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庆祝肿瘤瞭望原创文章突破10000篇 点上方蓝字“ioncology”关注我们， 然后点右上角“…”菜单，选择“设为星标” 编者按：生物标记物对制定乳腺癌治疗决策具有重要作用。PIK3CA/AKT1/PTEN变异是HR+/HER2-转移性乳腺癌（mBC）常见的基因变异之一，目前已有多种靶向治疗药物以此为靶点正在开发中或已开发上市。然而，当前在美国对于HR+/HER2-转移性乳腺癌的NGS检测率、基因变异发生率以及其他生物标志物（如ESR1、 BRCA1、 BRCA2）共变异发生率的了解尚不充分。因此，2024年美国临床肿瘤学会（ASCO）年会公布的一项研究评估了美国HR+/HER2-转移性乳腺癌PIK3CA、AKT2和/或PTEN基因肿瘤变异的生物标志物检测模式、变异率、患者特征和总体生存情况（Abs # 1041）。 此项回顾性、观察性研究从覆盖全国的Flatiron Health电子健康记录衍生数据库（FH DB）和Flatiron Health-Foundation Medicine临床基因组数据库（FH-FMI CGDB）收集纵向的、患者级别的、电子健康记录衍生的匿名数据。此两个全国性数据库覆盖280家美国癌症诊疗机构（约800个站点，主要为社区肿瘤中心）所提取的数据。来自Flatiron Health Network的临床数据与FH-FMI CGDB中经FMI全基因组分析（CGP）检测得出的基因组数据通过确定性匹配相关联。利用FMI的NGS（FoundationOne®CDx或FoundationOne®Liquid CDx）对超过300个肿瘤相关基因进行CGP检测的结果识别基因变异。 该研究纳入2017年1月1日至2023年6月30日（随访至2023年12月31日）确诊的HR+/HER2-转移性乳腺癌患者，剔除其中接受过抗HER2治疗或入组其他临床研究的患者。本研究使用已知的或经FMI评估后可能具有致病性的变异来确定患者变异状态并估计发生率（符合要求的变异可能与CAPItello-291研究不完全重叠）。其中，仅使用液体活检结果进行共变异分析。一线治疗的总体生存（OS）分析基于一线治疗开始或之前接受肿瘤检测的患者数据，以避免生存偏差。本研究中的OS定义为从治疗开始到死亡的时间，并使用Kaplan-Meier曲线评估。对于未观察到死亡的患者，在最后确认的活动日期进行截尾处理。 图1. 数据源 FH DB中的NGS检测结果 在FH DB中，共有9669名符合纳入标准的HR+/HER2-转移性乳腺癌患者，其中约80%来自社区肿瘤中心，3841名（40%）在确诊转移性乳腺癌后进行了肿瘤NGS检测。根据时间线评估，2019年有226/1627例(14%)患者在确诊mBC后6个月内进行了肿瘤NGS检测，到2023年这一比例达到了34%(231/674例)。 FH-FMI CGDB分析结果 3274例患者 [中位年龄62岁，中位随访时间25个月(IQR：13-40)]符合纳入标准，并在确诊时有FMI CGP检测结果（表1）。 2843 (87%)例患者在一线治疗开始后有首次检测报告，从确诊mBC到首次检测的中位时间为157天（IQR：39-591）。 表1. 患者基线 观察到298 (9%)例患者在随访期间检测＞1次，液体活检后使用组织样本再检测概率为27%（表2，图2）。 表2. 检测与阳性状况 图2. 根据样本类型采用FMI CGP检测的检测率 根据组织检测和液体活检结果，1385 (42%)例肿瘤患者存在PIK3CA变异，165 (5%)例有AKT1变异，365 (11%)例有PTEN变异；1750 (53%)例有≥1个PIK3CA、AKT1和/或PTEN变异（表2，图3）。 图3. 不同样本类型中PI3CA、AKT1和/或PTEN变异率 仅根据液体活检结果，426例携带≥1个PIK3CA、AKT1和/或PTEN变异的患者中，156 (37%)例同时伴有ESR1变异，27 (6%)例伴有BRCA1和/或BRCA2变异 (BRCA1/2m)（图4）。 图4. 基于液体活检的共变异检测 伴有≥1个PIK3CA、AKT1和/或PTEN变异的患者比不伴此类基因变异患者的自一线治疗开始的总体生存期（OS）短，mOS为31个月（95% CI：22-40）对比44个月（95% CI：29-未达到；图5） 图5.