组蛋白伴侣FACT复合物抑制剂CBL0137——恶性胶质瘤新药物?

㊃专家述评㊃DOI:10.12095/j.issn.2095⁃6894.2018.05.002
hktv警戒线
组蛋白伴侣FACT复合物抑制剂CBL0137  恶性胶质瘤新药物?
金明珠1,徐㊀煜1,金卫林2
(1上海交通大学医学院,上海200025;2上海交通大学电子信息与电气工程学院,智能诊疗仪器工程中心,纳米生物医学工程研
究所,上海200240)
收稿日期:2018-04-22;接受日期:2018-04-27基金项目:上海交通大学医工交叉项目(YG2015MS20)
作者简介:金明珠㊂研究方向:临床医学㊂E⁃mail:mingzhujin@sjtu.edu.cn㊂
㊀徐㊀煜(共同第一作者)㊂研究方向:临床医学㊂E⁃mail:xuyu1224@126.com
通讯作者:金卫林㊂博士,副教授㊂研究方向:转化神经科学㊂E⁃mail:weilinjin@sjtu.edu.cn
CBL0137targetinghistonechaperoneFACTcomplex:anewchemotherapeuticagentforglioblastomamultiforme?
JINMing⁃Zhu1,XUYu1,JINWei⁃Lin2
ShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai200025,China,2InstituteofNanoBiomedicineandEngineering,Shanghai
自控温伴热电缆EngineeringCenterforIntelligentDiagnosisandTreatmentInstrument,SchoolofElectronicInformationandElectronicEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China
防摔玻璃杯
ʌAbstractɔGlioblastomamultiforme(GBM)isoneofthemostcommonprimarycentralnervoussystemcancers.Surgerycombinedwithradiotherapyandchemotherapyisthemainstrategyforitstreatment.However,theimpossibilityofcompleteremovaloftumorlesionsbysurgeryandthedrugresistanceofthefirst⁃linechemotherapeuticagenttemozolomideleadtothepoortherapeuticeffect,andtumorrecur⁃renceofGBM.CBL0137cancrosstheblood⁃brainbarrier,andinhibitthefunctionoffacilitateschromatintranscription(FACT)in
promotingtheformationofchromatintranscriptioncomplexes,thusactivatep53anddownregulateNF⁃κBinGBM.CBL0137mightbringaboutanewopportunityforthetreatmentofGBMoncetestedbymultipleclinicaltrials.
ʌKeywordsɔCBL0137;glioblastomamultiforme;chemotherapeuticagent;facilitateschromatintranscriptioncomplex;temozolomideʌ摘㊀要ɔ恶性胶质瘤(MG),尤其是多形性胶质母细胞瘤(GBM)是临床上最常见的致命中枢神经系统肿瘤,手术联合放化疗的综合方案是其的主要手段㊂然而,手术无法完全切除肿瘤病灶及一线化疗药物替莫唑胺耐药导致其效果欠佳,且肿瘤极易复发㊂CBL0137作为组蛋白伴侣分子FACT复合物的小分子抑制剂能透过血脑屏障,直接调控FACT促染质转录活性,下调NF⁃κB,激活p53,从而抑制了肿瘤的生长㊂进一步临床试验的开展将推进CBL0137成为恶性胶质瘤新药物㊂ʌ关键词ɔCBL0137;恶性胶质瘤;化疗药物;FACT促染质转录复合物;替莫唑胺ʌ中图分类号ɔR73㊀㊀㊀ʌ文献标识码ɔA
