最新研究成果 | 清華大學藥學院錢鋒課題組報道“馴服”胰腺導管腺癌“幫兇”的新思路
時間：2022-05-14 03:42:01學院：藥學院學校：清華大學
? ? 胰腺導管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）是死亡率最高的癌癥之一，5年生存率僅有10%左右。近日，清華大學藥學院錢鋒課題組的研究關注到了在PDAC化療耐藥和免疫逃逸中扮演著重要角色的活化的胰腺星形細胞（Pancreatic stellate cell，PSC），發(fā)現(xiàn)活化的PSC中自噬上調和與之相伴的p62丟失是阻礙維生素D受體（Vitamin D receptor，VDR）信號通路重塑PSC的重要原因。以此為基礎，研究人員提出了“協(xié)同自噬阻斷和VDR信號通路激活”的PSC重塑策略，以具有精準、強效抑制自噬功能的溶酶體pH緩沖膠束（Lysosomal pH buffering micelle，LBM）遞送VDR配體卡泊三醇（Calcipotriol，Cal），同時實現(xiàn)了自噬阻斷和VDR信號通路激活。這一策略協(xié)同調控了PSC重塑，改變了PDAC高度纖維化和免疫抑制的微環(huán)境，提高了PDAC對化療、免疫療法的響應性（圖1）。
圖1.包載Cal的LBM（Cal-loaded LBM，C-LBM）協(xié)同重塑PSC示意圖
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? ? 將活化的PSC“重塑/正?；?去活化”為靜息狀態(tài)，是改變PDAC抑制性腫瘤微環(huán)境的重要途經(jīng)。為探索高效的PSC重塑策略，該研究首先對PSC活化過程中的生物學現(xiàn)象進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中活化的PSC具有顯著上調的自噬水平并伴隨有p62蛋白的下調（圖2A-D）。為更好地探索自噬、p62和VDR信號通路在PSC活化中的關系，該研究構建了p62敲低的PSC，發(fā)現(xiàn)在p62敲低的PSC中，VDR配體Cal無法激活VDR信號通路（圖2E），p62的丟失也抑制了Cal去活化PSC的能力（圖2F-G），說明了PSC中上調的自噬和與之相伴的p62丟失是造成PSC對VDR配體不敏感的重要原因。該部分是研究的生物學基礎，基于上述的生物學發(fā)現(xiàn)，該研究提出了協(xié)同自噬抑制和VDR信號通路激活的PSC重塑策略。
圖2. 增強的自噬和p62丟失是阻礙VDR信號通路重塑PSC的重要原因
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? ? 為實現(xiàn)協(xié)同的自噬抑制和VDR信號通路激活，該研究以具有精準、強效pH緩沖作用的LBM為自噬抑制劑，通過LBM包載VDR配體Cal，構建了C-LBM（圖3A）。C-LBM保留了LBM精準、強效的pH緩沖作用（圖3B），并能夠響應酸性溶液環(huán)境快速釋放Cal（圖3C）。更重要的是，在活化的PSC中，C-LBM同樣高效抑制了自噬并逆轉了p62的丟失（圖3D），實現(xiàn)了增強的VDR信號通路激活（圖3E）。該部分是研究的制劑基礎，遞送系統(tǒng)的合理設計使得從藥學角度對協(xié)同重塑PSC策略的評估成為可能。
圖3. C-LBM能夠同時抑制PSC自噬并激活VDR信號通路
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? ? 使用C-LBM處理PSC，C-LBM顯著下調了PSC的α-SMA表達并增加了胞內脂滴的數(shù)量，且程度明顯高于單獨的VDR配體C-NBM和單獨的自噬抑制劑LBM，說明了C-LBM協(xié)同增效的PSC重塑作用（圖4）。該部分在細胞水平上對協(xié)同重塑策略進行了驗證，C-LBM展現(xiàn)出的強效重塑PSC作用為基于該治療策略的抗癌體內研究奠定了基礎。
圖4. C-LBM實現(xiàn)了協(xié)同增效的PSC重塑