自一线治疗开始的OS 研究结论与讨论 在美国，从2017年至2023年间，确诊为HR+/HER2-转移性乳腺癌患者达到NGS检测率随时间推移而大幅增加。在使用FM1 CGP检测的3274例患者中，大约53%存在PIK3CA、AKT1和/或PTEN变异。鉴于HR+/HER2-转移性乳腺癌患者中PIK3CA、AKT1、PTEN较高的变异率，应确保肿瘤生物标志物检测的可及性，并将NGS检测纳入患者的常规管理中，以期为最佳治疗策略提供指导。 此项研究提供了美国近年HR+/HER2-mBC患者关于变异流行率、共变异率和重新检测率的详细信息。在HR+/HER2-mBC患者中，若PIK3CA、AKT1和/或PTEN变异患者出现其他共突变时，需要进一步探索以确定最佳的治疗决策。在液体活检和/或肿瘤组织中检测到PIK3CA、AKT1和/或PTEN变异的患者，与未检测到这些变异的患者相比，从一线治疗开始的OS数值上较短，预后较差。 近年来，对于符合纳入要求的确诊患者随访有限，可能会导致肿瘤检测和重新检测的比率低估（FH DB和FH-FM1 CGDB）。再者，未进行检测或通过其他方式检测的患者未纳入本研究，检测失败或等待检测结果的患者也未被纳入（FH-FM1 CGDB）。该研究临床结果分析的样本量有限，并且未对患者特征或治疗的差异进行调整（FH-FM1 CGDB）。该研究的结果仅限于接受FM1 CGP检测的mBC患者（FH-FM1 CGDB）。最后，该研究OS曲线将所有三种变异合并在一起，但若分别考虑这三种变异时，OS结果可能存在差异，需要在未来研究中进行评估。 *本材料由阿斯利康提供，仅供医疗卫生专业人士参考 审批号CN-142882 有效期：2025-9-3 文献来源：Leah Park et al., Testing patterns and prevalence of PIK3CA, AKT1, and PTEN alterations among patients (pts) with HR+/HER2- metastatic breast cancer (mBC) in the US.. JCO 42, 1041-1041(2024). DOI:10.1200/JCO.2024.42.16_suppl.1041 （来源：《肿瘤瞭望》编辑部） 声 明 凡署名原创的文章版权属《肿瘤瞭望》所有，欢迎分享、转载。本文仅供医疗卫生专业人士了解最新医药资讯参考使用，不代表本平台观点。该等信息不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议，如果该信息被用于资讯以外的目的，本站及作者不承担相关责任。

为什么有些人即使饮食健康、生活规律，仍然无法摆脱高胆固醇的困扰？这一切可能要归咎于一种名为载脂蛋白B100（apoB100，Apolipoprotein B100）的小分子。它不仅是低密度脂蛋白（LDL）的关键结构成分，还是LDL受体（LDLR）的“舞伴”。当它们之间的“舞蹈”出现问题时，就会导致家族性高胆固醇血症（FH），这是一种常见的遗传病，其特征是血液中LDL胆固醇（LDL-C）显著升高，并增加了心血管疾病的风险。 近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Structure of apolipoprotein B100 bound to the low-density lipoprotein receptor”的研究报告中，来自美国国立卫生研究院等机构的科学家们取得了重大突破，首次揭示了apoB100如何与LDLR结合，开启了从血液中清除有害胆固醇的过程。这项研究不仅帮助科学家们更好地理解了LDL促进心脏病发生的分子机制，还为开发更有效的降胆固醇疗法提供了新的视角。正如医学博士Alan Remaley所说，“如果你想打败敌人，就必须了解它的长相。” 研究人员终于能够一窥这个“敌人”的真面目。 打个比方，LDL就像是一艘装满胆固醇的船，而apoB100则是这艘船上的关键舵手。当这艘船靠近细胞时，LDLR会伸出“手臂”抓住apoB100，从而将胆固醇卸载到细胞内。然而，如果舵手或“手臂”出了问题——例如由于基因突变——那么这艘船就无法顺利停靠，胆固醇就会在血液中堆积，最终沉积在动脉壁上，形成斑块，进而引发动脉粥样硬化和心脏病。 