北京大學發(fā)文:結直腸癌有前景的治療策略
10月18日,北京大學研究團隊在期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》上發(fā)表了研究論文,題為“Sequential responsive nano-PROTACs for precise intracellular delivery and enhanced degradation efficacy in colorectal cancer therapy”,本研究選擇了對許多治療甚至免疫檢查點抑制劑都幾乎沒有反應的結直腸癌作為腫瘤模型。結果發(fā)現(xiàn),PSRNs在循環(huán)中保持納米結構(40 nm),并通過增強滲透和滯留效應在腫瘤中有效聚集。然后,在酸性腫瘤微環(huán)境中,它們被分解成unimer (<10 nm),促進腫瘤穿透和細胞內化。最后,降解CDK4/6的PROTACs在組織蛋白酶b裂解后被釋放到細胞內。重要的是,PSRNs在體外和體內均促進了靶蛋白的降解。CDK4/6的降解通過上調癌細胞中程序性細胞死亡配體1 (PD-L1)的表達和抑制腫瘤微環(huán)境中的調節(jié)性T細胞增殖,也增強了免疫檢查點阻斷劑的療效。在CT26腫瘤模型中,聯(lián)合應用α-PD-1可獲得較好的抗腫瘤效果??傊?,本研究驗證了細胞內精確遞送PROTACs的意義,并為結直腸癌的靶向聯(lián)合治療介紹了一種有前景的治療策略。
背景信息
蛋白水解靶向嵌合體(PROteolysis TArgeting Chimeras, PROTACs)的出現(xiàn)徹底改變了癌癥治療領域,提供了一種選擇性降解腫瘤相關蛋白的創(chuàng)新方法。PROTACs是一種利用細胞泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解蛋白質的分子,通常由三種成分組成,包括與感興趣蛋白(POIs)結合的小分子、E3連接酶配體和連接子。目前正在臨床或臨床前研究中評估許多候選病毒,包括著名的ARV-110和ARV-471。與傳統(tǒng)的小分子抑制劑(SMIs)相比,PROTACs具有顯著的優(yōu)勢,例如催化性質、避免耐藥以及能夠靶向之前被歸類為不可藥的蛋白。根據(jù)開放訪問數(shù)據(jù)庫PROTAC-DB 2.0,迄今已報告了超過3,200個PROTACs,針對280個POIs。然而,由于其固有的局限性,如不理想的藥代動力學特性和不充分的細胞內化,大多數(shù)藥物在臨床開發(fā)中受到了限制。因此,獲得更有效的腫瘤遞送和強大的抗腫瘤療效仍然是PROTACs面臨的重大挑戰(zhàn)。
納米技術已被用于解決PROTACs的遞送問題。一個設計良好的用于腫瘤靶向遞送PROTACs的納米遞送系統(tǒng)通常涉及三個階段:2.從血液循環(huán)聚集到腫瘤部位;3.腫瘤深部浸潤;內化到腫瘤細胞和細胞內釋放到作用部位。此外,人們還在進一步提高PROTACs的循環(huán)穩(wěn)定性和腫瘤穿透性,以及引入其他治療模式進行聯(lián)合治療方面做出了許多努力。例如,研究人員開發(fā)了一種聯(lián)合遞送系統(tǒng)(POLY-PROTAC),該系統(tǒng)通過生物正交反應顯著增強了PROTACs的腫瘤穿透。研究人員設計了SPNpro,將PROTACs與光熱療法相結合,有效抑制了腫瘤的發(fā)展。為了較大限度地在作用部位暴露PROTAC,似乎有必要設計一種合理的遞送系統(tǒng),以同時實現(xiàn)延長循環(huán)、穿透腫瘤、細胞內化和細胞內釋放PROTAC。然而,目前還沒有符合所有這些要求的報告。
PSRNs增強CT26腫瘤對ICBs的易感性
由于免疫抑制細胞(如Treg細胞)的增加和PD-L1的低豐度,大多數(shù)結直腸癌患者未能從包括ICBs在內的免疫治療中獲益。抑制CDK4/6可增強CT26腫瘤對ICBs的易感性。
PSRNs增強CT26腫瘤對ICBs的易感性
首先,研究人員評估了PSRNs對CT26腫瘤細胞PD-L1表達水平的影響。蛋白質免疫印跡分析和流式細胞術的結果顯示,CDK4/6的降解增加了CT26細胞的PD-L1蛋白水平。腫瘤中Treg細胞的比例越高,患者的臨床預后越差。然后,為了在體內研究CDK4/6 PROTAC治療后Treg細胞的抑制情況,研究人員使用了CT26腫瘤小鼠模型。較小的顆粒更容易被T細胞攝取。與PNRNs相比,由于TME中的解聚作用,PSRNs更容易被Treg細胞攝取,而且PSRNs被Treg細胞攝取的比例比CD8+ T細胞高1.6倍。經過5次在腫瘤內注射CDK4/6靶向PROTAC后,研究人員發(fā)現(xiàn),無論是在腫瘤還是脾臟中,Treg /CD8+ T細胞比例都顯著降低,證明了對免疫抑制性TME的有效調節(jié)。結果進一步得到了血清中轉化生長因子β(TGF-β)水平降低的支持。
所有這些數(shù)據(jù)都支持PSRNs可以增強CT26腫瘤對ICBs的易感性。所有這些都為將CDK4/6 PROTAC療法與α-PD-1免疫療法結合提供了分子依據(jù)。
基于PSRNs的PROTACs與免疫療法的體內抗腫瘤效果
在體外展示PSRNs的蛋白質降解效率和細胞毒性后,研究人員進一步研究了pH/cathepsin序列響應遞送策略對體內降解和抗腫瘤效果的影響。首先,在CT26腫瘤小鼠中研究了單次靜脈注射后的蛋白質降解效率。研究顯示,PSRNs分別比游離PROTAC的CDK4/6降解效果高2.6倍和3.0倍。類似的結果也得到了CLSM圖像的支持。值得注意的是,PSRNs在體內具有延長的CDK4/6降解效率。
然后,研究人員評估了PSRNs在BALB/c小鼠體內CT26腫瘤異種移植物中的抗腫瘤效果。與自由PROTAC組相比,利用pH/cathepsin B響應遞送系統(tǒng)顯著提高了PROTAC的抗腫瘤效果。蛋白質免疫印跡分析顯示腫瘤中CDK4/6表達顯著降低。蘇木精-伊紅(H&E)染色顯示PSRNs治療后腫瘤壞死增加,表明抗腫瘤效果改善。研究人員將PSRNs與ICBs結合起來,聯(lián)合治療進一步提高了抗腫瘤效果,將中位生存時間(MST)從22天延長至26天。治療后的流式細胞術分析顯示,聯(lián)合治療組的Treg/CD8+比值降低,GranB+ CD8+ T細胞群體增加,這表明免疫抑制性TME得到緩解,腫瘤浸潤淋巴細胞數(shù)量增加。此外,血清和腫瘤勻漿中TGF-β水平降低,IFN-γ水平升高進一步支持了這一結論。
總之,PSRNs不僅可以增強PROTAC在腫瘤中的滲透和吸收,從而增強抗腫瘤效果,還可以與免疫療法相結合,進一步拓寬PROTAC的治療途徑,提高其抗腫瘤效果。
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