Cancer Discovery丨靶向核孔复合体的“分子胶水”为胰腺癌治疗带来新希望

撰文| Qi

癌症治疗一直是医学界最具挑战性的领域之一，尤其是对于胰腺癌这种高度恶性、易转移且治疗手段有限的肿瘤类型。传统的化疗和靶向治疗虽然取得了一定进展，但患者的五年生存率仍然极低。近年来，科学家们开始将目光投向“非致癌基因成瘾”这一概念，即癌细胞依赖某些正常细胞中并不关键的蛋白或通路来维持其生存和增殖【1-3】，核孔复合体（Nuclear Pore Complex, NPC）就是这样一个引人注目的潜在靶点。NPC是细胞核与细胞质之间物质交换的关键通道，负责mRNA、蛋白质和代谢物的双向运输。由于癌细胞具有更高的转录活性和代谢需求，它们对NPC的依赖性远高于正常细胞。因此，若能选择性破坏NPC的功能，就有可能诱导癌细胞死亡，而不会对正常细胞造成严重伤害。

然而，直接靶向NPC并非易事。它是由约30种不同核孔蛋白（Nucleoporins, NUPs）组成的巨大复合体，结构复杂，缺乏传统意义上的“可药性”口袋。近年来兴起的“分子胶水”技术为解决这一难题提供了新思路。分子胶水是一类能诱导蛋白质之间发生相互作用的小分子，虽已彻底改变了血液系统恶性肿瘤的治疗【4, 5】，但尚未获批用于常见的实体瘤。

近日，来自斯坦福大学医学院的Steven M.Corsello团队等在Cancer Discovery杂志上合作发表了一篇一篇题为Defining the antitumor mechanism of action of a clinical-stage compound as a selective degrader of the nuclear pore complex的文章，他们通过大规模表型筛选、功能基因组学、蛋白质组学和结构生物学等多学科手段，揭示了临床阶段化合物PRLX-93936是一种新型分子胶水降解剂。它通过直接结合并重构TRIM21 E3泛素连接酶，使其靶向NPC，引发NPC蛋白的泛素化与降解，进而导致癌细胞中短寿命mRNA转录本丢失和凋亡发生。他们进一步通过药物化学优化，获得了活性提高10倍的衍生物JWZ-8-103，并在胰腺癌异种移植模型和患者来源类器官（PDO）中验证了其显著抗肿瘤效果。这些发现不仅为胰腺癌治疗提供了新的候选药物，也凸显了重新评估机制未知的临床阶段化合物在发现新型分子胶水方面的巨大潜力。

该团队首先利用PRISM技术（一种高通量条形码细胞库筛选平台）对约900种癌细胞系进行PRLX处理后的存活率进行分析，发现胰腺癌、头颈部癌细胞系的抑制作用具有细胞系特异性，且PRLX的活性特征与TRIM21的mRNA表达量高度相关，TRIM21转录本含量越高，对PRLX的敏感性就越高。通过CRISPR/Cas9敲除或过表达TRIM21，将TRIM21确定为PRLX诱导细胞毒性的必需因子。随后，他们对PRLX进行了系统的结构-活性关系（structure-activity relationship, SAR）研究，合成了多个衍生物，并在表达TRIM21的PANC-1（人类胰腺癌细胞系）细胞中测试其活性，最终获得的JWZ-8-103在细胞水平IC50达到9.5 nM，比PRLX活性提高10倍，且完全依赖TRIM21表达。

通过细胞热迁移实验（CETSA）、CRISPR碱基编辑扫描突变和表面等离子共振（SPR）等技术，该团队确认PRLX及其活性衍生物能直接结合TRIM21的PRYSPRY结构域，X射线晶体结构进一步揭示了JWZ-8-103与TRIM21结合的具体位点，包括关键氢键和疏水相互作用。随后，通过全局蛋白质组学、泛素化修饰组学和邻近标记蛋白质组学（TurbolD）等多重技术，他们发现PRLX处理能迅速且特异性地引起NPC蛋白的泛素化和降解，尤其是NUP214、NUP88、NUP35等NUPs。通过CRISPR筛选，他们发现靶向NUP98自水解结构域（APD）的sgRNA能显著挽救PRLX诱导的细胞死亡。PRLX处理导致MCL1、c-MYC等短寿命促生存蛋白的迅速减少。通过核质分离和单分子FISH（smFISH）技术，研究人员确认这些蛋白的mRNA在核内滞留，无法输出至胞质翻译，从而引发凋亡。

患者来源类器官（PDO）能够更准确地重现肿瘤的三维结构和细胞间相互作用，且PDO具有更高的基因组稳定性，能准确维持表观遗传特征，并保持原肿瘤的异质性。为了评估PRLX及其类似物在PDO中与生物标志物相关的疗效，他们在65个PDO中验证了TRIM21表达与药物敏感性的相关性。结果显示高表达TRIM21的类器官对PRLX和JWZ-8-103高度敏感。在小鼠异种移植模型中，JWZ-8-103表现出优异的药代动力学特征和显著抗肿瘤活性，且耐受性良好。

综上，这项工作揭示了PRLX-93936是一种通过重构TRIM21 E3连接酶靶向降解核孔复合体的分子胶水降解剂，不仅阐明了其作用机制，还成功开发出体内外均表现出显著抗肿瘤活性且药代特性更优的衍生物JWZ-8-103。未来，基于TRIM21的分子胶水降解剂有望成为靶向“不可成药”蛋白的新策略，尤其适用于高度依赖核质运输的癌症类型。

https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-25-0271

制版人：十一

参考文献

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