为了观察这一过程，研究人员使用了一种叫做冷冻电子显微镜（cryo-EM）的技术，这种技术就像是给分子拍了一张高清照片，使得科学家们可以清晰地看到apoB100与LDLR结合时的完整结构。研究者Joseph Marcotrigiano博士解释说，“LDL体积巨大且形状不规则，这让研究变得非常复杂。现在我们能观察到如此多的细节，开始理解它是如何工作的。” LDL-LDLR-legobody的1:2:1和2:2:2复合体的Cryo-EM重建 此外，研究人员还利用人工智能驱动的蛋白质预测软件模拟了apoB100与LDLR的结合方式。这一工具最近获得了2024年的诺贝尔化学奖，虽然其开发者并未直接参与这项研究，但该软件的帮助使得科学家们能够找到那些引起机体LDL水平升高的基因突变。他们发现，许多与LDL和LDLR连接位置有关的突变都与家族性高胆固醇血症（FH）的发生密切相关。这些突变使得患者体内的LDL吸收出现缺陷，导致LDL水平升高，并增加了早期患心脏病的风险。 通过精确了解LDLR如何以及在哪里与LDL结合，研究人员希望设计出能够靶向这些连接点的新药物，以降低血液中的LDL水平。这种方法不仅可以帮助那些携带FH相关突变的人群，也能为那些不携带突变但胆固醇水平较高的人提供更好的治疗选择，比如通过增加细胞中LDLR的数量来减少LDL。 综上所述，这项研究揭示了apoB100与LDLR相互作用背后的分子机制，为开发针对胆固醇代谢异常的新疗法开辟了道路。未来，科学家们或许能找到更多方法来阻止这两位“致命舞伴”的不当行为，保护更多人免受心血管疾病的威胁。 参考文献： Reimund, M., Dearborn, A.D., Graziano, G. et al. Structure of apolipoprotein B100 bound to the low-density lipoprotein receptor. Nature (2024). doi：10.1038/s41586-024-08223-0 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！ 点击下方「阅读原文」，前往生物谷官网查询更多生物相关资讯~

——背景—— 心血管疾病是全球范围内造成死亡的主要疾病之一。低密度脂蛋白（LDL）含量的升高是导致心血管疾病发病最重要的因素。正常情况下，饮食摄入和肝脏合成的脂质会在肝脏中被载脂蛋白apoB100打包，形成分泌性的极低密度脂蛋白（VLDL）。富含甘油三酯的VLDL在外周组织中的脂解作用下，转换为富含胆固醇的LDL并保留一份apoB100。血液循环中的绝大多数LDL会与细胞表面的LDL受体（LDLR）结合然后被内吞进细胞。如果这一过程受到干扰，低密度脂蛋白中携带的胆固醇（LDL-C）就会在血浆中积累并沉积在血管壁上，导致动脉粥样硬化的发生。 由于LDL结构和组成成分的异质性，之前尚未有高分辨的结构被解析。近日，来自NIH的Joseph Marcotrigian和Alan T. Remaley课题组在nature发表了他们合作解析的结合低密度脂蛋白受体的载脂蛋白B100的结构[1]。他们发现：LDLR与apoB100的两个不同表面结合，从而导致LDL的二聚化；许多与家族性高胆固醇血症（Familial Hypercholesterolaemia, FH）相关的变异定位于apoB100-LDLR结合界面。这些结构研究不仅加深了对LDL细胞摄取机制的理解，还对心血管疾病的发病机制及其治疗具有重要意义。 ——主要结果—— LDLR介导了LDL的二聚化 如LDLR超家族中的其他成员，低密度脂蛋白受体是一种模块化的I型跨膜蛋白。其胞外区包含7个LDLR A型模块（LA1-LA7），3个表皮生长因子样模块（EGF-A/B/C），1个一个 β-螺旋桨域，1个O-糖基化区域和一段C 端跨膜螺旋。作者实验所用的LDLR胞外区通过重组表达及纯化获得，低密度脂蛋白通过密度梯度离心从新鲜人血浆中分离获得。作者通过BLI测定发现纯化的LDLR能够以高亲和力结合与LDL，其解离常数（Kd）为1.2~2.2 nM，并呈现快结合慢解离的模式（kon: 0.9~1.1 × 10⁶ M⁻¹ s⁻¹，koff: 1.3~2.1× 10⁻³ s⁻¹）。作者用质量光度法测定发现，LDLR在溶液中以单体形式存在。当LDLR加入LDL后，通过尺寸排阻色谱（SEC）能够观察到高阶复合物的出现。 