泊馬度胺靶向電子傳遞黃素蛋白α亞基，增強肺癌細胞對TRAIL/CDDP誘導(dǎo)凋亡作用的敏感性

沙利度胺上市后用于治療失眠和妊娠反應(yīng)，因致胎兒出現(xiàn)“海豹胎畸形”而一度停用。目前，該藥在我國的說明書批準適應(yīng)癥僅為治療（和預(yù)防）麻風病，可與抗麻風藥合用以減輕麻風反應(yīng)，是抗麻風反應(yīng)的首藥物。近年來，隨著該藥抗血管生成、抗炎、抑制免疫、抗腫瘤、緩解神經(jīng)性疼痛等作用的發(fā)現(xiàn)，其在臨床的適應(yīng)證也逐漸擴大。

泊馬度胺是沙利度胺的衍生物，具有抗血管生成作用，也可以作為免疫調(diào)節(jié)劑，屬于免疫調(diào)節(jié)藥物(IMiD)類的第三代成員，除了其免疫調(diào)節(jié)和抗血管生成活性外，泊馬度胺還具有針對骨髓瘤細胞的直接活性，影響基因表達，促進細胞凋亡和細胞周期停滯。

泊馬度胺及其類似物（來那度胺和沙利度胺）是廣泛用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤治療的免疫調(diào)節(jié)藥物（IMiDs）。近期的臨床研究表明，IMiDs與其他化療藥物聯(lián)合使用能夠使患有實體瘤的患者受益，包括肺癌、前列腺癌、胰腺癌、肝細胞癌、胃癌、高別膠質(zhì)瘤和黑色素瘤等。值得注意的是，沙利度胺與其他化療藥物的聯(lián)合使用延長了非小細胞肺癌患者的腫瘤進展中位時間，并提高了總體反應(yīng)率，這激發(fā)了將泊馬度胺與另一種藥物聯(lián)合用于治療肺癌的探索，因為泊馬度胺的療效可達沙利度胺的1萬倍。然而，能夠與泊馬度胺聯(lián)合使用以使患者受益的藥物以及導(dǎo)致療效增加的機制仍不清楚。

Cereblon（CRBN）是免疫調(diào)節(jié)藥物（IMiDs）的主要靶點，它直接與IMiDs的戊二酰亞胺環(huán)結(jié)合。以往的研究通常將IMiDs的藥理活性歸因于其與CRBN的結(jié)合，以及由此產(chǎn)生的新底物的招募、泛素化和降解，從而引發(fā)一系列生物學(xué)效應(yīng)。例如，IMiDs通過結(jié)合CRBN誘導(dǎo)新底物IKZF1/3的泛素化和降解，從而發(fā)揮抗骨髓瘤和免疫調(diào)節(jié)作用。然而，越來越多的研究表明，IMiDs還可以通過CRBN非依賴性途徑發(fā)揮藥理活性。例如，在人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVECs）中敲低CRBN并不影響IMiDs的抗血管生成效應(yīng)，表明CRBN非依賴性途徑也參與了IMiDs的抗血管生成作用。此外，泊馬度胺耐藥細胞研究表明，泊馬度胺的耐藥機制與CRBN無關(guān)，通過聯(lián)合抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）和組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（EZH2），細胞可以在CRBN非依賴性方式下重新對泊馬度胺敏感。除了CRBN介導(dǎo)的ZAP-70非依賴性途徑外，IMiDs還可以通過ZAP-70介導(dǎo)的CRBN非依賴性途徑激活自然殺傷（NK）細胞，發(fā)揮其抗多發(fā)性骨髓瘤的細胞毒性。此外，泊馬度胺可以直接與p53相關(guān)蛋白激酶（TP53RK）結(jié)合并抑制其活性，通過p53依賴但非CRBN依賴的途徑對多發(fā)性骨髓瘤細胞發(fā)揮凋亡效應(yīng)。因此，研究IMiDs在癌細胞中的靶點譜以及它們參與抗腫瘤活性的機制具有重要意義。       

