Cell Rep Med︱石虎兵团队发现三阴性乳腺癌MEK靶向治疗的耐药机制

撰文︱王学焱

责编︱王思珍，方以一

编辑︱方以一

近年来，靶向治疗结合精准医学已成为TNBC临床治疗中最有前景的策略之一。靶向MEK的小分子抑制剂（MEKi）已被制药公司充分研究和开发，并在治疗黑色素瘤、非小细胞肺癌等多种癌症中表现出显著的疗效[1-3]。然而，由于肿瘤细胞对其快速产生的耐药性，致使TNBC患者无法从MEKi中获益[4-6]。

2022年9月12日，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室石虎兵教授课题组在Cell Reports Medicine上发表题为“PSMG2-controlled proteasome-autophagy balance mediates the tolerance for MEK-targeted therapy in triple-negative breast cancer”的研究，该研究基于全基因组 CRISPR/Cas9文库筛选，揭示了蛋白酶体组装伴侣2（PSMG2）通过控制蛋白酶体-自噬平衡介导PDPK1降解，以调控TNBC细胞对MEK抑制剂响应的机制，为优化TNBC的新型联合用药方案提供理论基础。

为了探究TNBC对MEKi的耐药机制，作者选择在对MEKi selumetinib（AZD6244）和trametinib无响应的TNBC细胞BT549中进行CRISPR/Cas9高通量筛选以筛选协同MEKi耐药的关键基因。通过在全基因组范围内的筛选和体外功能验证，发现抑制蛋白酶体组装伴侣2（PSMG2）促使TNBC细胞BT549和MB468对AZD6244敏感。抑制PSMG2与蛋白酶体抑制剂MG132均导致了泛素化蛋白积累。MG132协同AZD6244抑制了TNBC细胞的生长，而外源表达PSMG2则部分缓解该组合诱导的生长抑制。这些结果说明抑制PSMG2是抑制蛋白酶体增强TNBC对MEKi的敏感性。

为了深入了解PSMG2在MEKi耐药中的作用机制，作者借助生物信息学进行相关性分析，发现mTORC1通路与蛋白酶体高度正相关。进一步研究发现通过抑制PSMG2或MG132抑制蛋白酶体同时下调mTORC1通路上游PDPK1和p-AKT的蛋白水平。抑制PDPK1下调了p-AKT，外源表达PDPK1则部分恢复由抑制PSMG2而下调的p-AKT。这些结果说明抑制蛋白酶体通过下调PDPK1抑制下游p-AKT。体外功能试验证明抑制PDPK1能够增强AZD6244诱导的生长抑制，而外源性表达PDPK1则能够部分逆转由PSMG2和MEK联合抑制诱导的生长抑制。这些结果说明抑制PSMG2通过损害蛋白酶体下调PDPK1以增强MEKi诱导的细胞生长抑制，PDPK1则通过抑制下游AKT通路发挥作用（图1）。

图1 抑制PSMG2下调PDPK1/AKT信号通路

（图源：Wang XY, et al., Cell Rep Med, 2022）

泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-proteasome System, UPS)是人体细胞内重要的蛋白降解途径之一。既往研究表明抑制蛋白酶体会导致由UPS介导的蛋白质降解受阻而积累[7-9]，这与本研究中抑制PSMG2或MG132损害蛋白酶体导致PDPK1的减少相反，说明PDPK1不是通过UPS途径降解。为了进一步阐明PSMG2与PDPK1之间的调控机制，作者通过qPCR发现抑制PSMG2不影响PDPK1的转录水平（mRNA）和翻译水平（核糖体结合mRNA），即抑制蛋白酶体不影响PDPK1的蛋白合成。自噬-溶酶体途径和UPS是真核细胞中两条主要的蛋白质降解途径[10,11]，作者发现抑制PSMG2通过抑制蛋白酶激活了自噬，自噬诱导剂LiCl和雷帕霉素促进了PDPK1降解，并增强了AZD6244诱导的细胞生长抑制。自噬抑制剂氯喹则部分缓解了PDPK1的降解并逆转了由蛋白酶体和MEK联合抑制介导的细胞生长抑制。这些结果说明抑制PSMG2和AZD6244的协同抑制效应是由自噬介导的PDPK1降解驱动。联合抑制MEK和蛋白酶体显著抑制了TNBC异种移植小鼠模型中的肿瘤生长

（图2&3）。

图2 PDPK1与溶酶体膜蛋白LAMP1共定位

（图源：Wang XY, et al., Cell Rep Med, 2022）

图3 AZD6244 (10mg/kg) + MG132 (2mg/kg)联合用药，肿瘤体积体重均减小。

（图源：Wang XY, et al., Cell Rep Med, 2022）

图4 机制图解

（图源：Wang XY, et al., Cell Rep Med, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究从MEKi靶向耐药的临床问题出发，通过建立的CRISPR/Cas9高通量筛选模型，在全基因组范围内筛选出MEKi的耐药靶点PSMG2，并详细阐述了其调控TNBC细胞对MEKi响应的作用机理，即抑制PSMG2通过损害蛋白酶体，激活细胞内的自噬（图4）。与其在化学抗性中的功能不同，自噬通过介导PDPK1的降解，物理性地中断下游AKT通路。联合靶向MEK和蛋白酶体使MAPK通路和AKT通路同时被抑制，从而抑制TNBC细胞的体内外增殖（图4）。该研究揭示了对MEKi耐药性的重要机制见解，提供了MEKi的协同靶点，为后续优化TNBC的新型联合用药方案奠定理论基础。但本研究中自噬激活的详细分子机制和PDPK1降解的具体分子机制，仍需要更多的工作去研究。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100741

四川大学华西医院王学焱博士为该文章的第一作者，余静博士、刘小伟博士为共同第一作者，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室石虎兵教授为通讯作者。

第一作者王学焱（左一），通讯作者石虎兵（右一）

（照片提供自：四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室）

通讯作者简介（上下滑动阅读） 

石虎兵，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室教授，博士生导师，国家“十三五”重点研发计划“精准医学研究”项目负责人，国家高层次青年人才。主要通过多维组学技术，从事肿瘤MAPK通路分子靶向和PD-1-PD-L1免疫检测点抑制剂的精准个体化治疗机理研究。研究期间共发表学术论文50余篇，影响因子超过1000，被引用9000余次，以第一作者或通讯作者（含共同）身份在Nature、Cell、Cancer Discovery（3篇）、Cancer Cell、Signal Transduction and Targeted Therapy、Nature Biomedical Engineering、Nature Communications、Blood（封面文章）等著名期刊发表论文20余篇。本实验室欢迎有意攻读硕士研究生、直博生、推荐免试博士研究生的优秀学子加入。申请者请将详细的个人简历，发送至[e-mail]，来信请在标题中注明“申请研究生”。具体信息详见：http://shilab.cn/

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参考文献（上下滑动阅读） 

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本文完