ApoB100的结构异质性 由于LDL结构和组分的异质性，以及缺乏明显的表面特征，之前的研究者通过cryoEM仅获得了较低分辨率的结构（9埃左右）。在本研究中，为了对LDL颗粒进行对齐和分类，作者设计了一种约为120 kD的刚性且不对称的“乐高抗体（legobody）”。通过筛选已发表的结合LDL的纳米抗体（nanobody），作者筛到了能以高亲和力与LDL形成稳定复合物的纳米抗体Nb4，并通过结合实验确认了含有Nb4的乐高抗体对LDL的结合不会影响LDLR和LDL的结合。 通过尺寸排阻色谱获得LDL-LDLR-legobody复合物的峰尖样品后，作者进行了单颗粒冷冻电镜的数据收集。尽管micrograph中能够看到LDL二聚体，但最初仍将其作为单体进行颗粒挑选。通过迭代挑选和重建，作者得到了分别为单体和二聚体的两类LDL颗粒（图1a, b）。在二聚体颗粒的密度中，可以看到两颗LDL被两条密度桥（LDLR）连接，形成LDL-LDLR-legobody的2:2:2的复合物结构。每条桥的一端连接在 LDL 表面的一系列小密度，形成一个沿 LDL 表面的脊状结构（图 1a’ “ridge”）。桥的另一端为一个大球状结构，连接到 LDL 的一个突起特征上（图 1c,e） 图1. LDL-LDLR-legobody 复合物的冷冻电镜密度重建 ApoB100-LDLR-legobody的复合物结构 作者对1:2:1的颗粒进行进一步分类挑选，然后得到了分辨率为 5.41 Å 的 1:2:1 复合物密度图（图2b）。作者对legobody及其邻近的apoB100和LDLR部分进行局部精修，以及单独对nanobody周围区域进行精修，分别达到了4.18 Å和3.73 Å的分辨率（图2c, e）。在这样的分辨率下，可以清晰解析β折叠和有序的侧链密度，并进行模型构建。 图2. 结合LDLR和legobody的apoB100的密度重建与结构 与其他载脂蛋白类似，apoB100被预测包含大量两亲性α螺旋。然与它们不同的是，apoB100还包含两亲性β片层，这种β片层与表面脂质的结合比两亲性α螺旋更紧密，这可能解释了为什么apoB100无法像其他载脂蛋白一样被交换。作者将AlphaFold2预测的apoB100的二级结构和冷冻电镜数据进行比对，发现预测的二级结构与实验数据一致；但预测的三级结构与实验数据存在显著的差异。作者认为这可能是脂质的存在对apoB100结构的影响。通过将解析的apoB100的模型片段和之前报道的legobody和LDLR的结构拟合到冷冻电镜密度图中，作者得到了分辨率优于 6 Å 的密度图。对于apoB100中过于异质以至于无法解析的区域，其残基范围在示意图中以棕色和灰色数字标注（图3a）。 图3. apoB100, LDLR和legobody的示意图和共识模型 从解析的结构可以看出，apoB100 形成一个大型的两亲性筏状结构，包裹在 LDL 疏水核心脂质（胆固醇酯和甘油三酯）的表面。ApoB100 的 NTD在结构上与脂蛋白卵黄素和微粒体甘油三酯转运蛋白相似，由半β桶、α螺旋体、βA片层和βB片层亚结构域组成，是apoB100唯一具有显著三级结构的部分（图2a和图3）。在NTD之后，一个五段 （panel）β带形成包绕LDL直径的环。C端β折叠嵌入NTD的β 桶下方，将LDL表面划分为靠近二聚轴和远离二聚轴的两个半球（图3b）。每一段β带包含一个两亲性β片层，通过四个连接点和连在β片层两侧的两亲性α螺旋环共同组成完整的β带。两亲性α螺旋环分布在靠近或远离二聚轴的半球（图3），如α2和α3是这些环中最大的部分。作者还通过紫外交联和质谱分析验证了模型的正确性。 ApoB100 具有其他大型可溶性球状蛋白或膜型蛋白中未观察到的独特结构。得益于 βA 片层和 βB 片层的两亲性特性，apoB100的NTD 位于脂质核心的顶部，并通过七个二硫键维持其自身的疏水核心。蛋白C端的四分之三则形成了一个大型的不包含疏水核心的两亲性结构。 ApoB100与LDLR的结合位点 通过结构分析，LDLR与apoB100的两个结合位点（BS1和BS2）之间相距8纳米。BS1位点位于apoB100 的3050-3600位残基，由一系列序列上不连续的残基组成（图4a）。BS2位于apoB100的NTD的β桶上，被LDLR的β-螺旋桨结构占据（图4b）。作者通过化学交联实验验证了从模型中得到的结合位点的准确性，并且确定了两个位点分别由两个LDLR分子分别结合，不存在单个LDLR分子能够同时结合两个位点。 