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历史性突破,K-Ras突变引发的癌症不再“无药可治”

 人老颠东 2019-03-20

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在Ras基因家族中,与人类癌症相关的有三种:H-Ras、N-Ras和K-Ras。其中K-Ras对肿瘤的影响最大,它就像体内的一个基因“开关”,正常情况下,对肿瘤细胞生长及血管生成等过程的信号传导起着重要调控作用,可以抑制肿瘤细胞生长;但是K-Ras基因发生突变,就会使细胞持续生长,并抑制细胞自噬,使细胞内细胞转导紊乱,细胞增殖失控而发生癌变。

很多癌症都与K-Ras突变有关,如肺癌、胰腺癌、结直肠癌等,并且现有药物不能通过抑制RAS蛋白达到治疗癌症的效果。因此,提出替代治疗策略,通过使用MAPK激酶(MEK)抑制剂阻断MAPK信号传导,靶向K-Ras的下游效应物,但是由于耐药性,使得MEK抑制剂临床表现较差。

在本项研究中,研究人员通过对肺癌小鼠模型的上皮和间充质细胞研究证实,上皮细胞在体内和体外生长更依赖于MAPK基因,而间充质细胞不依赖MAPK信号传导。通过对NSCLC细胞系蛋白印迹分析,显示上皮细胞系中内源磷酸化MAPK分子MEK、ERK和p90RSK具有更高活性,并且与ZEB1表达有关。

MEK和ERK可以被多种信号激活,将间充质细胞逆转至上皮细胞时,K-Ras增加结合RAF1,并激活MAPK信号传导。将K-Ras基因表达敲低,ZEB1会抑制下游MAPK信号传导。通过对IL17RD蛋白表达差异的研究,结果显示MAPK途径信号传导的调节与ZEB1相关。

为了在功能上验证如上结果,用MEK抑制剂治疗人和小鼠K-Ras突变肺癌细胞系,表明间充质细胞对抑制剂耐药性更高。IL17RD、p-ERK和EMT标记物(核ZEB1、膜E-cadherin和vimentin)的肿瘤细胞免疫组化(IHC)结果显示低ZEB1和vimentin蛋白染色与高IL17RD、p-ERK及膜上E-cadherin信号相关,而高ZEB1和vimentin蛋白表达与相反的模式相关。通过对MEK抑制剂治疗不同时间的肿瘤组织IHC结果分析,抗药性肿瘤组织中核ZEB1、vimentin蛋白表达高,E-cadherin蛋白表达低,缺乏IL17RD的表达,表明肺癌细胞中间充质细胞对MEK抑制剂具有抗性,而IL17RD表达可以使间质细胞对MEK抑制敏感。

在KRAS突变肺癌小鼠模型中,免疫组化结果证明ZEB1的表达与IL17RD和MAPK信号传导负相关,导致产生MEK抑制剂耐药性。诱导后4-6个月,免疫组化结果表明肿瘤组织在病理学上分化,TTF1染色阳性,ZEB1表达升高,并且ZEB1表达高的组织IL17RD和p-ERK量低,反之ZEB1表达低的组织IL17RD和p-ERK量高。用MEK抑制剂处理间充质细胞,使其诱导成上皮细胞,导致IL17RD表达增加。MAPK信号传导增强,FGFRA减少(免疫组化结果)。最后研究人员通过免疫组化染色确定了人肺癌患者样本中p-ERK、IL17RD和ZEB1表达之间的相关性。

研究结果表明通过MEK抑制剂处理抗性细胞,能够抑制ZEB1,逆转上皮-间充质细胞之间的转换,使间充质细胞恢复为上皮细胞,并恢复MAPK活性,从而让肿瘤对MEK抑制剂敏感。总之,通过肺癌细胞系和肺癌小鼠模型不同时期的免疫组化分析及其它研究,展示KRAS驱动的肺癌细胞如何通过将稳定的静止细胞转化为一类可迁移的与胚胎发育相关的抗性细胞。

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