KRAS x Top II x PTEN

胰腺导管腺癌(PDAC)是癌症相关死亡的第四大常见原因，并且是最具侵袭性的癌症，其五年生存小于5%。吉西他滨是PDAC的一线治疗药物但是提供的治疗价值很小，其反应率约为20%，中位生存期为6个月。即使吉西他滨与其他药物联合使用以提高PDAC的疗效，其效果仍然非常有限，通常只能增加几周到几个月的患者存活时间。因为PDAC对于化疗的抗药性发展迅速，并且PDAC具有严重的症状效应。此外，在其他癌种广为受用的PD-1/PD-L1免疫疗法甚至对胰腺癌显示出较差的效果。因此，迫切需要胰腺癌的额外治疗策略。其中，在PDAC观察到的典型遗传基因突变包括癌基因KRAS的激活(%3E90%)，肿瘤抑制基因的失活或缺失，如CDKN2A (95%)，TP53(50-75%)，SMAD4 (~55%)，PTEN (~60%)和DNA修复基因brca 2(7-19%)的突变，这些突变会导致肿瘤进展或复发，然而不幸的是，目前这些驱动因素中很少有人是可成药的，因此很难设计出对抗PDAC的有效疗法。迄今为止，治疗研究选择性抑制EGFR及其相关通路的分子靶向性药物可能会使得胰腺癌的治疗取得突破。目前上市的针对该靶点的药物有酪氨酸激酶抑制剂(埃罗替尼，吉非替尼等)和单克隆抗体(西妥昔单抗)。并且，联合应用吉西他滨和EGFR靶向药物对胰腺癌的治疗已经取得了一些进展。采用厄罗替尼与吉西他滨联合使用，对于未手术的胰腺癌患者的总存活期为12.5个月，1年存活率为51％。由于ErbB家族受体成员之间的相互关联作用，同时阻断两个受体比只阻断单一受体可能对于有效治疗癌症和限制耐药性更为重要。抗肿瘤抗生素-力达霉素(Lidamycin，LDM)因其有效地抑制肿瘤血管生成和促进肿瘤细胞凋亡等作用，使其可以成为抗体偶联药ADC 等靶向药物的理想弹头。来自中国医学科学院和中国协和医科大学药物生物技术研究所的李亮团队开发了一种双特异性抗体-药物缀合物(ADC)样药物，该药物是一种基于HER2/EGFR靶向缀合物，以双靶向配体为基础的力达霉素（DTLL）。（专利号：CN109954130，CN109957591）9月20日，该团队在Nature子刊 Nature Communications上发布了题为《An EGFR/HER2-targeted conjugate sensitizes gemcitabine-sensitive and resistant pancreatic cancer through different SMAD4-mediated mechanisms》的文章，阐述了DTLL与吉西他滨联合用药在体外的疗效，并阐述了其可能作用机制。DTLLDTLL(命名为基于双靶向配体的力达霉素)被证明是一种非常有效的双特异性寡肽-药物缀合物样药物，由两种抗EGFR和HER2的寡肽和一种烯二炔抗生素力达霉素(LDM)组成。它不仅能抑制EGFR和HER2的活性，还能与LDM的细胞毒性作用相结合，先前的研究表明，DTLL治疗卵巢癌、PDAC和食道癌的疗效优于单独随意使用LDM。此外，在PDAC中，DTLL可能通过EGFR/HER2依赖性阻断AKT/mTOR信号和PD-L1/PD1介导的逃避免疫监测来抑制胰腺肿瘤的进展。然而，DTLL在吉西他滨的联合治疗中的应用还没有被探索过。为了区分是什么诱导了PDAC细胞系对于吉西他滨治疗敏感的驱动因素，也为了确保联合临床试验的准确性，研究人员在不同PDAC细胞系中展开了实验。PDAC细胞中吉西他滨耐药性的驱动因素研究人员共研究了八种人胰腺癌细胞株（AsPC-1、MIA PaCa-2、BxPC-3、PANC-1、CFPAC-1、Panc0403、HuPT-3和SU86.86细胞）暴露于72h吉西他滨的药物反应。（如下图所示）其中，MIA PaCa-2和HupT-3细胞对吉西他滨最敏感，而AsPC-1和BxPC-3细胞对该药物的反应明显较弱。由于在排除了其他因素的干扰后，研究人员发现SMAD4在MIA PaCa-2、HupT-3和PANC-1细胞中高表达，而在AsPC-1、BxPC-3和CFPAC-1细胞中几乎没有检测到，这意味着SMAD4表达可能与这些细胞对吉西他滨的易感性有关。