歲月不饒人，也沒(méi)饒了癌細(xì)胞。即使強(qiáng)如癌細(xì)胞也免不了會(huì)衰老，然而細(xì)胞衰老對(duì)腫瘤發(fā)展的影響卻表現(xiàn)出兩面性。
一方面，細(xì)胞衰老持續(xù)性地阻礙了細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制腫瘤生長(zhǎng)。另一方面，衰老細(xì)胞可以引起慢性炎癥、免疫抑制并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)腫瘤免疫逃逸以及轉(zhuǎn)移[1,2,3]。
因此，雖然腫瘤細(xì)胞發(fā)生衰老代表著治療的初步理想結(jié)果，但衰老細(xì)胞的長(zhǎng)期存在可能是有害的。這提示我們或許可以通過(guò)化療等手段誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的衰老，隨后通過(guò)藥物清除衰老細(xì)胞避免其長(zhǎng)期存在，給予腫瘤雙重打擊[4]。
Senolytics是一類(lèi)可以清除衰老細(xì)胞的藥物，或許可以應(yīng)用于上述的治療策略。但是目前的局限之處在于我們?nèi)鄙僖恍┨禺愋葬槍?duì)衰老腫瘤細(xì)胞的、低毒的Senolytic。
近期，來(lái)自荷蘭癌癥研究所的René Bernards/王力勤團(tuán)隊(duì)和上海市腫瘤研究所覃文新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《自然·癌癥》上發(fā)表研究成果[5]。
他們發(fā)現(xiàn)衰老的腫瘤細(xì)胞會(huì)上調(diào)cFLIP表達(dá)以阻止死亡受體5（DR5）介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。而抑制溴結(jié)構(gòu)域包含蛋白2（BRD2）可以減少cFLIP，使衰老的腫瘤細(xì)胞對(duì)DR5介導(dǎo)的凋亡更加敏感，因此聯(lián)用BRD2抑制劑與DR5激動(dòng)性抗體可以殺死多種衰老的腫瘤細(xì)胞。
在動(dòng)物模型中，“細(xì)胞衰老誘導(dǎo)劑+BRD2抑制劑+DR5激動(dòng)性抗體”組合可以達(dá)到更好的抗腫瘤效果。
論文首頁(yè)截圖
為了尋找衰老腫瘤細(xì)胞的阿喀琉斯之踵，研究團(tuán)隊(duì)使用了全基因組CRISPR-Cas9敲除篩選體系，以尋找那些敲除后能夠顯著促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞死亡的基因。
他們發(fā)現(xiàn)，在衰老誘導(dǎo)劑（極光激酶A抑制劑Alisertib、PLK4抑制劑CFI-400945和拓?fù)洚悩?gòu)酶II抑制劑Etoposide）處理后的A549細(xì)胞中敲除CFLAR（編碼cFLIP）可以顯著促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞的死亡。
接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)cFLIP敲除細(xì)胞系驗(yàn)證了上述CRISPR-Cas9篩選的結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)敲除cFLIP是通過(guò)增加細(xì)胞凋亡的方式促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞死亡的。
敲除cFLIP促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞發(fā)生caspase3/7依賴(lài)的細(xì)胞凋亡
為了探究為什么敲除cFLIP之后可以促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞的凋亡，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)經(jīng)過(guò)Alisertib處理的A549細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及分析。
他們發(fā)現(xiàn)，衰老的腫瘤細(xì)胞中NF-κB信號(hào)顯著增強(qiáng)，而cFLIP正是NF-κB的下游基因。Q-PCR結(jié)果表明，衰老的腫瘤細(xì)胞中cFLIP、死亡受體DR5及其配體TRAIL等多種NF-κB下游基因mRNA顯著增加。這一現(xiàn)象在多種腫瘤細(xì)胞中普遍存在。
由于cFLIP具有抑制DR5介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的作用[6]，研究團(tuán)隊(duì)猜想，NF-κB活性在衰老細(xì)胞中上調(diào)，這導(dǎo)致DR5及其配體TRAIL的表達(dá)增加，從而引發(fā)衰老細(xì)胞凋亡。然而，隨著cFLIP的增加，衰老細(xì)胞免于凋亡。
衰老腫瘤細(xì)胞中NF-κB活性增強(qiáng)，cFLIP、DR5和TRAIL表達(dá)增加
既然衰老的腫瘤細(xì)胞會(huì)上調(diào)表達(dá)DR5，那么使用TRAIL處理是否可以促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞的死亡呢？
研究團(tuán)隊(duì)使用重組三聚體TRAIL蛋白處理衰老的腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這可以顯著地促進(jìn)衰老腫瘤細(xì)胞的凋亡，并且這種作用依賴(lài)于DR5。
由于TRAIL的生物利用率很低，并且會(huì)被誘餌受體結(jié)合，研究團(tuán)隊(duì)嘗試使用DR5的激動(dòng)性抗體conatumumab處理衰老腫瘤細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)，conatumumab通過(guò)引起細(xì)胞凋亡選擇性殺死衰老腫瘤細(xì)胞。
TRAIL以及DR5激動(dòng)性抗體可以選擇性清除衰老的腫瘤細(xì)胞
為了探究conatumumab能否應(yīng)用在“誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞衰老—清除衰老細(xì)胞”抗腫瘤策略中，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了肝細(xì)胞癌患者來(lái)源的異種移植 (PDX) 模型，并給予小鼠Alisertib、Barasertib（兩種細(xì)胞衰老誘導(dǎo)劑）以及conatumumab單藥治療或者組合治療。