ETFA是電子傳遞黃素蛋白（ETF）的一個亞基，它作為電子轉(zhuǎn)運蛋白，介導(dǎo)線粒體呼吸鏈中各種脫氫反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移。ETFA可以從代謝過程（如線粒體氨基酸分解、脂肪酸氧化和膽堿代謝）中接受電子，并將其轉(zhuǎn)移到呼吸鏈中，在那里以ATP的形式產(chǎn)生氧化能量。ATP是生命過程中通用的能量貨幣，其水平的增加有助于各種依賴能量的生命過程，包括凋亡。凋亡是一個耗能過程，使用F0F1 ATPase（F0F1 ATP合酶）抑制劑處理細胞可以降低細胞內(nèi)ATP水平，并完全阻斷Fas/Apo-1（也稱為CD95或TNFRSF6，是一種I型跨膜糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體（TNF）超家族）刺激的凋亡。鑒于大多數(shù)化療藥物都有觸發(fā)凋亡的作用，尚不清楚泊馬度胺是否可以通過調(diào)節(jié)ETFA增加細胞內(nèi)ATP水平，從而增強化療藥物的療效并促進凋亡。

因此，為了探討泊馬度胺對ETFA的靶向調(diào)控，并進一步探索與泊馬度胺聯(lián)合使用的潛在有益藥物，以及在非小細胞肺癌聯(lián)合治療中提高療效的機制

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所用到的主要方法

METHODS

1. 鏈霉親和素pull-down與質(zhì)譜分析 

2. 表面等離子共振（SPR）與核磁共振（NMR）

3. 細胞熱轉(zhuǎn)移實驗（CETSA） 

4. 分子對接模擬 

5. ATP檢測與凋亡分析 

6. CRBN缺陷型細胞實驗 

7. NCI-H460移植瘤模型

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文章摘要

ABSTRACT

免疫調(diào)節(jié)藥物（IMiDs）如沙利度胺在與其他化療藥物聯(lián)用時對肺癌患者具有臨床益處，這啟發(fā)了對更強效的第三代IMiD——泊馬度胺與其他藥物聯(lián)用治療肺癌的探索。然而，泊馬度胺的聯(lián)合用藥機制尚不明確。本研究通過鏈霉親和素下拉實驗結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移黃素蛋白α亞基（ETFA）是泊馬度胺在非小細胞肺癌（NSCLC）中的關(guān)鍵靶點。實驗表明，泊馬度胺通過直接結(jié)合ETFA增加ATP生成，促進腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）誘導(dǎo)的凋亡。敲低ETFA可消除泊馬度胺對能量代謝的促進作用，而呼吸鏈抑制劑可阻斷TRAIL與泊馬度胺聯(lián)合誘導(dǎo)的凋亡。此外，在NCI-H460移植瘤模型中，泊馬度胺增強順鉑（CDDP）的抗癌效果，其機制主要依賴于凋亡誘導(dǎo)。本研究揭示了泊馬度胺抗癌作用的新靶點，并為泊馬度胺聯(lián)合CDDP治療NSCLC提供了轉(zhuǎn)化潛力。

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文章主要內(nèi)容

CONTENT

（1）電子轉(zhuǎn)移黃素蛋白α亞基（ETFA）是泊馬度胺的新靶點：通過pull-down和SPR實驗證實泊馬度胺直接結(jié)合ETFA（KD=32.82 μM），分子對接顯示其與ETF-α亞基的氫鍵相互作用。

（2）泊馬度胺通過能量代謝調(diào)控促進凋亡：泊馬度胺通過ETFA增加ATP水平，增強TRAIL誘導(dǎo)的凋亡（凋亡細胞比例提升2倍以上）；外源性ATP模擬相似效應(yīng)。  

（3）泊馬度胺激活線粒體凋亡通路：聯(lián)合治療激活caspase-3和PARP剪切，抑制呼吸鏈復(fù)合體III（Antimycin A）可阻斷該效應(yīng)。  

（4）泊馬度胺的作用存在CRBN非依賴性機制：在CRBN缺陷型A549細胞中，泊馬度胺仍通過ETFA促進ATP生成和凋亡。  

（5）泊馬度胺與順鉑的體內(nèi)協(xié)同療效：泊馬度胺與CDDP聯(lián)合治療抑制腫瘤生長（TGI=54.72%），減少Ki67陽性細胞，且未引起明顯器官毒性。