腫瘤免疫治療在癌癥治療中顯示出巨大的前景，不僅是2013年《科學》雜志評選的年度最重要的科學突破，美國科學家詹姆斯·艾利森和日本科學家本庶佑也因相關(guān)研究獲得2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
腫瘤免疫治療主要包括免疫檢查點抑制劑、細胞治療、腫瘤疫苗等。遺憾的是，在臨床應用中，只有一小部分晚期癌癥患者對免疫檢查點抑制劑單藥治療有反應。為了提高免疫治療的有效性和患者反應率，需開發(fā)新的治療方案。
中山大學劉新建教授團隊開發(fā)出一種PI3K/HDAC雙抑制劑（BEBT-908），可以通過誘導鐵死亡有效抑制腫瘤細胞增殖，并增強抗PD-1治療的效果[1]。
這一研究最近發(fā)表于Cancer Research上。
文章封面
PI3K和HDAC信號通路是影響人類惡性腫瘤的兩個重要信號通路，也是藥物開發(fā)的重要靶點[2-3]。HDAC抑制劑（HDACi）與PI3K-AKT-mTOR通路抑制劑聯(lián)合使用的策略，在臨床前和臨床研究中都顯示出了良好的抗腫瘤作用，藥物聯(lián)合使用也克服了單一用藥的耐藥等問題[4-6]。
基于以上研究劉新建團隊猜測：同時抑制HDAC和PI3K通路可能更有效地抑制腫瘤細胞的生長，并能更好地與免疫檢查點抑制劑發(fā)揮協(xié)同作用。
因此，他們合成并優(yōu)化了一系列PI3K/HDAC雙抑制劑，其中BEBT-908在明顯抑制PI3Kα激酶的同時，也可顯著抑制HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC10和HDAC11。
劉新建團隊首先在體外試驗中驗證了這一藥物的作用。在人Burkitt淋巴瘤Daudi細胞、非小細胞肺癌H2122細胞、結(jié)直腸癌HCT116細胞中，BEBT-908的作用顯著高于PI3K抑制劑（GDC-0941）和HDAC抑制劑（SAHA）單獨或聯(lián)合使用。
BEBT-908可以顯著抑制PI3K信號通路下游AKT和4EBP-1的磷酸化。此外，在P53野生型或P53突變型腫瘤細胞中，BEBT-908都以劑量依賴的方式誘導組蛋白H3、微管蛋白和P53等蛋白的超乙?；?。激酶譜選擇性試驗顯示，BEBT-908脫靶激酶活性較低。表明PI3K/HDAC雙抑制劑BEBT-908是一種特異性強且高效的抗癌藥物。
新型PI3K/HDAC雙抑制劑BEBT-908能有效抑制腫瘤生長
劉新建團隊接著對DMSO、BEBT-908、SAHA GDC-0941聯(lián)合治療后的腫瘤細胞進行了RNA測序，以探索BEBT-908治療后細胞轉(zhuǎn)錄組的改變。他們發(fā)現(xiàn)，與DMSO相比，藥物聯(lián)用（SAHA GDC-0941）和BEBT-908干預后基因表達均有明顯改變。有趣的是，SAHA GDC-0941處理的細胞與BEBT-908處理的細胞在基因表達上有很大差異，BEBT-908處理的細胞顯示出P53信號通路、鐵死亡和谷胱甘肽代謝的顯著富集。
這一發(fā)現(xiàn)讓劉新建團隊將研究重點聚焦在鐵死亡上。
鐵死亡是一種有別于凋亡的細胞程序性死亡方式，主要特征為鐵依賴性脂質(zhì)過氧化物積累，目前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鐵死亡與多種疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)。在本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)BEBT-908可以誘導P53第370位點的賴氨酸高度乙?；@一改變可能使癌細胞對鐵死亡敏感。
為了驗證BEBT-908的腫瘤抑制作用是否與鐵死亡相關(guān)，研究者在DMSO、SAHA GDC-0941、BEBT-908和Erastin處理的細胞中，分別檢測了兩種關(guān)鍵的鐵死亡調(diào)控因子SLC7A11和GPX4的表達。既往研究顯示，抑制SLC7A11或GPX4的表達均可以促進鐵死亡的發(fā)生。