图4. apoB100和LDLR之间的相互作用 作者鉴定出LDLR的LA3–LA7 和 EGF-A结合在 apoB100 的 β 带上的一个广泛区域（BS1：残基 3050–3600）。这远超出了此前已知的两者的结合位点（位点B：残基3386-3396）。许多此前报道的与LDL-C水平升高相关的apoB100和LDLR的FH突变位于作者确定的结合界面。此前，人们对于位于 β 带中残基 3050到3600之间且位于位点B之外的FH突变（如残基 3059、3344、3394、3396、3527、3558 和 3590）的机制无法理解，现在发现这些突变残基正好位于作者确定的LDL-LDLR结合界面上（图4a，b）。作者还用从携带apoB100突变R3059C的FH患者中分离得到LDL进行细胞摄取实验，发现与未携带该突变的个体相比，患者来源的LDL在培养细胞中的摄取率降低了28%。而携带apoB100 突变K3394N和R3527Q的个体来源的LDL，其在细胞中的摄取率下降约50%。 LDLR介导的LDL的摄取 由于LDLR在LDL上的两个结合位点之间相距8纳米，根据空间位置约束，BS1和BS2必须由不同的LDLR分子占据。通过结构比对，作者认为，尽管VLDL中也含有apoB100，但其可能没有合适的构象与LDLR结合。与19-21纳米的LDL相比，单个直径达30-60纳米的VLDL（蓝色圆圈）的体积要大得多，这可能也会阻止两个脂蛋白被招募到一个二聚受体复合物中（图5a）。 之前有研究人员推测，在内吞和内体酸化之后，LDLR的质子化会引发电荷排斥并释放LDL，从而使LDLR能够循环回到细胞表面。将LDL结合状态下的LDLR中的LA7和EGF-A（紫色丝带）和低pH下的自我结合形式的晶体结构（灰色）进行叠加表明，LDLR在这一过程中可能经历两次旋转，将β螺旋桨和LA4–LA5上的两个apoB100结合表面（粉色）拉到一起（图5b）。一个潜在的旋转点（橙色圆圈）位于由EGF-B占据的密度桥处，旋转后，β螺旋桨上的LDL结合残基朝向相反方向移动。另一个潜在的旋转点（蓝色圆圈）位于LA6和LA7之间，围绕这一点的旋转使LA5移动9 nm进入自我结合构型。因此，两个结合表面均被遮挡，LDLR可以循环回到细胞表面。 图5.低pH下LDLR与LDL的解离模型 ——总结—— 在本研究中，作者通过单颗粒冷冻电镜和交联分析相结合，构建了apoB100与LDLR结合的高分辨率结构。研究得到的模型展示了apoB100上多个结合位点如何增强结合的亲和性；LDLR如何以二聚体形式结合LDL；以及LDLR如何在LDL结合构型与自结合构型之间循环。这些发现为解释apoB100或LDLR中已知的突变如何降低LDL与LDLR的结合并导致家族性高胆固醇血症（FH）表型提供了结构背景。这些机制性见解可能为未来开发基于结构的降低LDL-C水平的疗法提供可能，并为进一步研究开启了新的方向。 参考文献： [1] Reimund, M., Dearborn, A.D., Graziano, G. et al. Structure of apolipoprotein B100 bound to the low-density lipoprotein receptor. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08223-0 作者：郭   政 审稿：王丽莹 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学 | 人人学懂免疫学（语音版）    综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普 | 医药前沿笔记 PROTAC技术 | 抗体药物 | 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术 | 化学生物学 温馨提示 医药速览公众号目前已经有近12个交流群（好学，有趣且奔波于医药圈人才聚集于此）。进群加作者微信（yiyaoxueshu666）或者扫描公众号二维码添加作者，备注“姓名/昵称-企业/高校-具体研究领域/专业”，此群仅为科研交流群，非诚勿扰。 简单操作即可星标⭐️医药速览，第一时间收到我们的推送 ①点击标题下方“医药速览”   ②至右上角“...”  ③点击“设为星标