可抑制耐药肺癌细胞发展！天津医科大学陈军教授团队：发现克服获得性耐药新策略

【导读】奥希替尼是第三代表皮生长因子受体(EGFR)酪氨酸激酶抑制剂(EGFR- tki)，已被批准用于EGFR T790M耐药突变患者，作为EGFR阳性患者的一线或二线治疗。对奥希替尼的耐药将不可避免地发生，而潜在机制基本未知。

9月4日，天津医科大学陈军教授研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“L3MBTL1, a polycomb protein, promotes Osimertinib acquired resistance through epigenetic regulation of DNA damage response in lung adenocarcinoma”，本研究中，研究人员发现肺腺癌细胞对奥希替尼的获得性耐药与异常的DNA损伤反应(DDR)相关。研究人员还发现，L3MBTL1调节染色质结构，从而促进DDR和奥希替尼耐药。EGFR癌基因抑制降低了L3MBTL1的泛素化，同时稳定了其在奥希替尼耐药细胞中的表达。降低L3MBTL1和奥希替尼处理均能显著抑制奥希替尼耐药肺癌细胞的DDR和增殖。L3MBTL1在整个基因组中结合并在EGFR-TKI耐药中发挥重要作用。它还与53BP1竞争H4K20Me2，并在体内外抑制奥希替尼耐药肺癌细胞耐药性的发展。本研究结果表明，抑制L3MBTL1是克服EGFR - TKI获得性耐药的一种新策略。

https://www.nature.com/articles/s41419-024-06796-2#Sec11

背景知识

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根据2022年发布的最新《世界癌症统计报告》，肺癌是就发病率和死亡率而言的世界第二大恶性肿瘤。在过去几十年中，肺癌治疗取得了显著进展。然而，总体生存率仅约为15%。由于其较高的响应率和较低的毒性，表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）已成为携带EGFR-TKI敏感突变的晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者的一线治疗药物。然而，大多数患者在使用第一代靶向药物吉非替尼或厄洛替尼治疗4-12个月后会出现药物抵抗，导致肿瘤复发和转移。对第一代EGFR-TKIs的耐药可能由多种机制引起，包括次要EGFR突变（如T790M）、MET基因扩增或激活其他通路分子。旨在克服第一代EGFR-TKI耐药性的第三代EGFR-TKI奥希替尼（AZD9291）已获得上市批准。奥希替尼不可逆地靶向EGFR外显子19缺失、L858R和T790M突变，并已获批用于所有EGFR阳性患者的第一线和第二线治疗，以对抗T790M耐药突变。尽管其疗效显著，但对奥希替尼的耐药性仍会发展，不幸的是，对奥希替尼的耐药性会赋予对所有当前EGFR抑制剂的耐药性。因此，有必要识别克服获得性奥希替尼耐药的潜在机制。

基因组DNA对于细胞稳态至关重要，因为它是主要的遗传信息载体。许多环境和内源性因素持续攻击基因组DNA。DNA双链断裂（DSB）是最严重的DNA损伤效应。在不断进化和生长的过程中，细胞进化出一套复杂的DNA损伤响应（DDR）系统来应对内部和外部环境引起的基因组不稳定。该系统监测DNA损伤，修复它，调节细胞周期，并改变染色质结构。研究表明，改变DDR或抑制损伤修复通路会导致耐药性；然而，尚不清楚DNA损伤减少是否导致奥希替尼耐药性。

L3MBTL1对耐药肺癌细胞对奥希替尼敏感性的体外影响

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为了评估L3MBTL1敲低对H1975/AR细胞药物敏感性的影响，研究人员采用CCK-8法测定细胞对奥希替尼的IC50值。在si-L3MBTL1-1和si-L3MBTL1-3敲低L3MBTL1后，与对照组相比，IC50值分别降低了31.9%和50.9%（p<0.05和p<0.01）。研究人员还用慢病毒对H1975/AR细胞进行L3MBTL1敲低，在L3MBTL1 shRNA敲低组中，与对照组相比，IC50值降低了72.3%，这支持了之前的发现。另外，研究人员还研究了一种强效且选择性较高的MBT抑制剂UNC669，其对L3MBTL1的亲和力比其他MBT家族同源物更高。单独给药时，UNC669不会影响细胞存活。然而，当与奥希替尼以固定浓度联合给药时，在奥希替尼浓度为16 µM时，抑制率超过95%（相比之下，奥希替尼单独给药时为67%）。计算的组合指数为0.4，表明存在显著的协同作用，这意味着UNC669与奥希替尼联合使用可能对抑制细胞生长具有协同作用。相反，CCK-8分析显示，在过表达L3MBTL1的H1975细胞中，IC50值增加了103.8%，表明对奥希替尼产生耐药性。此外，降低L3MBTL1表达显著提高了PC9/OR细胞对奥希替尼的敏感性，将IC50值降低了44.2%。

L3MBTL1抑制增强了EGFR-TKIs在体外的抗肿瘤效果

为了研究L3MBTL1表达是否与奥希替尼协同作用于H1975/AR和PC9/OR细胞，研究人员将细胞分为五组：随机序列组、奥希替尼单药治疗组、L3MBTL1敲低组、依托泊苷组和L3MBTL1敲低加奥希替尼治疗组。克隆形成实验表明，L3MBTL1敲低后细胞增殖减少。此外，L3MBTL1敲低与奥希替尼治疗相结合时（p<0.001），以及在PC9/OR细胞的L3MBTL1-3敲低组中，细胞增殖显著减少。这些发现表明，抑制L3MBTL1与奥希替尼治疗相结合可显著降低H1975/AR细胞的增殖能力。综上所述，本研究结果支持以下假设：在NSCLC细胞中敲低L3MBTL1可提高奥希替尼的敏感性，而L3MBTL1过表达则赋予奥希替尼耐药性。

L3MBTL1对体内肿瘤生长和耐药性的影响

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研究人员利用裸鼠皮下注射H1975/AR sh-NC和H1975/AR sh-L3MBTL1细胞建立肿瘤异种移植模型，以研究L3MBTL1在奥希替尼耐药中的作用。当肿瘤体积达到150-200 mm3时，将每种细胞类型的小鼠分为两组，一组通过灌胃给予双蒸水，另一组给予奥希替尼（2.5 mg/kg/day），H1975/AR sh-NC小鼠作为对照组给予依托泊苷。研究表明，L3MBTL1敲除组的肿瘤生长速度和体积显著低于对照组，联合奥希替尼治疗组显示出更强的抑制作用。在石蜡包埋的组织切片中，L3MBTL1敲除加奥希替尼组肿瘤组织中Ki-67的表达显著低于其他组，而γ-H2AX和53BP1的表达增加。这些发现表明，L3MBTL1敲除可抑制肿瘤生长并增加DNA损伤。

研究小结

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总之，本研究阐明了DDR与奥希替尼耐药之间的联系。这可能为治疗对奥希替尼产生耐药的患者识别出新的治疗靶点。研究人员发现，L3MBTL1是非小细胞肺癌（NSCLC）对奥希替尼产生获得性耐药的关键因素。体内和体外实验表明，L3MBTL1的缺失可通过调节DDR显著降低药物耐药性。本研究结果表明，测定L3MBTL1的表达可能是一个有用的预测EGFR-TKI耐药的生物标志物。

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41419-024-06796-2#Sec11

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