南昌大学周凡团队：改善胰腺癌治疗效果的新策略
9月6日，南昌大学周凡研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“Identification of STAM-binding protein as a target for the treatment of gemcitabine resistance pancreatic cancer in a nutrient-poor microenvironment”，本研究利用生物信息学工具分析了临床组织样本数据库，发现在PC组织中STAMBP脱乙酰酶的表达显著上调。功能实验表明，STAMBP敲低显著增强PC细胞对GEM的敏感性。多组学分析表明，STAMBP在体外和体内均可增强PC细胞的有氧糖酵解并抑制线粒体呼吸，从而增强对GEM的耐药。STAMBP敲低降低了几种癌症中PDK1的水平，PDK1是有氧糖酵解过程的关键调节因子。机制上，STAMBP通过直接与E2F1结合并抑制其降解和泛素化，促进PDK1-介导的瓦博格效应和化疗耐药。通过三维蛋白质结构分析和药物筛选的高通量化合物库筛选，研究人员发现FDA批准的药物恩曲替尼是GEM的强效敏感化剂和STAMBP抑制剂，在患者来源异种移植(PDX)模型中增强了GEM的抗肿瘤作用。总的来说，本研究通过STAMBP-E2F1-PDK1轴建立了一种新的机制，该机制使PC细胞在营养匮乏的肿瘤微环境中变得对化疗具有耐药。
背景知识
胰腺癌(PC)是一种高度恶性的实体肿瘤，预后极差，5年生存率< 10%。到2030年，PC将成为癌症相关死亡的第二大常见原因。根治性手术是目前PC有效的治疗方法。但术后中位无进展生存时间不超过2年，5年生存率不超过40%，远低于其他消化道肿瘤。化疗是转移性或局部晚期PC初始治疗的首选方案。但PC易发生获得性耐药，术后复发率仍为95%。虽然对胰腺癌化疗耐药机制的认识取得了一定的进展，但高的化疗耐药率仍然是限制其疗效的重要因素。因此，不断探讨胰腺癌获得性化疗耐药的机制，寻找新的治疗靶点和耐药方案，对改善胰腺癌患者的预后具有重要意义。
有氧糖酵解是肿瘤细胞在氧充足条件下获取能量的主要途径。虽然与线粒体氧化磷酸化相比，有氧糖酵解是一种相对低效的获取能量的方法，但有氧糖酵解及其分支可增强生物合成，为肿瘤细胞快速增殖提供必要的生物原料，并促进肿瘤进展。多项研究表明，有氧糖酵解速率与肿瘤进展和耐药相关。研究表明，糖酵解和磷酸戊糖途径可调节肿瘤细胞的耐药性。3-磷酸依赖性蛋白激酶1 (3-phosphate-dependent protein kinase 1, PDK1)是AGC激酶家族成员之一，由位于16p13.3的PDPK1基因编码。PDK1被认为是调节葡萄糖代谢中丙酮酸命运的“开关”。PDK1通过使丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase, PDH) E1亚基的Ser232位点磷酸化，导致其失活，从而在肿瘤细胞中发挥有氧糖酵解的关键调节因子。失活的PDH不能促进丙酮酸盐转化为乙酰辅酶A，从而抑制丙酮酸盐进入三羧酸(TCA)循环。PDK1参与肿瘤细胞的增殖、转移、应激反应、凋亡、DNA损伤修复、化疗耐药等生理过程。近期的研究表明，PDK1介导的有氧糖酵解在多种恶性肿瘤的化疗耐药中发挥重要作用，包括急性髓系白血病、乳腺癌、胰腺癌、肝细胞癌和前列腺癌。然而，PDK1在胰腺癌细胞代谢转化中的作用以及PDK1导致胰腺癌细胞化疗耐药的具体机制尚不清楚。
抑制STAMBP可增加胰腺癌对GEM的体内外化疗敏感性
为了解STAMBP与PC化疗耐药的临床相关性，研究人员将TCGA队列中接受吉西他滨治疗的患者按中位值分为高STAMBP表达组和低STAMBP表达组。尽管STAMBP低表达患者对吉西他滨的反应性较好，但近80.6%的STAMBP高表达患者在吉西他滨治疗后出现疾病进展。接下来，研究人员研究了暴露于不同浓度GEM的PC细胞的存活率，并得出相应的IC50值。有趣的是，研究人员发现STAMBP高表达的PC细胞株对GEM更耐药，并且在GEM处理后PC细胞中STAMBP的蛋白和mRNA表达增加。在PC细胞中转染shSTAMBP质粒，通过蛋白质免疫印迹实验和qRT-PCR验证shSTAMBP质粒降低STAMBP表达的有效性。蛋白质印迹分析也证实，改变STAMBP不影响Zn+依赖的JAMM去泛素酶家族中的其他蛋白。随后，将shSTAMBP-PC细胞暴露于不同浓度的GEM中。细胞活力实验中，研究人员发现抑制STAMBP的表达增加了PC细胞的敏感性。相反，增强STAMBP表达可降低PC细胞对GEM的敏感性。研究人员采用流式细胞术对结果进行验证。凋亡实验提示沉默STAMBP表达可促进GEM对PC细胞的凋亡作用。相反，STAMBP过表达减弱了这些作用。接下来，研究人员给裸鼠注射稳定敲低的STAMBP-PC细胞，并定期腹腔注射GEM。35 天后，与shNC+GEM组相比，shSTAMBP+GEM组裸鼠肿瘤体积明显减小。与shNC+GEM组比较，shSTAMBP+GEM组裸鼠生存期延长。免疫组织化学法检测肿瘤组织中Ki67的表达，发现shSTAMBP+GEM组裸鼠肿瘤组织中Ki67的表达明显降低。基于这些结果，研究人员证实了在体内和体外实验中，STAMBP敲低均增加了PC细胞对GEM的化疗敏感性。
STAMBP的高表达导致胰腺癌对吉西他滨耐药
研究小结
总之，研究人员首次证明STAMBP在PC耐药组织中表达增加，并且与PC患者的预后相关。研究人员进一步发现STAMBP通过增加pdk1介导的有氧糖酵解导致胰腺癌的化疗耐药。研究结果还表明，STAMBP通过直接结合E2F1并抑制其降解和泛素化来调节E2F1，从而促进pdk1介导的瓦博格效应和化疗耐药。更重要的是，恩曲替尼靶向STAMBP可显著增强胰腺癌细胞的化疗敏感性。基于这些发现，STAMBP可以通过增强E2F1/PDK1介导的有氧糖酵解来对抗胰腺癌的化疗耐药性。因此，靶向STAMBP/E2F1/PDK1轴可能是一种有前景的PC治疗策略。
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