利尿药也能治肺癌？唐惠儒教授等Nature子刊发表新成果

       肺癌是最为常见且致命的癌症之一，每年在全球有近200万新增病例，在这当中有85%为小细胞肺癌（NSCLC）。在亚洲人群中，有30%的NSCLC患者携带有EGFR基因突变，致使其表达的表皮生长因子受体（EGFR）异常活化。对于90%这样的患者来说，与ATP竞争结合EGFR的EGFR酪氨酸激酶抑制剂（TKI）药物（包括gefitinib和erlotinib等）是一种有效的疗法。然而，不幸的是，不少患者在使用TKI后不久，肿瘤产生了抗药性。

▲erlotinib结构（图片来源：维基百科）

                 
       是什么原因导致了上述肿瘤的抗药性呢？目前，人们还未能完全解释这一现象，但已经知道，其中近一半的情形是由于EGFR基因发生T790M门控突变导致的。该突变增强了EGFR对ATP的亲和性，从而降低了TKI结合EGFR的能力。为此，人们试图开发能够不可逆结合EGFR的抑制剂分子，但至今仍未开发出这样的有效药物。
 
       面对这样的问题，复旦大学唐惠儒教授、伦敦帝国理工学院Olivier E Pardo和Michael J Seckl教授的联合课题组，从肿瘤代谢改变的角度，指出谷胱甘肽（GSH）可能是解决这一难题的关键，并发现一种常见的利尿药物——依他尼酸（Ethacrynic Acid）可通过提高GSH水平，有效遏制携带T790M突变的NSCLC细胞对于TKI药物erlotinib。这一令人惊喜的发现最近发表于Nature子刊《Cell Discovery》上。

▲唐惠儒（左）、Olivier E Pardo（中）和Michael J Seckl（右）教授

       “尽管这一研究仍处于早期的实验室阶段，尚未用于患者治疗，但它提示着，只要加进一种廉价的常用药物，便可显著延长erlotinib的药效，”Michael J Seckl教授说道：“这有望为患者们提供更多的治疗选择。”
 
       通过采用核磁共振氢谱技术，研究者们分析了两组NSCLC细胞系的代谢组：一组带有导致EGFR异常活化的EGFR基因突变，对erlotinib敏感；另一组则是在此基础上新增了T790M突变，从而对erlotinib具有抗性。结果显示，在后一组NSCLC细胞中，GSH合成酶的表达量明显偏低，致使细胞中GSH水平大大下降。如果通过RNA干扰人为的下调前一组NSCLC细胞中的GSH合成酶表达，这些细胞同样会对erlotinib产生抗性。不仅如此，上述GSH合成酶表达量和erlotinib抗性之间的关系还在对相关NSCLC患者的样品分析中被证实。  
 

▲GSH结构（图片来源：维基百科）

          
       那么，EGFR及其突变是怎么和GSH合成酶联系起来的呢？这要从EGFR下游信号通路中的调控GSH合成酶生成的转录因子NRF2说起。NRF2在细胞内受到双重的转录后调节：一方面KEAP1在细胞质中与之结合，促使其泛素化而被降解；另一方面，SQSTM1等蛋白可与KEAP1竞争结合NRF2，加强其稳定性，并促使其转移至细胞核从而发挥转录激活作用。

▲EGFR-NRF2-GSH信号通路（图片来源：《Cell Discovery》）

                    
       当通过RNA干扰下调erlotinib敏感NSCLC细胞中NRF2或SQSTM1的表达后，GSH合成酶和GSH的水平出现下降，同时癌细胞产生对erlotinib的抗性。相反，当下调erlotinib抗性NSCLC细胞中KEAP1的表达后，癌细胞中GSH水平上升，且对erlotinib的敏感性增强。研究人员发现，两组NSCLC细胞间的区别很可能是由于SQSTM1在erlotinib抗性细胞中表达量显著偏低所造成的。
 
       那么，GSH水平的高低为何会决定对erlotinib的反应性呢？GSH是细胞内的一种抗氧化剂，用于中和超氧化物或一氧化氮（NO）等活性氧自由基。研究者发现，由于GSH水平的下降，erlotinib抗性细胞中的NO水平明显升高，而人为改变NO在癌细胞中的水平确实可作用其对erlotinib的抗性：NO水平和erlotinib抗性时间呈正相关。因此，GSH减少导致的NO水平升高可能就是erlotinib抗性产生的原因之一。
                                
       在认识到GSH与erlotinib抗性之间的密切关系后，研究者想到了通过提高NSCLC细胞中的GSH水平用以辅助erlotinib治疗的思路。他们想到了谷胱甘肽S-转移酶（GST）的抑制剂依他尼酸。GST可催化GSH的结合反应从而消耗细胞中的GSH水平，因此依他尼酸便可能通过提高癌细胞中的GSH水平，从而增强对erlotinib的敏感度。十分可喜的是，这一猜想在体外和小鼠体内试验中均得到证实，依他尼酸有效逆转了NSCLC细胞对erlotinib的抗性。值得一提的是，依他尼酸其实是一种常用的利尿药物，用于心衰、肾病等引起的水肿和高血压等病症的治疗。

▲依他尼酸结构（图片来源：维基百科）

    
       目前，研究人员正考虑将这一发现付诸人体试验。“我们现在十分需要新的肺癌疗法，” Michael J Seckl教授说道：“这一研究提示着，我们有办法加强已有药物的疗效，同时无需新药的推出。我们现在正寻求资金支持，希望能在未来三年内启动人体试验。”（转载自复旦大学遗传工程国家重点实验室）