专家点评Nature | 覃文新团队与René Bernards实验室合作开发肝癌精准治疗新策略

点评 | 康铁邦（中山大学）

责编 | 兮

肝癌是一种多基因参与、多因素介导、病理机制复杂的恶性肿瘤。根据最新的肝癌流行病学统计数据显示，全球每年新增病例850000例，死亡病例800000例。肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是原发性肝癌的主要类型，约占肝癌患者85%-90%。对于早期肝癌，手术切除和肝移植仍是最为有效的治疗手段。然而，由于肝癌早期诊治困难，病情进展快、预后较差，大部分患者确诊时已失去了手术时机。

在过去十年内，随着基因组测序技术的高速发展和广泛应用，人们对肝癌基因组特性有了较为深入的了解。许多信号通路中相关基因的突变与肝癌发生发展密切相关，例如TERT启动子突变、细胞周期调控分子（TP53，CDKN2A和RB1）、WNT信号通路（CTNNB1和AXIN1）、表观遗传调控分子（ARID1A和ARID2）等。然而与肺癌常见的EGFR突变及黑色素瘤常见的BRAF突变不同，肝癌的主要突变类型并不能直接作为有效的药物靶点，无成药性（undrugable）。在临床，非特异性的多靶点药物Sorafenib和Lenvatinib是中晚期肝癌患者的标准疗法，然而其临床疗效十分有限。

2019年10月3日，Nature在线发表了上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所覃文新团队与荷兰癌症研究所René Bernards实验室的合作研究成果Inducing and exploiting vulnerabilities for the treatment of liver cancer（诱导和利用肿瘤细胞弱点治疗肝癌）。该研究通过CRISPR-Cas9基因敲除技术结合高通量化合物筛选，提出先利用肿瘤细胞突变特异诱导肝癌细胞发生衰老、进而清除衰老肿瘤细胞而对正常生长细胞无影响的“One-two punch（组合拳式或分步式）”肝癌精准治疗新策略。

长期以来，针对肿瘤细胞增殖特点研发的抗肿瘤增殖化疗药物如氟尿嘧啶、铂类、紫杉醇等，在杀死癌细胞的同时也杀死人体内增殖更新的正常细胞如造血系统细胞、小肠上皮细胞、毛发上皮细胞等，“杀敌一千，自损八百”，毒副作用严重，仅能非常有限地延长肿瘤患者的生存期。最新的这项研究中，覃文新团队和René Bernards实验室利用肝癌细胞的自身特点（如TP53基因突变），首先特异地将肝癌细胞诱导进入某种特定状态（如细胞衰老），该状态下的肝癌细胞存在获得性弱点（acquired vulnerability），再根据该弱点进行药物筛选，并将此策略称为“One-two punch（组合拳式或分步式）”肝癌治疗模式。其“first punch”类似拳击中组合拳的第一招“虚招”，即利用肿瘤细胞存在的特异突变，将其特异地诱导到某种特定状态如细胞衰老状态，使肿瘤细胞露出“破绽”，而对人体内其它增殖的正常细胞没有影响或影响较小；然后接下来的“second punch”类似拳击中组合拳的第二招“实招”，精准地将衰老的肿瘤细胞清除掉。

本研究中作者特异性地诱导肝癌细胞进入细胞衰老这一特定状态，主要基于以下考虑：1）衰老诱导本身可以抑制肿瘤细胞增殖，发挥抗肿瘤作用；2）细胞衰老可作为一个相对稳定的特定中间状态，有特异的标志物和细胞形态学改变，便于检测；3）衰老细胞在染色质结构、基因表达谱和代谢谱等多方面均与非衰老细胞具有显著差异，这些差异导致衰老细胞具有潜在的弱点。作者运用基于激酶组学（包括针对约500个不同激酶的约6000个gRNAs）的CRISPR-Cas9基因敲除技术探索可以影响肝癌细胞增殖和存活的潜在靶点，再通过小规模化合物库筛选特异诱导肝癌细胞衰老而对正常细胞无明显作用的化合物，首次发现CDC7（cell division cycle 7 kinase）抑制剂能特异地诱导TP53基因突变肝癌细胞衰老，而对TP53基因野生型肝癌细胞和正常细胞无衰老诱导作用。在肺癌和结肠癌细胞中，作者也观察到了类似实验结果。

