胰腺导管腺癌 (PDAC) 存在于代谢失调的微环境中，这使其特别容易受到干扰癌症代谢的治疗的影响。尽管针对代谢途径已在临床前研究中显示出潜力，但由于难以识别和表征有利的药物开发靶点，药物研发受到阻碍。最新的一篇 Nature 文章表征了 PDAC 中的新可成药靶点： PIKfyve，一种对溶酶体功能不可或缺的脂质激酶。通过抑制 PIKfyve 来破坏脂质代谢，与 KRAS-MAPK 靶向疗法联合应用，可诱导 PDAC 的合成致死。1. 背景介绍PDAC 是最致命的癌症之一，五年生存率仅为 13%。这在很大程度上是由于缺乏有效的治疗选择。PDAC 肿瘤微环境是这种抗药性的核心，其特点是大量基质成纤维细胞和细胞外基质沉积，导致 PDAC 经历间质压力升高、血管分布低和营养利用中断。 为了避免这种营养不良的获取，PDAC 细胞成为优秀的清道夫，利用细胞内和细胞外循环途径，通过表达高亲和力营养转运蛋白、大量吞噬、和与其他促肿瘤细胞类型的串扰从其环境中获取非经典营养物质（如谷氨酸）。溶酶体依赖性途径在 PDAC 中发挥多种作用。例如，这些途径已被证明能维持生物合成中间体的可用性，调节铁稳态，降解 MHC-1，增强免疫逃逸，并适应对KRAS 或下游MAPK 通路的抑制。当前，已开展了许多临床试验靶向自噬和溶酶体依赖性途径，使用自噬和溶酶体抑制剂羟氯喹、或 MAPK 抑制剂。脂质激酶 PIKfyve 是细胞中磷脂酰肌醇 3,5-二磷酸（PtdIns(3,5)P2）和磷脂酰肌醇 5-磷酸（PtdIns5P）的唯一来源，对溶酶体活性和自噬至关重要的信号脂质。先前的研究表明，抑制 PIKfyve 会降低 PtdIns(3,5)P2和 PtdIns5P 的细胞水平，并破坏自噬通量和溶酶体功能，从而导致多种癌症模型中的免疫活性增强和肿瘤抑制。 示意图显示各种磷脂酰肌醇之间的相互转化。PIKfyve 是一种激酶，可磷酸化PI(3)P（右下）生成 PI(3,5)P2（左下）。Fig4是一种磷酸酶，它能去除磷酸基团。重要的是，两种 PIKfyve 抑制剂 apilimod 和 ESK981 已经通过了 I 期临床试验（NCT02594384和NCT00875264），进入临床2期研究 ， 凸显了靶向 PIKfyve 破坏癌症中的自噬和溶酶体过程的快速转化潜力。为此，作者试图评估 PIKfyve 作为 PDAC 治疗靶点的作用，并发现基因敲除或药物抑制 PIKfyve 可显著减缓 PDAC 肿瘤的发展和生长。Apilimod ( STA-5326， PIKfyve 抑制剂，ID50 = 0.4 nM) CEP-11981 (ESK981，靶向PIKfyve，TIE2, VEGFR1-3、和FGFR1) 2. Pikfyve 在健康的胰腺中是可有可无的首先评估了Pikfyve在原发性 PDAC 基因工程小鼠模型 KPC 中的表达情况。Pikfyve在胰腺上皮内瘤变(PanIN)和 PDAC 组织中的表达显著，且持续高于其在周围健康原位组织中的表达（图1a-c）。表明，与健康胰腺组织相比，PanIN 和 PDAC 可能更高地利用 PIKfyve 驱动的过程来适应营养破坏的微环境。为了评估了 PIKfyve 在正常胰腺发育中的重要性。在条件性胰腺Pikfyve 敲除小鼠中，确认了胰腺组织中 PIKfyve 蛋白的缺失后，不会影响胰腺的重量、形态或胰岛素生成功能。图 1： Pikfyve 对于前体 PanIN 病变发展为 PDAC 至关重要。3. PDAC 肿瘤发生需要 Pikfyve随后，评估 Pikfyve 条件性缺失与 KC 模型（Ptf1a-Cre;LSL-KrasG12D/+）杂交，以评估胰腺肿瘤发生（图1d）。Pikfyve缺失显著延长了 KC 基因型小鼠的生存期（图1e）。Pikfyve 缺失的 KC 小鼠的胰腺保留了更高程度的正常组织学结构。 KPC-Pikfyvef /f小鼠的胰腺重量显著低于 KPC-Pikfyve+/+小鼠，相对于其总体重而言（图1f）。对胰腺进行了组织病理学分析，并观察到 KPC-Pikfyvef /f小鼠的胰腺表现出的疾病发生和进展程度明显低于相似年龄的 KPC-Pikfyve+/+小鼠（图1g,h）。Pikfyve 缺失分别抑制了 KC 和 KPC 模型中胰腺癌的发生和进展，而不会影响正常胰腺组织。