0㊀引言
胀锚螺栓恶性胶质瘤(malignantgliomas,MG)恶性程度高,手术难以全部切除,放疗㊁化疗抗性也增加了的难度和后的复发率,导致恶性胶质瘤患者五年生存率仅为5.5%[1]㊂一方面,替莫唑胺(temozolo⁃mide,TMZ)作为一线化疗药物,其耐药性机制的探索一直是当前研究的热点㊂另一方面,寻新型化疗药物也具有重要临床意义和价值㊂
1㊀恶性胶质瘤的研究现状
1.1㊀胶质瘤背景介绍㊀恶性胶质瘤源自脑或脊柱中的胶质细胞,是最常见的恶性脑肿瘤,约占总脑肿瘤
的30%,总恶性脑肿瘤的80%㊂根据病理特征,WHO将胶质瘤分为室管膜肿瘤㊁星形细胞肿瘤㊁少突胶质细胞肿瘤㊁少突⁃星形细胞瘤等㊂又根据肿瘤生物学行为,可分为瘤细胞核的多形性㊁核分裂象㊁有丝分裂的数目㊁内皮增生㊁组织有无坏死等,WHO采用四级法对胶质瘤进行分级,其中Ⅰ㊁Ⅱ级为低级别肿瘤,预后较好;Ⅲ㊁Ⅳ级为高级别肿瘤,预后差[2-3]㊂
星形细胞肿瘤好发于大脑额叶和颞叶,可见多叶硬币组合
受累㊂根据其组织学特征,可分为毛细胞型星形细胞瘤(WHOⅠ级)㊁弥漫性星形细胞瘤(WHOⅡ级)㊁间变型星形细胞瘤(WHOⅢ级)㊁胶质母细胞瘤(WHOⅣ级)等,其中胶质母细胞瘤恶性程度最高,发展迅
速,预后极差[2-4]㊂
少突胶质细胞瘤(WHOⅡ级)和间变型少突胶质细胞瘤(WHOⅢ级)都好发于大脑半球的皮质和白质㊂少突胶质细胞瘤进展缓慢,间变型少突胶质细胞瘤进展迅速,难以彻底切除,术后都易复发[2-4]㊂室管膜下瘤(WHOⅠ级)㊁黏液乳头型室管膜瘤(WHOⅠ级)㊁室管膜瘤(WHOⅡ级)
和间变型室管膜瘤(WHOⅢ级)可发生于脑室任意部位,进展缓慢㊂室管膜瘤是最常见的室管膜肿瘤,间变型室管膜瘤预后极差[2-4]㊂
恶性胶质瘤的病因尚未明确,浸润性生长,手术难切除,预后差,易复发,所以关于恶性胶质瘤的研究十分重要㊂
1.2㊀胶质瘤分子分型㊀根据基因表达谱,恶性胶质瘤主要分为前神经元型㊁神经元型㊁经典型以及间质[5]㊂每种亚型的分子特点均不相同,主要标志物包括血小板源性生长因子受体A(plateletderivedgrowthfactorreceptor,PGFR)㊁异柠檬酸脱氢酶1(isocitratedehydrogenase1,IDH1)㊁表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)㊁神经纤维瘤病Ⅰ型蛋白(neurofibromin1,NF1)等,如前神经元型以PGFRA扩增和IDH1突变为主,间质型以NF1缺失,肿瘤坏死因子和NF⁃κB高表达为主[6]㊂又根据表观遗传水平,胶质瘤被分为胶质瘤CpG岛甲基化表型(Glioma⁃CpGislandmethylatorphenotype,G⁃CIMP)和非G⁃CIMP型㊂两者的标志物也不相同,如G⁃CIMP型以甲基鸟嘌呤甲基转移酶(methylgua⁃ninemethyltransferase,MGMT)基因的DNA甲基化为主[6]㊂胶质瘤分子分型的深入理解将会对胶质瘤精准策略提供更好的理论依据㊂
