利尿藥也能治肺癌？唐惠儒教授等Nature子刊發表新成果
肺癌是最為常見且致命的癌癥之一，每年在全球有近200萬新增病例，在這當中有85%為小細胞肺癌（NSCLC）。在亞洲人群中，有30%的NSCLC患者攜帶有EGFR基因突變，致使其表達的表皮生長因子受體（EGFR）異常活化。對于90%這樣的患者來說，與ATP競爭結合EGFR的EGFR酪氨酸激酶抑制劑（TKI）藥物（包括gefitinib和erlotinib等）是一種有效的療法。然而，不幸的是，不少患者在使用TKI后不久，腫瘤產生了抗藥性。
▲erlotinib結構（圖片來源：維基百科）
是什么原因導致了上述腫瘤的抗藥性呢？目前，人們還未能完全解釋這一現象，但已經知道，其中近一半的情形是由于EGFR基因發生T790M門控突變導致的。該突變增強了EGFR對ATP的親和性，從而降低了TKI結合EGFR的能力。為此，人們試圖開發能夠不可逆結合EGFR的抑制劑分子，但至今仍未開發出這樣的有效藥物。
面對這樣的問題，復旦大學唐惠儒教授、倫敦帝國理工學院Olivier E Pardo和Michael J Seckl教授的聯合課題組，從腫瘤代謝改變的角度，指出谷胱甘肽（GSH）可能是解決這一難題的關鍵，并發現一種常見的利尿藥物——依他尼酸（Ethacrynic Acid）可通過提高GSH水平，有效遏制攜帶T790M突變的NSCLC細胞對于TKI藥物erlotinib。這一令人驚喜的發現最近發表于Nature子刊《Cell Discovery》上。
▲唐惠儒（左）、Olivier E Pardo（中）和Michael J Seckl（右）教授
“盡管這一研究仍處于早期的實驗室階段，尚未用于患者治療，但它提示著，只要加進一種廉價的常用藥物，便可顯著延長erlotinib的藥效，”Michael J Seckl教授說道：“這有望為患者們提供更多的治療選擇。”
通過采用核磁共振氫譜技術，研究者們分析了兩組NSCLC細胞系的代謝組：一組帶有導致EGFR異常活化的EGFR基因突變，對erlotinib敏感；另一組則是在此基礎上新增了T790M突變，從而對erlotinib具有抗性。結果顯示，在后一組NSCLC細胞中，GSH合成酶的表達量明顯偏低，致使細胞中GSH水平大大下降。如果通過RNA干擾人為的下調前一組NSCLC細胞中的GSH合成酶表達，這些細胞同樣會對erlotinib產生抗性。不僅如此，上述GSH合成酶表達量和erlotinib抗性之間的關系還在對相關NSCLC患者的樣品分析中被證實。
▲GSH結構（圖片來源：維基百科）
那么，EGFR及其突變是怎么和GSH合成酶聯系起來的呢？這要從EGFR下游信號通路中的調控GSH合成酶生成的轉錄因子NRF2說起。NRF2在細胞內受到雙重的轉錄后調節：一方面KEAP1在細胞質中與之結合，促使其泛素化而被降解；另一方面，SQSTM1等蛋白可與KEAP1競爭結合NRF2，加強其穩定性，并促使其轉移至細胞核從而發揮轉錄激活作用。
▲EGFR-NRF2-GSH信號通路（圖片來源：《Cell Discovery》）
當通過RNA干擾下調erlotinib敏感NSCLC細胞中NRF2或SQSTM1的表達后，GSH合成酶和GSH的水平出現下降，同時癌細胞產生對erlotinib的抗性。相反，當下調erlotinib抗性NSCLC細胞中KEAP1的表達后，癌細胞中GSH水平上升，且對erlotinib的敏感性增強。研究人員發現，兩組NSCLC細胞間的區別很可能是由于SQSTM1在erlotinib抗性細胞中表達量顯著偏低所造成的。
那么，GSH水平的高低為何會決定對erlotinib的反應性呢？GSH是細胞內的一種抗氧化劑，用于中和超氧化物或一氧化氮（NO）等活性氧自由基。研究者發現，由于GSH水平的下降，erlotinib抗性細胞中的NO水平明顯升高，而人為改變NO在癌細胞中的水平確實可作用其對erlotinib的抗性：NO水平和erlotinib抗性時間呈正相關。因此，GSH減少導致的NO水平升高可能就是erlotinib抗性產生的原因之一。
在認識到GSH與erlotinib抗性之間的密切關系后，研究者想到了通過提高NSCLC細胞中的GSH水平用以輔助erlotinib治療的思路。他們想到了谷胱甘肽S-轉移酶（GST）的抑制劑依他尼酸。GST可催化GSH的結合反應從而消耗細胞中的GSH水平，因此依他尼酸便可能通過提高癌細胞中的GSH水平，從而增強對erlotinib的敏感度。十分可喜的是，這一猜想在體外和小鼠體內試驗中均得到證實，依他尼酸有效逆轉了NSCLC細胞對erlotinib的抗性。值得一提的是，依他尼酸其實是一種常用的利尿藥物，用于心衰、腎病等引起的水腫和高血壓等病癥的治療。
▲依他尼酸結構（圖片來源：維基百科）
目前，研究人員正考慮將這一發現付諸人體試驗。“我們現在十分需要新的肺癌療法，” Michael J Seckl教授說道：“這一研究提示著，我們有辦法加強已有藥物的療效，同時無需新藥的推出。我們現在正尋求資金支持，希望能在未來三年內啟動人體試驗。”（轉載自復旦大學遺傳工程國家重點實驗室）
參考資料：
[1] Decreased glutathione biosynthesis contributes to EGFR T790M-driven erlotinib resistance in non-small cell lung cancer
[2] Blood pressure drug may boost effectiveness of lung cancer treatment
[3] KEAP1: Wikipedia
[4] Glutathione S-transferase: Wikipedia
