AbMole丨CB-839：谷氨酰胺酶（GLS）抑制剂调节细胞代谢

在细胞代谢研究领域，谷氨酰胺代谢通路占据着重要地位。谷氨酰胺作为一种关键的氨基酸，参与众多细胞的生理过程，包括能量产生、生物合成以及维持氧化还原平衡等。CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）作为谷氨酰胺酶（GLS）的选择性抑制剂，近年来受到广泛关注，其对细胞代谢及细胞生理具有高效的调节作用。

一、CB-839 （Telaglenastat）的作用机制

1. CB-839 （Telaglenastat）对谷氨酰胺酶的抑制作用

谷氨酰胺酶（Glutaminase，GLS）负责催化谷氨酰胺转化为谷氨酸，是谷氨酰胺代谢通路的关键和起始步骤。CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）是一种高效、可逆且具有口服生物利用度的谷氨酰胺酶 1（GLS1）抑制剂 [1]。CB-839 还能够选择性地抑制 GLS1 的剪接变体 KGA（肾型谷氨酰胺酶）和 GAC（谷氨酰胺酶 C）。研究显示，CB-839 对谷氨酰胺酶KGA和GAC的半数抑制浓度（IC50）分别为 23 nM 和 28 nM[1]。CB-839 的作用机制是通过与谷氨酰胺酶的特定变构位点结合，改变酶的空间构象，从而抑制酶的活性，阻断谷氨酰胺向谷氨酸的转化过程。

图 1. Glutamine (Gln) as a pleiotropic molecule in cancer

2.CB-839 （Telaglenastat）对细胞代谢物水平的影响

当细胞受到 CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）处理后，其细胞内代谢物水平发生显著变化。一方面，由于谷氨酰胺酶活性被抑制，细胞内谷氨酸水平迅速降低，相应地，细胞内谷氨酰胺浓度升高 [2]。另一方面，研究发现 CB-839 处理的细胞中，多种氨基酸（如苯丙氨酸、犬尿氨酸、色氨酸）的浓度出现快速上升 [2]。此外，在 HL-60 细胞中，CB-839 抑制了细胞从细胞外环境摄取半胱氨酸，同时导致细胞内牛磺酸快速增加，并影响细胞内的氧化还原稳态 [2]。稳定同位素分辨代谢组学（SIRM）分析表明，在有氧或缺氧条件下，CB-839 的处理严重阻碍了谷氨酰胺的回补作用（指谷氨酰胺代谢为α-酮戊二酸，补充TCA循环中间产物，维持线粒体能量代谢和生物合成需求）。同时，使用 CB-839 限制谷氨酰胺供应，会导致 α- 酮戊二酸（α-KG）以及在急性髓系白血病（AML）细胞中起重要作用的肿瘤代谢物 2 - 羟基戊二酸（2-HG）浓度降低 [3]。

二、 CB-839 （Telaglenastat） 在细胞实验中的研究应用

1. CB-839 （Telaglenastat）对肿瘤细胞增殖的抑制作用

大量细胞实验表明， CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）对多种肿瘤细胞系的增殖具有显著抑制作用。在乳腺癌细胞系研究中，CB-839（0.1-1000 nM，处理 72 小时）对 HCC1806 和 MDA-MB-231 细胞表现出抗增殖活性，其 IC50 分别为 49 nM 和 26 nM[1]。在三阴性乳腺癌（TNBC）细胞系中，1μM 的 CB-839 处理 72 小时后，显示出该细胞系对 CB-839 极高的敏感性 [1]。在肺癌细胞系研究中，对 A427、A549 和 H460 细胞使用 CB-839 抑制谷氨酰胺酶，显著降低了细胞活力，其对集落形成抑制的 ED50 值分别为 9 nM、27 nM 和 217 nM[4]。这些结果充分证明了 CB-839 在体外对肿瘤细胞增殖的抑制能力。

2. CB-839 （Telaglenastat）对细胞凋亡的诱导作用

除了抑制细胞增殖， CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）还能够诱导细胞凋亡。在 MDA-MB-231 和 HCC1806 细胞中，1μM 的 CB-839 处理 72 小时能够激活 caspase 3/7，进而诱导细胞凋亡 [1]。这一结果表明，CB-839 可以通过诱导细胞凋亡途径，减少肿瘤细胞数量，影响细胞群体的动态平衡。