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? ? 為評估協(xié)同重塑PSC策略在體內研究中的表現(xiàn)，該研究構建了同樣具有高度纖維化微環(huán)境的PSC/PCC共移植小鼠模型。與在體外研究中的結果一致，C-LBM高效重塑了PSC。雖然C-LBM本身并不能顯著抑制腫瘤增長，但通過重塑腫瘤基質，C-LBM顯著提高了PDAC對一線化療藥物吉西他濱（GEM）的響應性，C-LBM聯(lián)合GEM明顯抑制了腫瘤增長（圖5）。
圖5. C-LBM提高了PDAC對化療的響應性
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? ? 免疫療法引發(fā)了抗癌新一輪變革，為評估協(xié)同重塑策略對免疫療法的影響，該研究構建了同樣具有復雜、免疫抑制性微環(huán)境的KPC同種移植瘤模型。C-LBM顯著促進了CD8+ T細胞的浸潤。更重要的是C-LBM顯著提高了PDAC對免疫療法的響應性，C-LBM聯(lián)合anti-PD1、GEM也將患癌小鼠的生存期提升了2倍（圖6）。
圖6. C-LBM改變了免疫抑制性微環(huán)境并提高了PDAC對免疫療法響應性
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? ? 綜上所述，該研究以PDAC未被滿足的臨床需求為導向，以腫瘤微環(huán)境中對化療耐藥、免疫逃逸至關重要的PSC為突破口，以PSC活化過程中的生物學機理為基礎，提出了“協(xié)同自噬阻斷和VDR信號通路激活”的PSC重塑策略。該研究選擇具有精準、強效pH緩沖作用的LBM作為自噬抑制劑，選擇VDR配體Cal作為VDR信號通路激活劑，設計構建了能同時實現(xiàn)自噬抑制和VDR信號通路激活的藥物遞送體系，實現(xiàn)了高效PSC重塑，提高了PDAC對化療、免疫療法的響應性。這一嘗試為未來的PDAC藥物設計和治療方案提供了潛在的新方向。
? ? 上述研究在《Cancer Letters》發(fā)表，標題為“Synergistic Autophagy Blockade and VDR Signaling Activation Enhance Stellate Cell Reprogramming in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma”。
? ? 清華大學藥學院錢鋒教授為本文通訊作者，錢鋒課題組2017級博士生孔維健為本文第一作者。感謝北大藥學院汪貽廣教授和王增輝博士提供高分子膠束制劑材料，錢鋒研究組開展的針對胰腺癌的藥物遞送研究獲得了中國國家自然科學基金（項目號82073769），北京結構生物學高精尖中心的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304383522002026
圖1.包載Cal的LBM（Cal-loaded LBM，C-LBM）協(xié)同重塑PSC示意圖
? ? 將活化的PSC“重塑/正?；?去活化”為靜息狀態(tài)，是改變PDAC抑制性腫瘤微環(huán)境的重要途經(jīng)。為探索高效的PSC重塑策略，該研究首先對PSC活化過程中的生物學現(xiàn)象進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中活化的PSC具有顯著上調的自噬水平并伴隨有p62蛋白的下調（圖2A-D）。為更好地探索自噬、p62和VDR信號通路在PSC活化中的關系，該研究構建了p62敲低的PSC，發(fā)現(xiàn)在p62敲低的PSC中，VDR配體Cal無法激活VDR信號通路（圖2E），p62的丟失也抑制了Cal去活化PSC的能力（圖2F-G），說明了PSC中上調的自噬和與之相伴的p62丟失是造成PSC對VDR配體不敏感的重要原因。該部分是研究的生物學基礎，基于上述的生物學發(fā)現(xiàn)，該研究提出了協(xié)同自噬抑制和VDR信號通路激活的PSC重塑策略。
