肺癌是包括我國在內(nèi)的多個(gè)國家致死人數(shù)最多的惡性腫瘤,，其EGFR-TKI靶向治療效果顯著,，是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的典范。然而,，無論是第一,、二代，還是第三代新型藥物,，初治顯效后均幾乎不可避免出現(xiàn)耐藥,，極大限制了該類藥物最終臨床療效的發(fā)揮，是臨床治療的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),。目前發(fā)現(xiàn)的耐藥機(jī)制,，解釋了部分遺傳學(xué)耐藥原因，但涉及層面有限,，其他維度的機(jī)制還存在諸多未解之謎,；對(duì)第三代抑制劑耐藥機(jī)制的了解，則更為匱乏,，即使發(fā)現(xiàn)的部分耐藥原因,，也缺乏針對(duì)性藥物上市予以克服，一旦出現(xiàn)耐藥則應(yīng)對(duì)手段極為有限,。揭示耐藥新機(jī)制,、尋找克服耐藥新靶點(diǎn)，是腫瘤科學(xué)領(lǐng)域的前沿問題,，也是研發(fā)克服耐藥新型藥物的前提,，具有重要的科學(xué)價(jià)值和臨床轉(zhuǎn)化意義。
北京時(shí)間2021年10月7日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系朱亮課題組在Science Translational Medicine期刊在線發(fā)表題為“Targeting AKR1B1 inhibits glutathione de novo synthesis to overcome acquired resistance to EGFR- targeted therapy in lung cancer”的研究成果,，揭示肺癌EGFR-TKI耐藥新機(jī)制并提示克服耐藥新治療手段,。
課題組基于前期研究結(jié)果，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,，在符合臨床治療路徑的體內(nèi)體外耐藥模型及臨床耐藥復(fù)發(fā)數(shù)據(jù)庫中篩選出與耐藥相關(guān)的蛋白分子AKR1B1,，功能性研究發(fā)現(xiàn)對(duì)一代和三代EGFR-TKI耐藥的多種腫瘤細(xì)胞模型，其存活,、生長和藥物抵抗均依賴于AKR1B1,，反之，原先對(duì)EGFR-TKI敏感的腫瘤細(xì)胞,，若高表達(dá)該分子,，則在體外和體內(nèi)均獲得耐藥能力。
基因組和代謝組學(xué)整合分析表明耐藥細(xì)胞普遍發(fā)生代謝重組現(xiàn)象,，非靶向代謝組學(xué)檢測(cè)提示其中谷胱甘肽代謝途徑最為顯著,，隨后的靶向代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽從頭合成代謝通路在耐藥細(xì)胞更為活躍，同時(shí),，耐藥復(fù)發(fā)腫瘤病人血液中,、耐藥復(fù)發(fā)小鼠腫瘤組織和血液中還原性和氧化型谷胱甘肽也更為富集。同位素示蹤代謝流分析顯示耐藥細(xì)胞對(duì)環(huán)境中胱氨酸的攝取能力以及隨后由胱氨酸流向谷胱甘肽從頭合成代謝的能力增強(qiáng),。該代謝機(jī)制將耐藥細(xì)胞中活性氧ROS和活性羰基化合物RCS維持在較低水平,，并決定耐藥細(xì)胞對(duì)EGFR-TKI的抵抗能力。以乙酰半胱氨酸（NAC）喂飼的小鼠,，其腫瘤對(duì)多種EGFR-TKI耐藥,，停止NAC喂飼后該耐藥特性消退。耐藥細(xì)胞增強(qiáng)的胱氨酸攝入和谷胱甘肽從頭合成由受AKR1B1調(diào)控,，用遺傳學(xué)或藥理學(xué)手段抑制AKR1B1可取消上述代謝特征并且逆轉(zhuǎn)耐藥,，反之若敏感細(xì)胞高表達(dá)AKR1B1則使谷胱甘肽從頭合成增強(qiáng)并獲得耐藥性。
進(jìn)一步研究表明AKR1B1與轉(zhuǎn)錄因子STAT3相互作用,，使后者激活,，進(jìn)入細(xì)胞核，增加靶基因SLC7A11轉(zhuǎn)錄,。SLC7A11的蛋白產(chǎn)物細(xì)胞膜胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體上調(diào)后使細(xì)胞胱氨酸攝入增加,，加強(qiáng)谷胱甘肽從頭合成，淬滅ROS和RCS,，提高腫瘤細(xì)胞應(yīng)對(duì)藥物壓力的能力,，從而產(chǎn)生耐藥（圖1）。
鑒于AKR1B1對(duì)耐藥的驅(qū)動(dòng)和維持作用,，課題組應(yīng)用其已上市用于治療糖尿病神經(jīng)病變的選擇性抑制劑依帕司他予以適應(yīng)癥重定位策略靶向干預(yù),，可使耐藥細(xì)胞重新獲得對(duì)一,、三代EGFR-TKI的敏感性，并且在負(fù)荷人源腫瘤細(xì)胞系來源移植瘤（CDX）和人源腫瘤組織來源移植瘤（PDX）的小鼠體內(nèi)阻止耐藥的產(chǎn)生,。
圖1：肺癌EGFR-TKI耐藥的AKR依賴性代謝重編程機(jī)制及其逆轉(zhuǎn)策略
該研究從代謝維度發(fā)現(xiàn)肺癌EGFR靶向治療耐藥的新機(jī)制,，同時(shí)也提示實(shí)體瘤靶向藥耐藥存在代謝重編程驅(qū)動(dòng)因素。所發(fā)現(xiàn)的AKR關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是EGFR-TKI多代靶向藥共有新機(jī)制,，藥理學(xué)干預(yù)后在臨床前實(shí)驗(yàn)中顯示預(yù)防及克服耐藥作用,，甚至對(duì)棘手的第三代藥物奧希替尼耐藥亦有效。Science Translational Medicine同期配發(fā)編者按,，提示該研究對(duì)克服肺癌EGFR靶向藥耐藥治療策略的啟示作用,。
課題組19級(jí)博士生張可人、17級(jí)碩士生張雨霏,，雷繪敏碩士、唐亞斌博士為共同第一作者,，朱亮教授,、陳紅專教授和沈瑛研究員為共同通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和上海市科委課題資助,，并獲上海市轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心大力支持,。相應(yīng)藥物新用途已申報(bào)國家發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?02010498449.0）。