結(jié)果表明，在HCT116細胞系中，BEBT-908處理顯著抑制了SLC7A11和GPX4的表達。此外，BEBT-908處理可抑制鐵死亡負調(diào)控因子NRF2的表達。在BEBT-908處理的HCT116細胞中，鐵代謝相關(guān)基因（TRFC，Keap1和NOXO1）上調(diào)，氧化還原谷胱甘肽代謝相關(guān)基因（GCLM）下調(diào)，細胞中可見脂質(zhì)活性氧（ROS）和脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物丙二醛積累。
鐵死亡抑制劑Ferrostatin-1可以減少BEBT-908誘導的細胞死亡，進一步證實鐵死亡是BEBT-908誘導的細胞死亡的主要方式。
BEBT-908同時抑制PI3K和HDACs可改變整體基因表達，導致細胞鐵死亡
劉新建團隊還探索了BEBT-908在實體瘤模型中的抗腫瘤作用。他們發(fā)現(xiàn)BEBT-908能顯著抑制非小細胞肺癌和結(jié)直腸癌的生長，而不會導致小鼠的體重顯著下降。
值得注意的是，8只接種了MC38細胞的C57BL/6小鼠中，有2只在接受BEBT-908治療后腫瘤完全消退。取接種MC38細胞荷瘤小鼠腫瘤標本，免疫組化分析Ki67的表達，表明BEBT-908可以顯著降低癌細胞增殖水平。
BEBT-908通過鐵死亡抑制實體瘤生長
劉新建團隊接下來分析了BEBT-908處理后腫瘤細胞中免疫相關(guān)變化。基因富集分析顯示，BEBT-908處理使IFNγ信號通路上調(diào)，IFNγ反應相關(guān)基因顯著增加。
既往研究表明，外源性IFNγ刺激可調(diào)節(jié)MHCI的表達。在這個研究中，體內(nèi)體外實驗均證明在BEBT-908干預后，腫瘤細胞MHC相關(guān)基因表達上調(diào)，免疫原性增強。在BEBT-908處理后的Daudi、HCT116和MC38細胞培養(yǎng)環(huán)境中加入鐵死亡抑制劑Ferrostatin-1后，MHCⅠ上調(diào)明顯被抑制。
以上這些數(shù)據(jù)表明PI3K/HDAC雙抑制劑BEBT-908可以誘導腫瘤細胞的鐵死亡，而鐵死亡信號的增加進一步刺激了腫瘤細胞MHCI的表達。
BEBT-908誘導的鐵死亡可以激活I(lǐng)FNγ信號通路，并上調(diào)MHCI表達
劉新建團隊又通過免疫熒光染色、流式細胞術(shù)和qRT-PCR檢測了腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）。
在BEBT-908治療的腫瘤中，CD8 CTLs、Granzyme B （GZMB ）CTL、IFNγ CTL和腫瘤浸潤CD45 白細胞數(shù)量明顯增多。相比之下，CD4 T Th、CD4 Foxp3 Treg和NK細胞均未見明顯增加。
BEBT-908誘導促炎腫瘤微環(huán)境
這些結(jié)果表明：PI3K/HDAC雙抑制劑BEBT-908治療不僅使腫瘤細胞具有更強的免疫原性，易于淋巴細胞識別，也會使淋巴細胞浸潤腫瘤，并通過細胞毒T細胞介導腫瘤殺傷。這一特點提示BEBT-908聯(lián)合免疫治療對實體腫瘤具有潛在的協(xié)同效益。
為了驗證這個假設(shè)，劉新建團隊進一步研究了BEBT-908與免疫治療聯(lián)合應用的效果。
研究結(jié)果顯示，單獨應用BEBT-908可延緩MC38腫瘤細胞的生長，但與抗PD-1抗體聯(lián)合使用，其療效顯著增強，部分小鼠接受治療后可長期存活。在聯(lián)合治療組中，八只小鼠中有五只獲得了完全的治愈。腫瘤治愈后，研究者又將致死劑量的野生型腫瘤細胞注射到那些沒有腫瘤的小鼠體內(nèi)。數(shù)據(jù)顯示，聯(lián)合治療可使機體產(chǎn)生抗腫瘤免疫記憶。這些數(shù)據(jù)表明，PI3K/HDAC雙抑制劑BEBT-908可增強抗PD-1抗體治療的效果。
BEBT-908與免疫檢查點阻斷治療發(fā)揮協(xié)同作用
總的來說，劉新建團隊找到了一種PI3K/HDAC雙抑制劑BEBT-908，同時靶向PI3K和HDAC信號通路，可以通過促進細胞鐵死亡，有效地抑制腫瘤生長，還可以增強腫瘤細胞免疫原性，增強免疫檢查點抑制劑效果。
BEBT-908作用機制模式圖
對于晚期血液系統(tǒng)惡性腫瘤和實體腫瘤患者來說，BEBT-908可能是一種有效的藥物，既可以作為單一治療，也可以作為一種強大的免疫刺激劑來加強ICB治療的效果。
參考文獻
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