总之，PIKfyve 驱动了 PDAC 进程。4. PIKfyve 抑制可抑制 PDAC 生长接下来药理学评估 PIKfyve 抑制是否会引起类似的效果。首先使用细胞热位移分析（CETSA）来确认apilimod和 ESK981与小鼠 PIKfyve 蛋白结合（图2a）。重要的是，PIKfyve 抑制以时间依赖性方式降低了 PtdIns(3,5)P2和 PtdIns5P 的水平，时间点短至 30 分钟（图2b、c）。 为了评估 PIKfyve 抑制对 PDAC 发育的影响，用 ESK981 对 KPC 小鼠进行了四周的预防性治疗（图2d）。在十周结束时， ESK981 处理的 KPC 胰腺的重量降低到接近野生型胰腺的水平（图2e）。此外，ESK981 处理的胰腺保留了更高程度的组织病理学上无显著特征的胰腺组织，并且 PanIN 和 PDAC 负担相对减少（图2f）。为了确定 PIKfyve 抑制对 PDAC 肿瘤生长的影响，在体内同种异体移植、异种移植、和原位移植模型中，ESK981 治疗也显著降低了肿瘤负担。图 2：PIKfyve 的药理抑制可阻止体内胰腺癌进展。5. PIKfyve 驱动 PDAC 溶酶体过程为了确定 PIKfyve 抑制对 PDAC 细胞的分子效应，使用了一系列方法来扰乱 PIKfyve。首先，在人 PDAC 细胞系 MIA PaCa-2 和 PANC1 中，CRISPR 干扰介导的 PIKFYVE敲低降低了自噬通量。用 apilimod 或 ESK981 药理学抑制 PIKfyve 在 7940B 和 Panc 04.03（人 PDAC）细胞中以及在UM-2pCDX 肿瘤中体内也显示出类似的效果。用 apilimod、ESK981 或氯喹治疗会降低基础自噬通量，以及由 torin-1 抑制 mTORC 诱导的自噬通量。最后，为了进一步确认靶标特异性，作者开发了第二代靶向蛋白水解的 PIKfyve 嵌合降解剂（PROTAC） PIK5-33d，它基于之前描述的 PIKfyve 降解剂（扩展数据图4g，来自国内有机所丁克研究组，参考先前报道：蛋白降解剂 PROTAC的设计-靶向PIKfyve）。PIK5-33d 强效降解 PIKfyve，这表型复制了由PIKFYVE敲低或其酶抑制引起的自噬抑制和 PIP 水平变化。与之前研究一致，用 PIKfyve 抑制剂或降解剂治疗，或敲低 PIKFYVE，会在 PDAC 细胞中诱导空泡化表型 （扩展数据图4n,o）。通过PIKFYVE敲低对 PIKfyve 的干扰也显著减缓了 PDAC 细胞的增殖，PIKfyve 抑制降低了 PDAC 细胞活力，对于大多数细胞系，半数最大抑制浓度 (IC50) 在纳摩尔范围内。6. 脂肪生成回补 PIKfyve 的缺失为了客观评估 PIKfyve 在 PDAC 中的功能相关代谢作用，在 MIA PaCa-2 细胞中进行了两次平行的以代谢为重点的 CRISPR 筛选，并使用不同剂量的 PIKfyve 抑制（图 3a）。有趣的是，高剂量筛选中消耗最显著的sgRNA靶向的基因核心，与从头胆固醇、脂肪酸合成、脂肪酸延长和鞘脂合成途径有关，即SLC25A1、FDFT1、SQLE、FDPS、LSS、FASN、ACACA、ELOVL1、HSD17B12、TECR、SPTLC1、SPTLC2和KDSR（图3b-d）。值得注意的是，在两次筛选中，完成脂质 β-氧化第一步的ACOX1都是筛选中一些最显著富集的 sgRNA 的靶标。这些数据支持 PIKfyve 与从头脂质合成之间的合成致死关系。图 3：PIKfyve 抑制迫使 PDAC 细胞刺激脂肪生成的转录和代谢程序。７. KRAS–MAPK 驱动 PDAC 中的脂肪生成利用 PIKfyve 和脂质合成的合成致死性的途径。作者特别关注从头脂肪酸合成的调控，因为在 CRISPR 筛选中，PIKfyve 抑制后，该途径被强烈地提名为合成必需途径。已知 KRAS 通过 MAPK 信号传导和 MYC 驱动的转录调控，是 PDAC 代谢稳态的核心驱动因素。与先前研究一致，KRAS 抑制（使用 KRASG12D抑制剂 MRTX1133 或 KRASG12C抑制剂 AMG510）或 MEK 抑制（Trametinib，曲美替尼）降低了 PDAC 细胞中 MYC 转录本的表达和蛋白质水平。