eLife | 控制粘蛋白分泌改善結直腸癌化療耐藥

原創(chuàng)?圖靈基因?圖靈基因?

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根據發(fā)表在《eLife》上的一項新研究（“Reversing chemorefraction in colorectal cancer cells by controlling mucin secretion”），通常被用作結直腸癌一線治療的藥物會導致腫瘤細胞分泌過多粘蛋白。這些蛋白質改變粘液層，形成物理屏障，阻止藥物達到預期目標。

西班牙的一個研究小組使用涉及基因操作和使用化學抑制劑的不同技術，能夠通過實驗調節(jié)癌細胞系和患者衍生的類器官中的粘蛋白分泌，為未來可能開發(fā)的治療方法鋪平道路，這些治療方法可以與化療一起用于針對耐藥形式的結直腸癌。實驗還揭示了該疾病預后的潛在新生物標志物。

研究人員對粘蛋白進行了研究，這是一種由眼睛、鼻子、氣道和消化道（包括結腸）內層的特殊細胞分泌的重質糖衣蛋白質。平均而言，人類每天分泌多達一公升的粘蛋白粘蛋白具有凝膠形成特性，可與其他生物物質混合形成粘液，粘液是一種粘稠的液體，起到潤滑劑的作用，可防止組織脫水，并形成保護細胞免受病原體和其他外部因素影響的屏障。

當腫瘤在結腸或直腸中發(fā)展時，就會發(fā)生結直腸癌。腺癌是最常見的結直腸癌類型，通常由構成組織粘液層的細胞生長。研究人員研究了粘蛋白的過度表達是否會為藥物到達腫瘤細胞創(chuàng)造屏障。

聯(lián)合使用氟尿嘧啶和伊立替康作為結直腸癌的一線治療藥物的實驗表明，癌細胞對治療的反應是分泌大量粘蛋白。

“15%的結直腸癌（CRC）細胞表現(xiàn)出粘蛋白高分泌表型，這被認為對免疫監(jiān)測和化療具有抵抗力。我們現(xiàn)在正式表明，結直腸癌細胞通過增加粘蛋白的分泌來構建化療屏障。”研究人員寫道。

“我們發(fā)現(xiàn)，低水平的KChIP3是粘蛋白分泌的負調節(jié)因子（Cantero-Recasens et al.，2018），是CRC患者在未治療腫瘤亞組中復發(fā)的危險因素。我們的研究結果還表明，與對照細胞相比，KChIP3缺乏的細胞對化療藥物5-氟尿嘧啶加伊立替康（5-FU+iri.）的耐藥性（以細胞活力和DNA損傷衡量）是對照細胞的四倍，KChIP3過度表達的細胞對化療藥物殺傷的敏感性是對照細胞的10倍。在鈉/鈣交換劑（NCX）阻滯劑對粘蛋白分泌的化學抑制作用下，也觀察到了類似的腫瘤細胞死亡增加（Mitrovic et al., 2013）。

“最后，CRC患者衍生的類器官對5-FU+iri的敏感性在粘蛋白分泌抑制后增加了40倍。因此，減少粘蛋白分泌為控制粘液性結直腸癌細胞和其他粘液性腫瘤的化療耐藥性提供了一種手段。”

“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，化療本身會觸發(fā)粘蛋白分泌，可能會讓患者陷入一個需要越來越高劑量的惡性循環(huán)。如果化療與抑制粘蛋白分泌的治療相結合，這種情況就可以停止。”巴塞羅那科學技術研究所基因組調控中心（CRG）細胞和發(fā)育生物學項目協(xié)調員、該研究的作者、ICREA研究教授Vivek Malhotra博士說。

研究人員研究了阻斷粘蛋白分泌的不同方法，以使腫瘤細胞對藥物更敏感。他們首先嘗試對蛋白質KChIP3的水平進行基因操作，此前Malhotra的研究小組曾證明它可以調節(jié)粘蛋白的分泌。他們發(fā)現(xiàn)，與KChIP3水平正常的細胞相比，缺乏KChIP3的結直腸癌細胞的耐藥性高出四倍。相比之下，KChIP3水平高于正常水平的細胞對化療藥物的敏感性是正常細胞的十倍。

德爾馬醫(yī)院醫(yī)學研究所?(IMIM)?癌癥和干細胞分子機制協(xié)調員、CIBER Cancer（CIBERONC）研究員、該研究的合著者Lluís Espinosa博士表示，“使用KChIP3作為治療靶點的缺點是，它需要使用基因治療，這項技術仍處于發(fā)展階段，使用成本也很高。”

該研究的作者隨后評估了KChIP3作為結直腸癌預后生物標志物的潛力。通過研究結直腸癌患者病情進展后的公開數據集，他們發(fā)現(xiàn)高水平的KChIP3表明無病生存期更長，即癌癥初步治療結束后患者存活時間更長，沒有任何癌癥跡象或癥狀。

Espinosa強調，必須開展進一步的工作，來開發(fā)KChIP3作為預后生物標志物的潛力。“在臨床環(huán)境中尋找KChIP3的主要障礙之一是我們沒有測量其水平所需的抗體。”他解釋說，“要將這種生物標志物納入常規(guī)實踐中，首先需要更多的研究來開發(fā)測量它的方法。”

研究人員研究了其他方法來阻止粘蛋白的分泌，而無需借助基因操縱，例如使用化學抑制劑。Malhotra研究小組之前的研究表明，阻斷鈉和鈣通道功能的抑制劑，即NCX阻斷劑，也會抑制粘蛋白的分泌。

研究人員選擇了一種名為SN-6的NCX受體阻滯劑進行實驗，該阻滯劑之前曾被研究用于治療心律失常。他們測試了來自患者的類器官中的SN-6，發(fā)現(xiàn)它使結直腸癌細胞對化療藥物的敏感性提高了40倍。

Gerard Cantero博士在CRG進行了這項工作，現(xiàn)在是Vall d'Hebron研究所（VHIR）的首席研究員，他表示，這些發(fā)現(xiàn)突顯了一種潛在的新治療策略。

“SN-6是一種高度特異性的抑制劑，這意味著與其他NCX阻滯劑相比，它不太可能產生副作用。”他說，“我們發(fā)現(xiàn)SN-6可特異性地抑制由化療引發(fā)的粘蛋白的分泌。需要臨床試驗來證實我們的研究結果，但將SN-7與化療相結合對于克服化療的副作用非常有意義。”

盡管這項研究解決了結直腸癌細胞的問題，但該方法總體上可以使患有粘液癌或腺癌的患者受益。

“粘蛋白在身體的許多部位產生，而不僅僅是消化道。進一步的研究應該探索這些抑制劑是否會影響對涉及粘液層的其他類型的化療耐藥癌癥的治療。”Cantero指出。