eLife | 控制粘蛋白分泌改善结直肠癌化疗耐药

原创 图灵基因 图灵基因 

收录于话题#前沿分子生物学机制

根据发表在《eLife》上的一项新研究（“Reversing chemorefraction in colorectal cancer cells by controlling mucin secretion”），通常被用作结直肠癌一线治疗的药物会导致肿瘤细胞分泌过多粘蛋白。这些蛋白质改变粘液层，形成物理屏障，阻止药物达到预期目标。

西班牙的一个研究小组使用涉及基因操作和使用化学抑制剂的不同技术，能够通过实验调节癌细胞系和患者衍生的类器官中的粘蛋白分泌，为未来可能开发的治疗方法铺平道路，这些治疗方法可以与化疗一起用于针对耐药形式的结直肠癌。实验还揭示了该疾病预后的潜在新生物标志物。

研究人员对粘蛋白进行了研究，这是一种由眼睛、鼻子、气道和消化道（包括结肠）内层的特殊细胞分泌的重质糖衣蛋白质。平均而言，人类每天分泌多达一公升的粘蛋白粘蛋白具有凝胶形成特性，可与其他生物物质混合形成粘液，粘液是一种粘稠的液体，起到润滑剂的作用，可防止组织脱水，并形成保护细胞免受病原体和其他外部因素影响的屏障。

当肿瘤在结肠或直肠中发展时，就会发生结直肠癌。腺癌是最常见的结直肠癌类型，通常由构成组织粘液层的细胞生长。研究人员研究了粘蛋白的过度表达是否会为药物到达肿瘤细胞创造屏障。

联合使用氟尿嘧啶和伊立替康作为结直肠癌的一线治疗药物的实验表明，癌细胞对治疗的反应是分泌大量粘蛋白。

“15%的结直肠癌（CRC）细胞表现出粘蛋白高分泌表型，这被认为对免疫监测和化疗具有抵抗力。我们现在正式表明，结直肠癌细胞通过增加粘蛋白的分泌来构建化疗屏障。”研究人员写道。

“我们发现，低水平的KChIP3是粘蛋白分泌的负调节因子（Cantero-Recasens et al.，2018），是CRC患者在未治疗肿瘤亚组中复发的危险因素。我们的研究结果还表明，与对照细胞相比，KChIP3缺乏的细胞对化疗药物5-氟尿嘧啶加伊立替康（5-FU+iri.）的耐药性（以细胞活力和DNA损伤衡量）是对照细胞的四倍，KChIP3过度表达的细胞对化疗药物杀伤的敏感性是对照细胞的10倍。在钠/钙交换剂（NCX）阻滞剂对粘蛋白分泌的化学抑制作用下，也观察到了类似的肿瘤细胞死亡增加（Mitrovic et al., 2013）。

“最后，CRC患者衍生的类器官对5-FU+iri的敏感性在粘蛋白分泌抑制后增加了40倍。因此，减少粘蛋白分泌为控制粘液性结直肠癌细胞和其他粘液性肿瘤的化疗耐药性提供了一种手段。”

“我们惊讶地发现，化疗本身会触发粘蛋白分泌，可能会让患者陷入一个需要越来越高剂量的恶性循环。如果化疗与抑制粘蛋白分泌的治疗相结合，这种情况就可以停止。”巴塞罗那科学技术研究所基因组调控中心（CRG）细胞和发育生物学项目协调员、该研究的作者、ICREA研究教授Vivek Malhotra博士说。

研究人员研究了阻断粘蛋白分泌的不同方法，以使肿瘤细胞对药物更敏感。他们首先尝试对蛋白质KChIP3的水平进行基因操作，此前Malhotra的研究小组曾证明它可以调节粘蛋白的分泌。他们发现，与KChIP3水平正常的细胞相比，缺乏KChIP3的结直肠癌细胞的耐药性高出四倍。相比之下，KChIP3水平高于正常水平的细胞对化疗药物的敏感性是正常细胞的十倍。

德尔马医院医学研究所 (IMIM) 癌症和干细胞分子机制协调员、CIBER Cancer（CIBERONC）研究员、该研究的合著者Lluís Espinosa博士表示，“使用KChIP3作为治疗靶点的缺点是，它需要使用基因治疗，这项技术仍处于发展阶段，使用成本也很高。”

该研究的作者随后评估了KChIP3作为结直肠癌预后生物标志物的潜力。通过研究结直肠癌患者病情进展后的公开数据集，他们发现高水平的KChIP3表明无病生存期更长，即癌症初步治疗结束后患者存活时间更长，没有任何癌症迹象或症状。

Espinosa强调，必须开展进一步的工作，来开发KChIP3作为预后生物标志物的潜力。“在临床环境中寻找KChIP3的主要障碍之一是我们没有测量其水平所需的抗体。”他解释说，“要将这种生物标志物纳入常规实践中，首先需要更多的研究来开发测量它的方法。”

研究人员研究了其他方法来阻止粘蛋白的分泌，而无需借助基因操纵，例如使用化学抑制剂。Malhotra研究小组之前的研究表明，阻断钠和钙通道功能的抑制剂，即NCX阻断剂，也会抑制粘蛋白的分泌。

研究人员选择了一种名为SN-6的NCX受体阻滞剂进行实验，该阻滞剂之前曾被研究用于治疗心律失常。他们测试了来自患者的类器官中的SN-6，发现它使结直肠癌细胞对化疗药物的敏感性提高了40倍。

Gerard Cantero博士在CRG进行了这项工作，现在是Vall d'Hebron研究所（VHIR）的首席研究员，他表示，这些发现突显了一种潜在的新治疗策略。

“SN-6是一种高度特异性的抑制剂，这意味着与其他NCX阻滞剂相比，它不太可能产生副作用。”他说，“我们发现SN-6可特异性地抑制由化疗引发的粘蛋白的分泌。需要临床试验来证实我们的研究结果，但将SN-7与化疗相结合对于克服化疗的副作用非常有意义。”

尽管这项研究解决了结直肠癌细胞的问题，但该方法总体上可以使患有粘液癌或腺癌的患者受益。

“粘蛋白在身体的许多部位产生，而不仅仅是消化道。进一步的研究应该探索这些抑制剂是否会影响对涉及粘液层的其他类型的化疗耐药癌症的治疗。”Cantero指出。