胃癌是我国最常见的消化系统恶性肿瘤之一,患病率高,进展较快,严重影响人民健康。目前,由于胃癌的肿瘤异质性和化疗药物的耐药等问题,进展期胃癌综合治疗效果欠佳,因而开发新型胃癌治疗药物意义重大。
曲妥珠单抗(trastuzumab)通过与HER2受体的细胞外区域结合, 抑制HER2同源二聚,从而阻止HER2 介导的信号转导,并且促进抗体依赖的细胞毒性作用,导致表达HER2 的细胞死亡,在胃癌中显示出生存获益。但是,许多接受曲妥珠单抗治疗的HER2阳性胃癌患者由于细胞敏感性不足和耐药性导致患者的用药反应差,对于临床治疗仍然具有巨大的挑战。
2021兰州大学第二医院萃英生物医学研究中心焦作义团队在Nature Communications发表题为“Hyperactivation of HER2-SHCBP1-PLK1 axis promotes tumor cell mitosis and impairs trastuzumab sensitivity to gastric cancer”的研究论文,报道了HER2下游存在的一条新的信号通路HER2/Shc1/SHCBP1/PLK1,该信号通路的异常激活与曲妥珠单抗耐药密切相关。并据此筛选发现了新型的SHCBP1-PLK1复合体的抑制剂茶黄素-3, 3’-双没食子酸(TFBG),可显著增敏曲妥珠单抗治疗胃癌的疗效。
如图1所示,HER2和其他表皮生长因子受体(ERBBs)始终使用Shc1(一种细胞内支架蛋白)募集细胞质靶标激活下游途径,包括促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)途径,并通过增加细胞增殖,转移和侵袭来促进肿瘤发生。SHCBP1是一种Shc1结合蛋白,在HER2激活后与支架蛋白Shc1脱离。释放的SHCBP1在Ser273磷酸化后进入细胞核,从而对HER2级联反应,然后通过与PLK1结合促进有丝分裂相互作用因子MISP的磷酸化来调控细胞有丝分裂。同时,Shc1被募集到HER2进行MAPK或PI3K途径激活。HER2-SHCBP1-PLK1这一关键的信号通路驱动曲妥珠单抗敏感并在治疗上具有针对性。
图1 胃癌治疗靶点HER2下游新的信号通路HER2/Shc1/SHCBP1/PLK1
据此研究人员采用虚拟筛选和SPR的方法,寻找抑制SHCBP1–PLK1结合的天然产物。在用Biacore进行小分子筛选时,将PLK1偶联到CM5芯片上,40个小分子化合物以100uM的浓度进样,经过分子量校正后通过与阳参的对比可以得到候选的小分子抑制剂(图2)。
图2 Biacore对40个小分子化合物进行亲和力筛选
最终研究人员选择了亲和力最强的小分子TFBG,与PLK1的亲和力为4.67 ×10-7M(图3)。TFBG对SHCBP1–PLK1互作的抑制也通过后续的Co-IP和细胞FERT实验得到了验证。在动物实验中,TFBG治疗与曲妥珠单抗联合显示出显著的生长抑制和肿瘤消退,表明在HER2阳性胃癌治疗中的潜在临床应用。
图3 Biacore检测TFBG与PLK1的亲和力
回顾整篇文章,研究人员采用LC-MS/MS、免疫组化、FERT、原位杂交等多种方法明确了HER2下游新的信号通路HER2/Shc1/SHCBP1/PLK1,然后以抑制SHCBP1–PLK1互作为目标,找到了小分子抑制剂TFBG,最后在细胞实验和动物实验中,TFBG联合曲妥珠单抗的方案都显示了显著的抗肿瘤效果,为胃癌临床靶向治疗提供了新思路,也对天然药物研发产生了有力推动作用。
图4 文章整体思路
高灵敏度的Biacore在小分子抑制剂的筛选和表征中可以输出可靠的数据,无人值守的操作能够满足高通量筛选的需求,兼具了数据质量和筛选效率。智能的筛选分析模块可以自动对样品进行分子量校正,方便直接用响应值的高低进行比较,并且可以根据需求自动进行排序或者划分阈值线,直观地呈现筛选结果,极大地提高实验效率,保证在药物开发过程中的高效性。
参考文献:
Shi, Wengui et al. “Hyperactivation of HER2-SHCBP1-PLK1 axis promotes tumor cell mitosis and impairs trastuzumab sensitivity to gastric cancer.” Nature communications vol. 12,1 2812. 14 May. 2021, doi:10.1038/s41467-021-23053-8
[来源:北京德泉兴业商贸有限公司]
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