表明 KRAS-MAPK 信号传导驱动 PDAC 中从头脂肪酸合成基因的表达。用 MRTX1133、AMG51、或曲美替尼治疗可降低 PDAC 细胞系中 FASN 和 ACACA 的 mRNA 和蛋白质水平（图4a）。 综上所述，KRAS–MAPK 信号调节 PDAC 中 FASN 和 ACC1 的表达。图 4：KRAS-MAPK 和 PIKfyve 双重抑制导致 PDAC 发生代谢危机和协同生长抑制。接下来，评估了 PIKfyve 和 KRAS 双重抑制对 FASN 和 ACC1 的影响。PIKfyve 抑制会增加 FASN 和 ACC1 的转录本和蛋白质水平，而同时抑制 Kras OFF 和 PIKfyve 导致 FASN 和 ACC1 的增幅与基线相比较小（图 4b-c ）。抑制 PIKfyve 和 KRAS 或 MEK 会使脂质谱向相反方向移动，但 PIKfyve 和 KRAS/MEK 抑制的组合在任一方向上的移动幅度均较小。具体而言，单独抑制 KRAS/MEK 会降低鞘脂水平，并减弱 PIKfyve 抑制引起的鞘脂水平升高。总体而言，KRAS-MAPK 调节从头脂质合成，并且 KRAS-MAPK 抑制会阻止 PDAC 细胞利用鞘脂等脂质的从头合成来适应 PIKfyve 抑制。８. PIKfyve 与 KRAS–MAPK 抑制剂的协同作用那么同时抑制 PIKfyve 和 KRAS-MAPK 所引发的代谢危机是否可用于抑制 PDAC 细胞增殖？协同作用试验证实，PIKfyve 抑制（使用 apilimod或 ESK981）和 KRAS-MAPK 抑制（使用 MRTX1133 或曲美替尼）的任何组合均能产生显著的协同效应，降低 PDAC 细胞增殖和活力。在同基因原位临床前模型、和人类 PDAC 模型中，用 ESK981 和/或曲美替尼治疗不会影响小鼠的体重。PIKfyve 抑制剂和 MEK 抑制剂联合治疗可消除免疫功能正常的原位 PDAC 模型中的肿瘤负担。９. 讨论鉴于 PDAC 已知的代谢脆弱性，以溶酶体功能和自噬途径为目标的治疗策略在临床前研究中已显示出良好的前景。然而，羟氯喹是唯一可用于靶向这些途径的临床级化合物，但疗效有限。在本研究表明 PIKfyve 和 KRAS-MAPK 具有双向合成致死关系：首先，PIKfyve 功能是溶酶体依赖性脂质稳态所必需的，而 KRAS-MAPK 信号传导调节 PDAC 细胞中的从头脂肪生成；其次，PIKfyve 抑制会导致溶酶体脂质代谢中断，迫使 PDAC 细胞上调并依赖于从头脂肪生成；第三，PIKfyve 和 KRAS–MAPK 的双重抑制会导致 PDAC 因无法获得细胞功能所需的脂质而陷入代谢危机（图 5）。鉴于突变型 KRAS 、 泛KRAS和 MAPK 通路抑制剂的开发形势迅速发展，以及 PIKfyve 抑制剂 ESK981（目前正在进行多中心 II 期临床试验，NCT05988918 ），这凸显了 PIKfyve 和 KRAS–MAPK 抑制剂的组合是治疗 PDAC 的一种极有前景且可快速转化的治疗策略。图 5：PIKfyve 抑制和 KRAS-MAPK 抑制效果的示意图。左图：在 PIKfyve 和 KRAS-MAPK 信号传导功能正常的情况下，PDAC 处于代谢稳态，能够通过从头合成和溶酶体获取与循环过程生成脂质。中图：PIKfyve 被抑制后，溶酶体功能被破坏，导致溶酶体肿胀或空泡化，脂质被隔离在溶酶体膜上。这导致细胞脂质可用性相对降低，迫使 PDAC 细胞启动从头脂质合成，从而激活 SREBP 以及促脂生成的转录和代谢程序。右图：同时抑制 PIKfyve 和 KRAS-MAPK 会阻断溶酶体循环和获取以及获取脂质的从头合成途径，从而导致合成致死。仔细阅读后觉得这是一篇中规中矩的文章，略表失望，能上Nature有肿瘤代谢领域的大牛加持的成分。只能说从药理研究和靶点验证方面出了更加充分的工作，位临床研究给了很好的意见。此外，将合成致死概念更好的引入到了肿瘤代谢领域，不止是叶酸代谢中的MAT2A和PRMT5。参考：10.1038/s41586-025-08917-z 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号 粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓
