撰文| Qi

癌癥治療一直是醫(yī)學(xué)界最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一，尤其是對于胰腺癌這種高度惡性、易轉(zhuǎn)移且治療手段有限的腫瘤類型。傳統(tǒng)的化療和靶向治療雖然取得了一定進展，但患者的五年生存率仍然極低。近年來，科學(xué)家們開始將目光投向“非致癌基因成癮”這一概念，即癌細胞依賴某些正常細胞中并不關(guān)鍵的蛋白或通路來維持其生存和增殖【1-3】，核孔復(fù)合體（Nuclear Pore Complex, NPC）就是這樣一個引人注目的潛在靶點。NPC是細胞核與細胞質(zhì)之間物質(zhì)交換的關(guān)鍵通道，負(fù)責(zé)mRNA、蛋白質(zhì)和代謝物的雙向運輸。由于癌細胞具有更高的轉(zhuǎn)錄活性和代謝需求，它們對NPC的依賴性遠高于正常細胞。因此，若能選擇性破壞NPC的功能，就有可能誘導(dǎo)癌細胞死亡，而不會對正常細胞造成嚴(yán)重傷害。

然而，直接靶向NPC并非易事。它是由約30種不同核孔蛋白（Nucleoporins, NUPs）組成的巨大復(fù)合體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏傳統(tǒng)意義上的“可藥性”口袋。近年來興起的“分子膠水”技術(shù)為解決這一難題提供了新思路。分子膠水是一類能誘導(dǎo)蛋白質(zhì)之間發(fā)生相互作用的小分子，雖已徹底改變了血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療【4, 5】，但尚未獲批用于常見的實體瘤。

近日，來自斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Steven M.Corsello團隊等在Cancer Discovery雜志上合作發(fā)表了一篇一篇題為Defining the antitumor mechanism of action of a clinical-stage compound as a selective degrader of the nuclear pore complex的文章，他們通過大規(guī)模表型篩選、功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等多學(xué)科手段，揭示了臨床階段化合物PRLX-93936是一種新型分子膠水降解劑。它通過直接結(jié)合并重構(gòu)TRIM21 E3泛素連接酶，使其靶向NPC，引發(fā)NPC蛋白的泛素化與降解，進而導(dǎo)致癌細胞中短壽命mRNA轉(zhuǎn)錄本丟失和凋亡發(fā)生。他們進一步通過藥物化學(xué)優(yōu)化，獲得了活性提高10倍的衍生物JWZ-8-103，并在胰腺癌異種移植模型和患者來源類器官（PDO）中驗證了其顯著抗腫瘤效果。這些發(fā)現(xiàn)不僅為胰腺癌治療提供了新的候選藥物，也凸顯了重新評估機制未知的臨床階段化合物在發(fā)現(xiàn)新型分子膠水方面的巨大潛力。

該團隊首先利用PRISM技術(shù)（一種高通量條形碼細胞庫篩選平臺）對約900種癌細胞系進行PRLX處理后的存活率進行分析，發(fā)現(xiàn)胰腺癌、頭頸部癌細胞系的抑制作用具有細胞系特異性，且PRLX的活性特征與TRIM21的mRNA表達量高度相關(guān)，TRIM21轉(zhuǎn)錄本含量越高，對PRLX的敏感性就越高。通過CRISPR/Cas9敲除或過表達TRIM21，將TRIM21確定為PRLX誘導(dǎo)細胞毒性的必需因子。隨后，他們對PRLX進行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（structure-activity relationship, SAR）研究，合成了多個衍生物，并在表達TRIM21的PANC-1（人類胰腺癌細胞系）細胞中測試其活性，最終獲得的JWZ-8-103在細胞水平IC50達到9.5 nM，比PRLX活性提高10倍，且完全依賴TRIM21表達。

通過細胞熱遷移實驗（CETSA）、CRISPR堿基編輯掃描突變和表面等離子共振（SPR）等技術(shù)，該團隊確認(rèn)PRLX及其活性衍生物能直接結(jié)合TRIM21的PRYSPRY結(jié)構(gòu)域，X射線晶體結(jié)構(gòu)進一步揭示了JWZ-8-103與TRIM21結(jié)合的具體位點，包括關(guān)鍵氫鍵和疏水相互作用。隨后，通過全局蛋白質(zhì)組學(xué)、泛素化修飾組學(xué)和鄰近標(biāo)記蛋白質(zhì)組學(xué)（TurbolD）等多重技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)PRLX處理能迅速且特異性地引起NPC蛋白的泛素化和降解，尤其是NUP214、NUP88、NUP35等NUPs。通過CRISPR篩選，他們發(fā)現(xiàn)靶向NUP98自水解結(jié)構(gòu)域（APD）的sgRNA能顯著挽救PRLX誘導(dǎo)的細胞死亡。PRLX處理導(dǎo)致MCL1、c-MYC等短壽命促生存蛋白的迅速減少。通過核質(zhì)分離和單分子FISH（smFISH）技術(shù)，研究人員確認(rèn)這些蛋白的mRNA在核內(nèi)滯留，無法輸出至胞質(zhì)翻譯，從而引發(fā)凋亡。

患者來源類器官（PDO）能夠更準(zhǔn)確地重現(xiàn)腫瘤的三維結(jié)構(gòu)和細胞間相互作用，且PDO具有更高的基因組穩(wěn)定性，能準(zhǔn)確維持表觀遺傳特征，并保持原腫瘤的異質(zhì)性。為了評估PRLX及其類似物在PDO中與生物標(biāo)志物相關(guān)的療效，他們在65個PDO中驗證了TRIM21表達與藥物敏感性的相關(guān)性。結(jié)果顯示高表達TRIM21的類器官對PRLX和JWZ-8-103高度敏感。在小鼠異種移植模型中，JWZ-8-103表現(xiàn)出優(yōu)異的藥代動力學(xué)特征和顯著抗腫瘤活性，且耐受性良好。

綜上，這項工作揭示了PRLX-93936是一種通過重構(gòu)TRIM21 E3連接酶靶向降解核孔復(fù)合體的分子膠水降解劑，不僅闡明了其作用機制，還成功開發(fā)出體內(nèi)外均表現(xiàn)出顯著抗腫瘤活性且藥代特性更優(yōu)的衍生物JWZ-8-103。未來，基于TRIM21的分子膠水降解劑有望成為靶向“不可成藥”蛋白的新策略，尤其適用于高度依賴核質(zhì)運輸?shù)陌┌Y類型。

https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-25-0271

制版人：十一

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