3. CB-839 （Telaglenastat）与其他处理的协同作用

在与其他抑制剂和人源化单抗的联合处理的研究中，CB-839 展现出良好的协同效应。在 AML 细胞研究中，当 CB-839 与 Azacitidine 联合使用时，能够有效抑制 AML 细胞生长 [3]。在小鼠 JIMT-1 异种移植模型中，CB-839（200 mg/kg，口服）与紫杉醇（10 mg/kg，口服）联合使用，相较于对照组，极大地抑制了肿瘤的重新生长[1]。在小鼠异种移植实验中，短期 CB-839处理使血清谷胱甘肽（GSH）降低超过 50%，并使 H460 衍生的肿瘤异种移植物对放射抑制的效果增加了30%[4]。这些研究结果表明， CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）与其他抑制剂或肿瘤抑制手段的联合使用，能够显著增强对恶性肿瘤细胞生理状态的影响，为进一步的研究和应用提供了新的思路。

三、 CB-839 在动物模型中的研究应用

在肿瘤异种移植模型中的抗肿瘤活性

在动物肿瘤异种移植模型中， CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）展现出显著的抗肿瘤活性。例如在 TNBC 异种移植模型中，口服给予 CB-839（200 mg/kg，每天两次，持续 28 天）能够有效抑制肿瘤生长 [1]。在PDX小鼠模型（TNBC）中，口服 CB-839处理（200 mg/kg，每天两次）同样抑制了肿瘤的生长 [1]。这些结果表明，CB-839 在动物体内能够作用于肿瘤细胞，影响肿瘤的生长进程，具有潜在的应用价值。

肿瘤微环境（TME）是肿瘤细胞生长、增殖和转移的重要基础，其中免疫细胞的功能状态对肿瘤的发展进程有着关键影响。 CB-839 （AbMole，Telaglenastat，M3003）作为谷氨酰胺酶抑制剂，可通过改变 TME 中的代谢环境，间接调节免疫细胞的功能。在 TME 中，巨噬细胞可极化为具有促肿瘤作用的 M2 型和具有抗肿瘤作用的 M1 型。当使用 CB-839 抑制谷氨酰胺酶活性后，巨噬细胞的代谢模式发生改变。有研究发现，在给予小鼠肿瘤模型 CB-839 处理后，肿瘤组织内 M2 型巨噬细胞向 M1 型巨噬细胞的极化比例增加。此外，CB-839还和经典的免疫检查点抑制剂如PD-1单抗Atezolizumab ，或者CTLA4单抗Ipilimumab存在协同作用，可高效抑制黑色素瘤小鼠模型中肿瘤的增殖[5]。

四、范例详解

Mol Carcinog. 2024 May;63(5):897-911.

郑州大学、河南中医药大学的实验人员在上述论文中探究了谷氨酰胺酶（GLS）在食管鳞状细胞癌（ESCC）中的作用及分子机制，发现 GLS 在 ESCC 组织和细胞中高表达。研究通过细胞实验和动物模型验证，发现GLS 可通过与 PDK1 相互作用，抑制 PDHA1 活性，从而增强 ESCC 细胞的糖酵解，促进细胞增殖、集落形成、迁移和侵袭；而 GLS 抑制剂可逆转这些效应，提示 GLS 可能是 ESCC 的潜在抑制靶点[6] 。在实验中，科研人员使用了来自AbMole的CB-839（AbMole，Telaglenastat，M3003）抑制GLS，以研究后者在食管鳞状细胞癌中的作用。

图 2. CB‐839 suppresses cell proliferation in ESCC cells[6]

参考文献及鸣谢

[1] Gross MI, Demo SD, Dennison JB, et al. Antitumor activity of the glutaminase inhibitor CB-839 in triple-negative breast cancer. Mol Cancer Ther. 2014 Apr;13(4):890-901.

[2] Padrón E, Jacque AM, Bagg A, et al. Phase 1 Study of CB-839, a First-in-Class, Orally Administered Small Molecule Inhibitor of Glutaminase in Patients with Relapsed/Refractory Leukemia [J]. Biology of Blood and Marrow Transplantation, 2018, 24 (9): 1853-1860.

[3] Jacque AM, Ouyang H, Tse A, et al. Gls Inhibitor CB-839 Modulates Cellular Metabolism in AML and Potently Suppresses AML Cell Growth When Combined with 5-Azacitidine [J]. Biology of Blood and Marrow Transplantation, 2019, 25 (9): 1770-1780.

[4] Yang X, Zhang H, Zhang Y, et al. Glutaminase Inhibitor CB-839 Increases Radiation Sensitivity of Lung Tumor Cells and Human Lung Tumor Xenografts in Mice [J]. International Journal of Radiation Oncology・Biology・Physics, 2018, 102 (2): 452-461.

[5] Varghese S, Pramanik S, et al. The Glutaminase Inhibitor CB-839 (Telaglenastat) Enhances the Antimelanoma Activity of T-Cell-Mediated Immunotherapies. Mol Cancer Ther. 2021 Mar;20(3):500-511.

[6] Zhu G, Guan F, Li S, Zhang Q,et al. Glutaminase potentiates the glycolysis in esophageal squamous cell carcinoma by interacting with PDK1. Mol Carcinog. 2024 May;63(5):897-911.