在第一步成功诱导肝癌细胞特异性发生衰老的基础上（first punch），第二步通过高通量化合物库筛选特异促进衰老细胞死亡的化合物（second punch），发现舍曲林（sertraline，目前临床使用该药物治疗抑郁症）可以特异地促进衰老肝癌细胞死亡。分子机制研究发现sertraline可通过下调mTOR信号通路促进CDC7抑制剂诱导的衰老肝癌细胞凋亡。mTOR信号通路抑制剂亦能取得与sertraline类似的效果。TP53突变肝癌细胞在CDC7抑制剂诱导发生衰老后，其受体酪氨酸激酶-mTOR信号通路负反馈受损是导致其对mTOR信号通路抑制剂异常敏感的关键因素。

最后，作者在多种肝癌动物模型中证实，联合CDC7抑制剂和mTOR抑制剂能显著抑制肿瘤进展，其作用显著优于中晚期肝癌患者的标准疗法Sorafenib。该研究创新性地提出先特异诱导TP53基因突变的肿瘤细胞衰老，再特异清除衰老肿瘤细胞的“One-two punch”分步式肝癌精准治疗模式，为肝癌精准治疗提供了新思路。

据悉，René Bernards教授、Leila Akkari助理教授和覃文新研究员为文章共同通讯作者，上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所王存博士、金浩杰博士与荷兰癌症研究所Serena Vegna博士、Bente Benedict博士为共同第一作者，仁济医院上海市肿瘤研究所为第一单位。

“分步式”肝癌精准治疗策略

专家点评

康铁邦（中山大学肿瘤防治中心教授、实验研究部副主任）

肝癌是恶性程度高，早期诊治困难，病情进展迅速，缺乏有效分子靶向药物，因此生存预后极差。长期以来，Sorafenib（索拉菲尼）一直是进展期肝癌患者一线药物，2018年FDA批准Lenvatinib（乐伐替尼）用于一线治疗不可切除的肝细胞癌。Sorafenib和Lenvatinib均为多靶点小分子药物，可抑制肿瘤细胞信号传导及血管生成，但其临床效果十分有限。

近年来，针对某些肿瘤缺乏有效成药靶点的问题，研究人员开发出一种“组合拳，one–two punch”的新型治疗策略，该策略首先用第一种药物诱导肿瘤细胞进入某种特定状态，但并不杀死肿瘤细胞，而是赋予其对第二种药物的敏感性。然后再使用第二种药物进行治疗。该策略有两个重要优势：1.人为产生新的肿瘤治疗靶点；2.提升肿瘤细胞靶向性，减轻对正常细胞毒副作用。这一组合拳策略为临床肿瘤治疗提供了新的理论基础以及潜在用药的组合方案。

近日，上海交通大学医学院覃文新研究员，联合荷兰癌症研究所René Bernards教授、Leila Akkari助理教授，在Nature杂志发表题为“Inducing and exploiting vulnerabilities for the treatment of liver cancer”的研究论文，利用“组合拳”治疗的理论基础，提出了靶向CDC7诱导衰老与mTOR抑制剂联合使用，从而特异性清除衰老肿瘤细胞的肝癌治疗新策略。该研究中，先使用CRISPR-Cas9激酶组学文库筛选到肝癌增殖依赖基因，然后利用小规模化合物抑制剂鉴定到CDC7抑制剂XL413能特异诱导TP53突变型肝癌细胞发生衰老。再通过高通量化合物筛选，发现衰老的肝癌细胞获得了对mTOR抑制剂的敏感性。值得注意的是，单独使用mTOR抑制剂会导致多种RTK的负反馈激活，极大的限制了其临床应用。而在本研究中，CDC7抑制剂XL413可限制mTOR抑制剂的负反馈激活RTK，拓展了mTOR抑制剂的应用范围。该联用策略将有可能为肝癌治疗提供全新的方案。同时，该工作提供了一个肿瘤治疗“组合拳”的研究范式，运用CRISPR-Cas9功能基因组学和小分子化合物筛选的策略，探索新的肿瘤治疗多药组合方案，对基础研究及临床治疗具有重要借鉴意义。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1607-3

制版人：珂