1.3㊀胶质瘤现状㊀目前恶性胶质瘤的方法主要包括手术㊁放射㊁化学㊁免疫等㊂手术切除辅以术后放射㊁TMZ同期及辅助化疗为标准方案[7]㊂通过手术切除肿瘤是最直接的方法,但是恶性胶质瘤呈浸润性生长,与周围组织界线不明显,难以完全切除,故术后因辅以通过电离辐射作用的放射及通过化学药物作用的化学抑制肿瘤㊂免疫逐步被重视,通过调节机体自身免疫防御机制抑制肿瘤,但目前仍在研究阶段㊂其他还有光动力以及基因等[7]㊂尽管近年来的神经外科手术技术㊁设备以及放疗的技术㊁设备都在不断改善,但是疗效改善有限㊂同时,标准方案疗效仍不佳,复发率高㊂所以研究新的恶性胶质瘤方法尤其重要㊂1.4㊀胶质瘤一线化疗药物  替莫唑胺㊀TMZ是一线烷化剂类化疗药物,是咪唑四嗪的衍生物[8]㊂TMZ最初于1992年用来胶质母细胞瘤,随后作为胶质母细胞瘤的一线药物被应用于星形细胞瘤㊁胶质瘤㊁神经内分泌肿瘤等㊂在生理pH下,替莫唑胺自发水解,得到活性代谢物3⁃甲基⁃(三嗪⁃1⁃)咪唑⁃4⁃甲酰胺(MTIC)[9],MTIC进一步水解生成甲肼㊂TMZ通过使DNA分子中鸟嘌呤的N7㊁O6位烷基化发挥抗肿瘤作用,诱导癌细胞死亡㊂TMZ可与放疗联合,随后作为辅助㊂TMZ最大的优点是能够透过血脑屏障,生物利用度接近100%㊂
2㊀TMZ临床产生耐药性
胶质瘤中常产生TMZ的耐药性㊂现在研究发现TMZ耐药有复杂的机制,包括EGFR的过表
达,miRNA表达谱改变,DNA损伤的修复缺陷等㊂其中,最重要的TMZ耐药机制与MGMT有关[8,10]㊂MGMT是一种DNA修复酶,可以修复TMZ产生的鸟嘌呤O6位置上的甲基㊂MGMT与鸟嘌呤O6位发生不可逆的结合,将甲基从鸟嘌呤上转移至其催化中心上的半胱氨酸残基,从而修复DNA,抑制TMZ以及其他烷基化试剂产生的细胞毒性㊂随后MGMT失活,被蛋白酶体降解,不再循环发生作用㊂MGMT不仅可以去除DNA分子上鸟嘌呤O6位置的甲基,还可以去除其他烷基,但是相比之下,MGMT去除甲基的速度比去除其他烷基的速度快[8]㊂研究[11]表明,O6⁃苄基胍(O6⁃benzylguanine,O6⁃BG)是一种特殊的MGMT抑制剂,主要通过将苄基共价转移到MGMT的活性半胱氨酸残基上,使其发生不可逆失活,消耗MGMT,保证替莫唑胺发挥抗肿瘤作用㊂但是,遗憾的是,O6⁃苄基胍不仅能恢复由于MGMT过表达而被抑制的替莫唑胺的活性,而且对正常细胞毒性较大,故不能在临床上广泛应用[11]㊂EGFR刺激细胞增殖㊁迁移㊁血管生成,同时野生型EGFR(即K⁃ras基因处于正常状态)与配体结合激活EGFR下游的两条主要信号通路:Ras/Raf/MEK/ERK⁃MAPK通路和PI3K/Akt/mTOR通路,导致肿瘤抑制功能减弱,肿瘤细胞凋亡减少,对替莫唑胺产生耐药性[12-14]㊂研究[15]表明,拉帕替尼是一种酪氨酸激酶抑制剂,可阻断EGFR通路,减弱对替莫唑胺的耐药性,目前拉帕替尼被用于乳腺癌㊂众多科学家和临床医生都试图寻胶质瘤TMZ的替代药物,CBL0137就是其中一个具有潜力的候选药物[13](图1a)㊂
图1㊀CBL0137靶向FACT发挥恶性胶质瘤抗癌活性3㊀CBL0137能够靶向组蛋白伴侣  FACT
复合物
近年来,Curaxin作为一种新的抗肿瘤候选药物
引起了广泛关注㊂Curaxin可以通过调节促核染质
转录因子(facilitateschromatintranscription,FACT)激
活p53[16-17]㊂Curaxin的抗肿瘤作用与其结合DNA的能力和诱导FACT紧密结合核染质的能力密切相关㊂CBL0137属于Curaxin系列中最有潜力的一种小分子,目前作为一种抗肿瘤药物正在进行临床试验(NCT01905228,NCT02931110)[17]㊂FACT是一种异二聚蛋白复合物(图1b),对于真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(polymeraseⅡ,PolⅡ)的转录和延长至关重要,其由SSRP1和SPT16两个亚基组成,在很多肿瘤中FACT高表达[16]㊂例如,FACT在小细胞肺癌的始祖肿瘤细胞(tumor⁃initiatingcells,TIC)高表达,TIC会引起过程中对于顺铂的耐药性㊂