圖2. 增強的自噬和p62丟失是阻礙VDR信號通路重塑PSC的重要原因
? ? 為實現(xiàn)協(xié)同的自噬抑制和VDR信號通路激活，該研究以具有精準、強效pH緩沖作用的LBM為自噬抑制劑，通過LBM包載VDR配體Cal，構建了C-LBM（圖3A）。C-LBM保留了LBM精準、強效的pH緩沖作用（圖3B），并能夠響應酸性溶液環(huán)境快速釋放Cal（圖3C）。更重要的是，在活化的PSC中，C-LBM同樣高效抑制了自噬并逆轉了p62的丟失（圖3D），實現(xiàn)了增強的VDR信號通路激活（圖3E）。該部分是研究的制劑基礎，遞送系統(tǒng)的合理設計使得從藥學角度對協(xié)同重塑PSC策略的評估成為可能。
圖3. C-LBM能夠同時抑制PSC自噬并激活VDR信號通路
? ? 使用C-LBM處理PSC，C-LBM顯著下調了PSC的α-SMA表達并增加了胞內脂滴的數(shù)量，且程度明顯高于單獨的VDR配體C-NBM和單獨的自噬抑制劑LBM，說明了C-LBM協(xié)同增效的PSC重塑作用（圖4）。該部分在細胞水平上對協(xié)同重塑策略進行了驗證，C-LBM展現(xiàn)出的強效重塑PSC作用為基于該治療策略的抗癌體內研究奠定了基礎。
圖4. C-LBM實現(xiàn)了協(xié)同增效的PSC重塑
? ? 為評估協(xié)同重塑PSC策略在體內研究中的表現(xiàn)，該研究構建了同樣具有高度纖維化微環(huán)境的PSC/PCC共移植小鼠模型。與在體外研究中的結果一致，C-LBM高效重塑了PSC。雖然C-LBM本身并不能顯著抑制腫瘤增長，但通過重塑腫瘤基質，C-LBM顯著提高了PDAC對一線化療藥物吉西他濱（GEM）的響應性，C-LBM聯(lián)合GEM明顯抑制了腫瘤增長（圖5）。
圖5. C-LBM提高了PDAC對化療的響應性
? ? 免疫療法引發(fā)了抗癌新一輪變革，為評估協(xié)同重塑策略對免疫療法的影響，該研究構建了同樣具有復雜、免疫抑制性微環(huán)境的KPC同種移植瘤模型。C-LBM顯著促進了CD8+ T細胞的浸潤。更重要的是C-LBM顯著提高了PDAC對免疫療法的響應性，C-LBM聯(lián)合anti-PD1、GEM也將患癌小鼠的生存期提升了2倍（圖6）。
圖6. C-LBM改變了免疫抑制性微環(huán)境并提高了PDAC對免疫療法響應性
? ? 綜上所述，該研究以PDAC未被滿足的臨床需求為導向，以腫瘤微環(huán)境中對化療耐藥、免疫逃逸至關重要的PSC為突破口，以PSC活化過程中的生物學機理為基礎，提出了“協(xié)同自噬阻斷和VDR信號通路激活”的PSC重塑策略。該研究選擇具有精準、強效pH緩沖作用的LBM作為自噬抑制劑，選擇VDR配體Cal作為VDR信號通路激活劑，設計構建了能同時實現(xiàn)自噬抑制和VDR信號通路激活的藥物遞送體系，實現(xiàn)了高效PSC重塑，提高了PDAC對化療、免疫療法的響應性。這一嘗試為未來的PDAC藥物設計和治療方案提供了潛在的新方向。
? ? 上述研究在《Cancer Letters》發(fā)表，標題為“Synergistic Autophagy Blockade and VDR Signaling Activation Enhance Stellate Cell Reprogramming in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma”。
? ? 清華大學藥學院錢鋒教授為本文通訊作者，錢鋒課題組2017級博士生孔維健為本文第一作者。感謝北大藥學院汪貽廣教授和王增輝博士提供高分子膠束制劑材料，錢鋒研究組開展的針對胰腺癌的藥物遞送研究獲得了中國國家自然科學基金（項目號82073769），北京結構生物學高精尖中心的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304383522002026
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