Cell Chem Biol | 化学生物学助力开发新型抗胶质母细胞瘤抑制剂

山东大学药学院李敏勇教授、中国人民解放军陆军军医大学李红丽教授与美国德州大学健康中心Leng Han及Texas A&M大学教授Yubin Zhou课题组合作在Cell子刊《Cell Chemical Biology》上发表题为” Discovery of small molecule inhibitors of the HSP90-calcineurin-NFAT pathway against glioblastoma”的论文，报道了一种结构新颖的HSP90-Calcineurin-NFAT信号通路抑制剂，用于多形性神经胶质母细胞瘤的治疗。

多形性性神经胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）属于IV级神经胶质瘤，约占神经胶质瘤的50%，恶性程度最高，极易浸润周围的正常脑组织而引发一系列进行性的脑部疾病，如颅内压升高、脑水肿、进行性头痛、恶心、呕吐、视力障碍、晕厥、局部或全身的癫痫发作、神经功能或认知障碍等，即使确诊后给予及时      的手术切除及放化疗治疗，病人的平均生存期仅为15-17个月。目前临床应用的抗GBM肿瘤一线药物为烷基化试剂替莫唑胺（TMZ），但长期应用容易产生耐药性且对复发性GBM疗效差，因此临床迫切需要作用于其他靶点的药物，与TMZ进行联合用药或者作为TMZ的替代药，进而改善患者生存期。

活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT）是一类重要的转录因子，首先在人T细胞中被发现，是T细胞活化、分化及相关细胞因子分泌的重要调节因子。近年来，越来越多的研究显示，NFAT在多种肿瘤细胞中过表达或超活化，包括神经胶质母细胞瘤细胞，NFAT信号通路功能失调使某些关键癌症相关基因表达上调，广泛促进癌细胞的增殖、代谢、转移、血管生成及肿瘤微环境形成等，促进肿瘤恶性表型的产生。因此，课题组基于GFP-NFAT核转位的高内涵筛选方法，从Specs数据库筛选出一系列活性化合物，其中对NFAT核转位抑制活性最好的化合物为1,2-二酮萘类化合物YZ01，进一步对其结构进行优化，得到活性最好的化合物YZ129，其NFAT核转位的抑制活性IC50值达到了纳摩级。随后，在多形性神经胶质母细胞瘤细胞及动物模型评价其抗肿瘤活性，结果显示YZ129能显著抑制U87细胞的增殖、迁移、运动能力，能引起细胞周期停滞在G2/M期，促进U87细胞的凋亡。YZ129能显著抑制皮下移植及原位神经胶质母细胞瘤的生长，组织HE及免疫染色发现经YZ129治疗后肿瘤细胞生长受到抑制且发生明显的凋亡。

NFAT的激活需要上游一系列信号转导分子的激活，包括钙离子通道的开放、钙调磷酸酶的激活、NFAT核内转运等。因此，进一步对YZ129具体作用的分子机制进行了研究，发现YZ129是通过直接抑制HSP90活性，引起钙调磷酸酶(calcineurin)的活性抑制，进而影响NFAT向核内转运。在以往的研究中，人们通常关注HSP90下游的HIF、AKT/mTOR、Ras-Raf-ERK 等信号通路在肿瘤发生与发展中的作用，而对calcineurin-NFAT通路关注较少，本研究对HSP90-calcineurin-NFAT通路在肿瘤发生与发展中的作用进行了系统性研究，NFAT的下游调节基因多与肿瘤的转移及侵袭有关，因此对于高侵袭性的多形性神经胶质母细胞瘤来说，HSP90-Calcineurin-NFAT信号通路抑制剂可以为其提供新的治疗策略。鉴于NFAT对T细胞活化、分化及相关细胞因子分泌具有重要的调节，因此HSP90在免疫调节方面的作用不可忽视。

在传统的药物研究中，可能只关注某一个靶点或一条通路，而事实上细胞信号通路是一个复杂的网络结构，经过药物处理后，细胞的很多通路可能都发生变化。因此，在本研究中，采用RNA-Seq及反向蛋白质列阵（RPPA）等 研究方法，研究了药物对细胞通路整体的影响，发现药物对细胞低氧、糖酵解及RTK/PI3K/AKT/mTOR 相关信号产生较强的抑制作用，药物处理后细胞表型的变化都能找到相应的分子基础。另外，RPPA蛋白组学研究发现细胞骨架蛋白Vimentin、糖酵解相关蛋白LDHA以及NDRG1等蛋白表达发生了显著下降，同时大部分表达下降的蛋白为HSP90的客户蛋白，从功能方面进一步验证了YZ129作用的靶点为HSP90。RNA-Seq及RPPA的结果同时发现有些癌基因表达上调，如FOSB, INHBA, EDN1, IRS2, KDM6B, TGM2等，这可能是引起耐药性的原因。药物处理前后，蛋白mRNA及蛋白水平的表达变化提供了较为全面的药效学信息，药物的进一步研发提供指导，本论文的研究为其他药物的研究提供一定的借鉴意义。

李敏勇教授课题组的博士研究生刘真真（周育斌教授课题组联合培养博士研究生）、中国人民解放军陆军军医大学李红丽教授、周育斌教授课题组博士研究生何涟、韩冷教授课题组向禹博士研究生是该文章的共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者计划项目、中国博后面上基金的支持。

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