而随后的蛋白分析也应证了这一观点。此外，研究人员通过搜集TCGA胰腺癌患者的公开数据(TCGA-PAAD项目)，这其中就包括吉西他滨治疗的临床信息和SMAD4表达数据集，以确定PDAC患者SMAD4表达是否与吉西他滨反应有临床相关性。他们发现，在35名SMAD4高表达的患者，其中17名(48.57%)样本对药物有阳性反应，而只有34.38% Smad 4低水平的患者(32名样本中的11名)对吉西他滨有阳性反应。其优势比为1.98(p= 0.22)，这表明SMAD4的高水平表达在临床上促进了吉西他滨反应，这些结果，无论是在体外实验还是临床上，SMAD4不仅与PDAC的发生和发展相关，而且与吉西他滨治疗的药物反应相关。又基于AsPC-1和MIA PaCa-2细胞之间SMAD4的遗传状态和蛋白表达以及药物敏感性的差异，研究人员选择了这两个细胞系分别作为SMAD4缺陷/吉西他滨耐药和SMAD4充足/吉西他滨敏感PDAC的模型作为联合用药的模型进行试验。DTLL和吉西他滨的协同作用选择好了耐药和对药敏感的参照物，那么就需要进一步确定DTLL是否能够使细胞对其他药物敏感，研究人员还选择了多种广泛用于胰腺癌治疗的抗肿瘤药物，以检测DTLL与5-氟尿嘧啶(抗代谢物)、奥沙利铂(DNA交联)、紫杉醇(抗微管)、伊立替康(拓扑异构酶I抑制剂)、依托泊苷(拓扑异构酶II抑制剂)和拉帕替尼(HER2和EGFR酪氨酸激酶双重抑制剂)的联合作用，结果表明，联合治疗对肿瘤细胞生长产生了显著的协同抑制作用，特别是对SMAD4缺陷/吉西他滨抗性AsPC-1细胞或异种移植肿瘤。在SMAD4缺陷/吉西他滨耐药模型中，联合治疗主要通过SMAD4依赖性信号通路显著抑制PDAC肿瘤的生长。图：DTLL增强吉西他滨诱导的增殖抑制和细胞周期停滞而在对吉西他滨敏感的PDAC模型中，研究人员发现，联合治疗通过阻断AKT/mTOR信号通路增强抗肿瘤活性。他们还观察到SMAD4和AKT/mTOR信号的表达降低（如下图所示），表明DTLL阻断AKT/mTOR信号或在SMAD4充足的PDAC细胞中联合治疗可能不仅是因为阻断了EGFR/HER2信号，而且还降低了SMAD4。不同谱系SMAD4的不同机制研究人员还发现，根据不同的SMAD4谱系（突变型-吉西他滨抑制和野生型-吉西他滨敏感），DTLL能够通过不同的作用机制使吉西他滨耐药细胞或吉西他滨敏感细胞对吉西他滨疗效(或甚至其他化疗药物)敏感。（如下图所示）如果给予SMAD4充足/吉西他滨敏感的PDAC细胞，DTLL联合治疗可能不仅通过阻断由受损的NF-κB功能介导的ATK/mTOR信号和抗凋亡蛋白(Bcl-2和MCL1)来防止肿瘤增殖，而且恢复SMAD4作为肿瘤抑制剂的生物活性，以触发SMAD4缺乏/吉西他滨耐药肿瘤中细胞凋亡的下游NF-κB调节信号。DTLL单独或与吉西他滨联合的抑制效果表明，它在PDAC肿瘤生长中扮演了一把双刃剑，对吉西他滨耐药和吉西他滨敏感的PDAC之间的协同疗效具有完全不同的药物反应行为和分子作用机制。总结总结而言，无论SMAD4的表达是否足够，DTLL联合治疗对PDAC的协同作用都可能会增强吉西他滨对患者的治疗效果。研究人员指出，对于未来的临床转化方向，他们可能还需要生物标志物来识别基于肿瘤固有SMAD4状态的可能的PDAC反应者，并用于AKT或TGF-β抑制剂的合理组合方案。不过研究人员也承认，仍然需要研究其他信号通路在这一过程中扮演的作用以加深对这一治疗方案的了解。参考来源：Yao, H., Song, W., Cao, R. et al. An EGFR/HER2-targeted conjugate sensitizes gemcitabine-sensitive and resistant pancreatic cancer through different SMAD4-mediated mechanisms. Nat Commun 13, 5506 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33037-x