性氧：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)折疊很大程度上依賴于這個細(xì)胞器的氧化還原狀態(tài)。細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）的積累對外界條件的反應(yīng)或由不同的信號事件引起，可以極大地擾亂內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白表達(dá)。 低pH：癌細(xì)胞利用有氧糖酵解作為中心代謝途徑，從而產(chǎn)生乳酸，降低周圍微環(huán)境的pH值。 腫瘤細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng) UPR在腫瘤轉(zhuǎn)化和腫瘤生長中的作用 致癌轉(zhuǎn)化是一個多步驟的過程，它利用UPR來克服各種障礙。正常上皮細(xì)胞中MYC的過度激活會產(chǎn)生大量的蛋白毒性應(yīng)激，并導(dǎo)致細(xì)胞存活率下降。然而，在包括淋巴瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、前列腺癌和乳腺癌在內(nèi)的多種人類癌癥中，經(jīng)受MYC誘導(dǎo)應(yīng)激的細(xì)胞表現(xiàn)出UPR活性的增強(qiáng)。因此，完全激活的UPR對于適應(yīng)由MYC驅(qū)動的癌基因轉(zhuǎn)化引起的壓力至關(guān)重要。 突變體RAS是另一個與UPR相互作用的致癌驅(qū)動因素。獲得性耐藥使KRAS突變型肺癌細(xì)胞能夠繞過典型的KRAS效應(yīng)器，但需要過度活躍的AXL/eIF4E，增加ER中的蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)，以及ER應(yīng)激緩解UPR生存途徑的適應(yīng)性激活，HSP90維持其完整性。HSP90抑制劑可以協(xié)同增強(qiáng)MTA和trametinib的抗腫瘤作用。 分子伴侶結(jié)合免疫球蛋白（BiP）在多種人類癌癥中過度表達(dá)，并通過多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤生長，如促進(jìn)生長因子成熟和分泌、抑制細(xì)胞凋亡和促進(jìn)血管生成。因此，BiP被認(rèn)為是治療人類癌癥的一個有吸引力的靶點。 PERK利用各種機(jī)制來調(diào)節(jié)腫瘤的進(jìn)展。首先，它的一個關(guān)鍵功能是通過增加抗氧化劑谷胱甘肽的生物合成來控制氧化應(yīng)激。第二，PERK–eIF2α軸減弱整體轉(zhuǎn)錄并增強(qiáng)自噬作用，以促進(jìn)MYC驅(qū)動的淋巴瘤中的細(xì)胞保護(hù)性UPR功能。第三，PERK和GCN2都被MYC激活以磷酸化eIF2α并誘導(dǎo)ATF4。 UPR在轉(zhuǎn)移和休眠中的作用 一些研究表明PERK–eIF2α軸抑制失巢，是腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移所必需的。PERK在經(jīng)歷上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）的細(xì)胞中也被選擇性激活，其分泌能力增強(qiáng)。在原發(fā)性腫瘤中，轉(zhuǎn)移細(xì)胞在循環(huán)和遠(yuǎn)處組織中的氧化應(yīng)激水平高于癌細(xì)胞。代謝適應(yīng)，如抗氧化劑的合成，對于癌細(xì)胞在遠(yuǎn)處的生存和生長是必不可少的。PERK分支通過ATF4和NRF2促進(jìn)抗氧化反應(yīng)，因此，可能通過減輕氧化應(yīng)激而有益于轉(zhuǎn)移細(xì)胞。 研究還表明，來自病人和小鼠癌癥模型的休眠惡性細(xì)胞的UPR反應(yīng)增加，包括乳腺癌、鱗癌、結(jié)直腸癌和胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）。UPR可能誘導(dǎo)休眠，作為在遠(yuǎn)端器官的不利微環(huán)境中生存的一種適應(yīng)。 腫瘤細(xì)胞ER應(yīng)激對腫瘤免疫微環(huán)境的調(diào)節(jié) 大量研究表明，腫瘤細(xì)胞內(nèi)在的ER應(yīng)激反應(yīng)可以通過改變共存于TME中的免疫細(xì)胞的功能來影響腫瘤進(jìn)展。 早期研究表明，ER應(yīng)激的誘導(dǎo)和UPR的激活可能通過XBP1s和ATF6過度表達(dá)抑制主要組織相容性復(fù)合體I類（MHC-I）分子的表面表達(dá)。 腫瘤細(xì)胞ER應(yīng)激反應(yīng)被認(rèn)為可以改變自然殺傷細(xì)胞（NK）介導(dǎo)的腫瘤識別。研究表明，在經(jīng)歷藥物性ER應(yīng)激的黑色素瘤細(xì)胞中，激活UPR的PERK–eIF2α軸可以誘導(dǎo)B7H6的表達(dá)，B7H6是NK細(xì)胞受體NKp30的配體。 ER應(yīng)激的腫瘤細(xì)胞可以釋放額外的因子來招募或改變腫瘤中髓系細(xì)胞的功能。 腫瘤細(xì)胞ER應(yīng)激還可以調(diào)節(jié)T細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和對免疫治療的反應(yīng)。在接受抗CTLA-4治療的各種黑色素瘤患者隊列中，XBP1s、ATF4和BiP的表達(dá)減少與改善療效和延長生存期相關(guān)。 腫瘤內(nèi)免疫細(xì)胞的UPR 腫瘤細(xì)胞的高代謝需求和無限制的增殖能力極大地改變了腫瘤環(huán)境的營養(yǎng)成分，而腫瘤浸潤性免疫細(xì)胞對蛋白質(zhì)折疊和產(chǎn)生有效抗癌反應(yīng)所需的關(guān)鍵營養(yǎng)素的獲取有限。因此，腫瘤浸潤的淋巴細(xì)胞持續(xù)激活ER應(yīng)激反應(yīng)，除了觸發(fā)典型的UPR外，還以免疫細(xì)胞特異的方式調(diào)節(jié)主要的轉(zhuǎn)錄和代謝程序。 靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器或其相關(guān)的UPR反應(yīng)途徑，可能有助于增強(qiáng)免疫檢查點阻斷和過繼性T細(xì)胞免疫治療對目前這些方法難以治療的實體瘤的效果。 靶向UPR的藥物研究 將標(biāo)準(zhǔn)療法與UPR調(diào)節(jié)劑相結(jié)合的方法已在臨床前癌癥模型中顯示出的療效，因此值得在癌癥患者中進(jìn)一步研究。 IRE1α抑制劑：IRE1α有兩個可靶向的酶結(jié)構(gòu)域：激酶結(jié)構(gòu)域和內(nèi)啡肽酶結(jié)構(gòu)域。IRE1α激酶抑制劑在多發(fā)性骨髓瘤異種移植模型中顯示出的體內(nèi)療效。IRE1α激酶抑制劑KIRA8或AMG-18，抑制多發(fā)性骨髓瘤生長，并增強(qiáng)這些腫瘤對已建立的一線藥物，蛋白酶體抑制劑硼替佐米和免疫調(diào)節(jié)藥物來那度胺的反應(yīng)。 IRE1αRNase抑制劑，包括B-I09、STF083010、MKC3946和MKC8866，已在乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤、淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤和CLL的小鼠模型中進(jìn)行了廣泛的試驗。B-I09已被證明是一種安全和選擇性的IRE1αRNase抑制劑，適合在體內(nèi)使用。B-I09抑制CLL小鼠模型中的白血病生長而不引起全身毒性，并與FDA批準(zhǔn)的Bruton酪氨酸激酶（BTK）抑制劑ibrutinib協(xié)同作用，誘導(dǎo)B細(xì)胞白血病、淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤的人類細(xì)胞系的凋亡。 PERK抑制劑：PERK抑制劑GSK2606414和GSK2656157抑制不同癌癥的人類異種移植模型中的腫瘤生長。GSK2656157還可使結(jié)腸癌細(xì)胞對5-氟尿嘧啶（5-FU）化療藥物敏感。有趣的是，在免疫原性肉瘤小鼠模型中，GSK2606414可激活T細(xì)胞功能并增強(qiáng)對PD-1阻斷的反應(yīng)。盡管療效，但PERK抑制對胰腺產(chǎn)生嚴(yán)重的毒性作用，并抑制胰島素的生成。 基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化使化合物AMG44和AMG52被認(rèn)為是有效和高度選擇性的PERK抑制劑。這兩種化合物在體內(nèi)具有良好的藥代動力學(xué)特性和耐受性，需要進(jìn)一步的臨床前和臨床研究來評估它們與細(xì)胞毒性藥物或靶向治療相結(jié)合的抗腫瘤療效和潛在副作用。 eIF2α抑制劑：ISRIB是一種有效的eIF2α抑制劑，通過激活eIF2B來抑制eIF2α磷酸化的影響。當(dāng)作為一種單一的藥物使用時，ISRIB能抑制PTEN缺陷和MYC過度表達(dá)的前列腺癌進(jìn)展，延長帶瘤小鼠的生存期。重要的是，單用ISRIB可在治療3周后導(dǎo)致晚期前列腺腫瘤消退，而無明顯副作用。 BiP抑制劑：在各種小鼠腫瘤模型中，BiP抑制劑KP1339誘導(dǎo)大范圍ER應(yīng)激和免疫原性細(xì)胞死亡。KP1339的I期研究顯示，38例轉(zhuǎn)移性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）或結(jié)腸癌患者中有10例疾病穩(wěn)定，并且具有可接受的耐受性。 HA15是另一種以BiP為靶點的化合物，在黑色素瘤的異種移植模型中，HA15誘導(dǎo)了的抗腫瘤作用，并且有效地減緩了BRAF抑制劑耐藥的黑色素瘤，沒有主要的副作用。 展望 持續(xù)性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是腫瘤的一個新特征，它是由TME中的多種代謝和致癌異常因素引起的，這些異常擾亂了腫瘤細(xì)胞和浸潤性免疫細(xì)胞的蛋白質(zhì)折疊穩(wěn)態(tài)。活躍的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)使腫瘤細(xì)胞適應(yīng)致癌和環(huán)境挑戰(zhàn)，同時協(xié)調(diào)不同的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。 以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)為靶點可以在增強(qiáng)抗腫瘤免疫的同時破壞腫瘤細(xì)胞的某些攻擊性特質(zhì)。越來越多的證據(jù)表明，對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器或UPR反應(yīng)的調(diào)節(jié)，會使侵襲性腫瘤對細(xì)胞毒性藥物、靶向治療和免疫治療更加敏感。更大規(guī)模的臨床前研究以及對臨床試驗樣本的回顧性分析，有助于發(fā)現(xiàn)有效的UPR靶向聯(lián)合治療，以獲得防止癌癥進(jìn)展和/或復(fù)發(fā)的持久反應(yīng)。 