TIC对CBL0137十分敏感,因为其可以阻止负调节蛋白SP3与肿瘤抑制基因Notch1的启动子结合,增加Notch1的表达,从而降低干细胞转录因子的表达水平[18]㊂有文献[19]报道,在非小细胞肺癌中,CBL0137靶向FACT,抑制NF⁃κB信号通道,与埃罗替尼(erlotin⁃ib)共同作用,抑制非小细胞肺癌肿瘤细胞生长㊂而在胰腺导管腺癌中,CBL0137可诱导大量增生的肿瘤细胞及胰腺癌干细胞凋亡[20]㊂重要的是,一项来源于小鼠模型动物实验显示CBL0137不是直接作用于小鼠乳腺肿瘤启动子,而是抑制乳腺肿瘤癌变,在不伤害正常器官和组织的情况下,有效预防及缓解乳腺癌的发生[21]㊂同时,在胰导管腺癌㊁结直肠腺癌㊁黑素瘤等肿瘤模型中,CBL0137也有很好的抗癌活性[20]㊂4㊀CBL0137小分子在恶性胶质瘤中的临床前研究
目前,CBL0137在恶性胶质瘤中的研究主要基于细胞系和小鼠移植瘤模型,胶质瘤细胞和动物模型上
CBL0137表现出很好的抗癌活性[13,17]㊂FACT㊁NF⁃κB高表达和一些基因位点突变如EGFR是恶性胶质瘤及其他肿瘤的特征之一㊂和其他肿瘤如神经母细胞瘤㊁小细胞肺癌㊁胰腺导管癌一样,CBL0137抗癌机制的研究也主要集中在其调节FACT功能上㊂FACT在恶性胶质瘤中的水平远高于正常脑组织,且在不同的亚型中,FACT表达水平不同㊂在高级别㊁低分化的肿瘤中,FACT的水平尤其高,因为FACT与干细胞标记物包括SOX2(sexdete
rminingregionY⁃box2)㊁OCT4(octamer⁃bindingtranscriptionfactor4)㊁OLIG2(oligodendrocytetranscriptionfactor2)和NANOG转录有关,使细胞维持在未分化状态,而CBL0137作为FACT的抑制剂,降低这些干性基因的表达水平[13]㊂CBL0137可通过血脑屏障激活p53,阻止NF⁃κB转录,调节Notch及热休克因子(heatshocktranscriptionalfactor1,HSF1),从而抑制FACT的功能,诱导肿瘤细胞死亡[18,22-24](图1c)㊂近年来,具有干性的肿瘤细胞被认为是导致肿瘤发生㊁低氧反应㊁抗性和复发的重要因素[25]㊂CD133表达与肿瘤自我更新和分化相关,CD133+的肿瘤细胞被认为更具有成瘤能力㊂基于分选出的CD133+和CD133-恶性胶质瘤细胞增殖和凋亡程度,Dermawan等[13]报道称相较于CD133-肿瘤细胞,CD133+肿瘤细胞对CBL0137更敏感㊂CBL0137使肿瘤干细胞均匀分裂向不均匀分裂转化,促进细胞分化,从而有效抑制肿瘤细胞的生长和增殖㊂这一作用的完成依赖于FACT复合物的亚基SSRP1,与FACT表达水平相关,提示CBL0137对于肿瘤作用较正常脑组织更显著㊂另一方面,TMZ耐药性制约了恶性胶质瘤的效果㊂在U87MG(TMZ⁃敏感)和A1207(TMZ⁃不敏感)细胞系实验中,TMZ不仅能降低U87MG细胞系中NF⁃κB调控的IκBα表达,而且CBL0137在两个细胞系中均能降低TNF诱导的转录增加㊂此外,在U87MG和A1207小鼠移植瘤模型中,CBL0137均能发挥抗癌作用,并且和TMZ联用时,能增加恶性胶质瘤对TMZ的敏感性[17],提示CBL0137和TMZ作为化疗联合用药的可能性㊂
5㊀讨论与展望
目前,CBL0137用于淋巴瘤与转移性或不可
切除的晚期实体瘤在美国正处于一期临床试验(NCT01905228;NCT02931110),但CBL0137在恶性胶质瘤中的研究还非常局限,更多机制需要探讨㊂肿瘤微环境如缺氧高水平活性氧(ROS)也会对药物效用产生影响[25],因此构建能够模拟肿瘤微环境和异质性的恶性胶质瘤类器官体作为体外实验模型会比细胞系的研究更能模拟真实肿瘤的情况[26]㊂值得肯定的是,CBL0137能靶向恶性胶质瘤肿瘤干细胞,抑制FACT功能达到抗癌效果,且能穿过血脑屏障,为其临床应用提供可能性㊂然而,从实验结果到临床转化还需要更多投入和实践㊂未来,多中心针对CBL0137抗癌活性临床研究的开展及CBL0137联合TMZ化疗㊁CBL0137化疗联合免疫等综合方式的深入研究将为恶性胶质瘤难治㊁易复发的现状带来新的希望㊂
ʌ参考文献ɔ
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