他們發(fā)現(xiàn)，單用時(shí)僅Alisertib有一定療效，但是將conatumumab與Alisertib或Barasertib聯(lián)合使用則可以顯著改善治療效果。
腫瘤組織樣本檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Alisertib治療可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞衰老，而在聯(lián)合治療組中，腫瘤內(nèi)衰老細(xì)胞的比例顯著降低。這表明聯(lián)合治療清除了衰老的腫瘤細(xì)胞并顯著改善了抗腫瘤治療效果。
將DR5激動(dòng)性抗體與衰老誘導(dǎo)劑聯(lián)用顯著增強(qiáng)抗腫瘤治療效果
由于幾種DR5激動(dòng)性抗體在臨床上顯示出較多的毒副作用[7]，因此研究團(tuán)隊(duì)希望繼續(xù)改進(jìn)治療策略為了進(jìn)一步降低DR5的抗體用量。
為此，研究團(tuán)隊(duì)再次進(jìn)行了CRISPR/Cas9篩選，以尋找敲除后可使PC9肺癌細(xì)胞對(duì)DR5激動(dòng)性抗體治療敏感的基因。
他們發(fā)現(xiàn)，敲除BRD2可以使腫瘤細(xì)胞對(duì)conatumumab處理更加敏感（這里用的并不是衰老腫瘤細(xì)胞，而是未經(jīng)衰老誘導(dǎo)劑處理的細(xì)胞）。隨后他們使用小分子抑制劑NEO2734證實(shí)了篩選結(jié)果。
重要的是，使用能夠殺死腫瘤細(xì)胞的相同藥物濃度的conatumumab和NEO2734并不會(huì)殺死人類(lèi)原代視網(wǎng)膜細(xì)胞（Rep1）和成纖維細(xì)胞（BJ），表明這種聯(lián)合用藥策略能夠顯著降低毒副作用。
不過(guò)，為何抑制BRD2可以增加腫瘤細(xì)胞對(duì)DR5激動(dòng)性抗體的敏感性呢？
為了探究這個(gè)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)NEO2734處理的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析。他們發(fā)現(xiàn)，NEO2734處理能夠顯著降低cFLIP的表達(dá)。這與之前在衰老細(xì)胞中進(jìn)行的CRISPR篩選結(jié)果一致，所以研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了BRD2抑制劑與DR5激動(dòng)性抗體聯(lián)合處理是否能夠有效清除衰老腫瘤細(xì)胞。
結(jié)果顯示，低劑量的BRD2抑制劑與DR5激動(dòng)性抗體處理優(yōu)先清除了衰老的腫瘤細(xì)胞。
抑制BRD2降低cFLIP的表達(dá)并增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)DR5激動(dòng)性抗體的敏感性；BRD2抑制劑+DR5激動(dòng)性抗體可以有效并優(yōu)先清除衰老腫瘤細(xì)胞
最后，研究團(tuán)隊(duì)在小鼠體內(nèi)探究了“細(xì)胞衰老誘導(dǎo)劑+BRD2抑制劑+DR5激動(dòng)性抗體”組合的抗腫瘤效果。結(jié)果顯示，單藥治療有一定的抑制腫瘤生長(zhǎng)效果，但是三藥聯(lián)用極大地改善了治療效果。
“細(xì)胞衰老誘導(dǎo)劑+BRD2抑制劑+DR5激動(dòng)性抗體”藥物組合能夠有效抑制腫瘤生長(zhǎng)
這項(xiàng)研究成果顯示，衰老腫瘤細(xì)胞中死亡受體DR5及其配體TRAIL上調(diào)，說(shuō)明衰老腫瘤細(xì)胞已經(jīng)為死亡做好了準(zhǔn)備，但是cFLIP抑制了腫瘤細(xì)胞的凋亡。抑制BRD2，可以降低腫瘤細(xì)胞內(nèi)cFLIP的表達(dá)，使腫瘤細(xì)胞對(duì)DR5介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡更加敏感。因此，將細(xì)胞衰老誘導(dǎo)劑、BRD2抑制劑以及DR5激動(dòng)劑聯(lián)用可以十分有效地清除腫瘤細(xì)胞。
此外，這項(xiàng)研究成果也表明，腫瘤細(xì)胞內(nèi)NF-κB活性增加可能代表著其為死亡做好了準(zhǔn)備（DR5以及TRAIL上調(diào)），只是cFLIP阻礙了其死亡。因此，抑制BRD2或許對(duì)一些NF-κB 驅(qū)動(dòng)的腫瘤具有治療作用。
參考文獻(xiàn)：
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3.Faget, D. V., Ren, Q. & Stewart, S. A. Unmasking senescence: context-dependent efects of SASP in cancer. Nat. Rev. Cancer 19, 439–453 (2019)
4.Wang L, Lankhorst L, Bernards R. Exploiting senescence for the treatment of cancer. Nat Rev Cancer. 2022;22(6):340-355. doi:10.1038/s41568-022-00450-9
5.Wang, L., Jin, H., Jochems, F. et al. cFLIP suppression and DR5 activation sensitize senescent cancer cells to senolysis. Nat Cancer 3, 1284–1299 (2022). https://doi.org/10.1038/s43018-022-00462-2
6.Shirley S, Micheau O. Targeting c-FLIP in cancer. Cancer Lett. 2013;332(2):141-150. doi:10.1016/j.canlet.2010.10.009
7. Finnberg, N. K. et al Agonists of the TRAIL death receptor DR5 sensitize intestinal stem cells to chemotherapy-induced cell death and trigger gastrointestinal toxicity. Cancer Res. 76, 700–712 (2016).
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