急性髓性白血病 (AML) 是一類高致死率的腫瘤，患者的5年生存期僅僅只有27%。目前，標準的治療方案為：阿糖胞苷與蒽環(huán)類聯(lián)用誘導緩解，隨后利用化療鞏固或者骨髓移植。然而，盡管60%-70%患者在接受誘導治療之后能得到完全緩解，但是絕大部分在3年之內(nèi)都會出現(xiàn)復發(fā)的現(xiàn)象，究其原因則是因為對化療形成抵抗能力的白血病干細胞 (LSCs, leukemic stem cells) 的過度增殖。因此，針對LSCs代謝特征找到有效的治療策略對于AML患者來說刻不容緩。
事實上，LSCs與正常細胞相比，其生物學特性大抵相同。比如說，最先定義的CD34+/CD38-LSC細胞表型對于普通的造血干細胞 (HSCs, hematopoietic stem cell) 也同樣適用。因此，針對 LSCs的特異性清除存在相當大的難度。然而，令人振奮的是，近些年的研究表明HSCs 和LSCs 之間能量代謝存在很大的差異：HSCs主要依賴無氧糖酵解 (anaerobic glycolysis) 供能，而LSCs則很大程度上依賴線粒體的氧化磷酸化 (OXPHOS) 產(chǎn)能【1,2】。那么基于這一發(fā)現(xiàn)，我們能否找到一個特異性清除AML患者中LSCs的治療方案呢？
2019年7月8日，來自加拿大蒙特爾大學的 Guy Sauvageau 教授研究團隊在Cancer Cell上發(fā)表了題為 Mubritinib Targets the Electron Transport Chain Complex I and Reveals the Landscape of OXPHOS Dependency in Acute Myeloid Leukemia的研究，他們報道一種已知的ERBB2抑制劑——木利替尼（Mubritinib）【3】，對于化療抵抗的急性髓性白血病具有很好抑制效果，并且闡明了其中的分子機制，揭示了這一傳統(tǒng)的小分子抑制劑新的功能。
作者首先分析了263例AML患者病人樣本的臨床數(shù)據(jù)（包括化療方案，生存時間等）進行分析，然后選取了14例在接受治療之后效果好和23例效果差的AML病人樣本進行體外培養(yǎng)。通過比較60種酪氨酸激酶抑制劑對于這些原代培養(yǎng)AMLs細胞的GI50(抑制細胞增殖50%的濃度)，作者驚奇地發(fā)現(xiàn)ERBB2抑制劑--木利替尼，可以高效且選擇性地抑制治療效果差的AMLs細胞的增殖。為了證實這一發(fā)現(xiàn)，作者將樣本量擴大至200例。結(jié)果同樣顯示，治療效果差的AMLs患者來源的原代細胞相比較治療效果好的AMLs對于木利替尼響應(yīng)更加敏感，而作為對照的造血干細胞則完全不受影響。此外，作者發(fā)現(xiàn)給接種MLL-AF9細胞 (一種預(yù)后很差A(yù)MLs來源的腫瘤細胞) 的小鼠口服木利替尼可以非常有效地抑制腫瘤細胞在體內(nèi)的骨轉(zhuǎn)移和脾臟轉(zhuǎn)移，并且延長小鼠的生存時間。這些結(jié)果都說明，木利替尼在可以高效且特異性地殺傷腫瘤預(yù)后差的AMLs細胞。
那么，木利替尼殺傷AMLs細胞的分子機制是什么呢？為了搞清楚這個問題，作者首先選用了ERBB2另外一個抑制劑——拉帕替尼去處理AMLs細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有響應(yīng)，因此作者排除了木利替尼是通過ERBB2來發(fā)揮功能。緊接著，通過對木利替尼進行探針標記，作者發(fā)現(xiàn)木利替尼在加入到細胞之后主要定位于線粒體中，而不是定位于酪氨酸激酶受體ERBB2所在的細胞膜上。進一步，LC-MS結(jié)果表明，TCA循環(huán)中的代謝物在木利替尼處理之后顯著下降，這提示，線粒體的呼吸作用可能被損壞。并且這一結(jié)論通過檢測ADP/ATP和AMP/ATP比值以及線粒體的呼吸作用得到了驗證。緊接著，作者通過深入地探究發(fā)現(xiàn)：木利替尼可以抑制線粒體的復合體I(NADPH脫氫酶)，并且，在細胞內(nèi)回補泛醌 (ubiquinone) 或者一種釀酒酵母表達的且對魚藤酮不敏感的NADPH脫氫酶—NDl1可以有效逆轉(zhuǎn)木利替尼的效果。通過這些實驗，作者證明了木利替尼是通過抑制AMLs細胞的電子呼吸傳遞鏈來發(fā)揮功能，并且找到了其具體的作用位點。
接下來，作者想探究這樣一個問題：為什么有的AMLs細胞對于ETC復合體I活性的依賴程度高，從而對木利替尼響應(yīng)很好，有的卻沒有響應(yīng)呢？究竟是哪些特定細胞遺傳學/分子風險因素導致AMLs對木利替尼響應(yīng)的不同？如果能回答這個問題，無疑能幫助我們根據(jù)不同類型AMLs采取針對性的治療措施。因此，作者通過一系列的實驗總結(jié)出了不同類型的AMLs對于ETC復合體I依賴程度。見下圖。
最后，作者選取了兩例攜帶不同突變的AMLs病人腫瘤樣本并借用人源腫瘤異種移植模型 (PDX) 進一步證實了上圖中所總結(jié)的發(fā)現(xiàn)。
綜上，Guy Sauvageau 教授發(fā)現(xiàn)了木利替尼這一為人熟知的ERBB2酪氨酸激酶受體抑制劑可以用于治療急性髓性白血病的新功能。更為重要的是，他們的工作揭示了不同細胞遺傳學以及分子風險因素AML的代謝特征，這將為今后AML的靶向治療提供一個很好的指導作用。最后值得一提的是，木利替尼已經(jīng)完成了針對ERBB2+實體瘤的一期臨床試驗，未來很有希望開發(fā)成為針對AML的新藥。
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https://doi.org/10.1016/j.ccell.2019.06.003
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參考文獻
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3. Nagasawa, J.et al. Novel HER2 selective tyrosine kinase inhibitor, TAK-165, inhibits bladder, kidney and androgen-independent prostate cancer in vitro and in vivo. Int.J.Urol. 13,587–592.(2006)
