《自然·癌症》：中科院季红斌团队揭示他汀克服小细胞肺癌化疗耐药的机制

他汀可以靶向抑制胆固醇合成关键酶HMGCR，是临床普遍使用的一类降脂药物。近年来多项研究发现，他汀或可降低多种肿瘤的疾病进展和死亡风险[1]。那么，他汀能否给耐药或复发的恶性肿瘤患者带来新的希望呢？

小细胞肺癌（SCLC）约占肺癌患者数量的15%，是恶性程度和致死率最高的肿瘤之一，患者五年存活率仅5%。根据2021版中国临床肿瘤学会小细胞肺癌诊疗指南[2]，依托泊苷联合顺铂化疗方案（E/P）仍是SCLC的标准一线治疗方案。但由于肿瘤细胞易产生耐药，导致患者缓解期显著降低。因此，克服SCLC化疗耐药成为研究人员迫切需要解决的重要问题。

近日，由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心季红斌研究员领衔的团队，在《自然·癌症》期刊发表重要研究成果，为上述问题提供了可能的答案[3]。

Fig1. 论文首页截图

研究人员发现化疗耐药的SCLC的代谢脆弱点，即甲羟戊酸（MVA）-香叶基二磷酸（GGPP）途径。利用他汀（Statin）阻断该途径，可引起细胞胞内活性氧（ROS）积累和细胞凋亡。研究人员解析了其中具体的分子机制，发现他汀是通过抑制GGPP合成酶1（GGPS1）-RAB7A1-自噬，发挥促进细胞凋亡的作用。在高表达GGPS1的人源化小鼠肿瘤模型中，他汀可以克服化疗耐药，从而抑制肿瘤进展。针对一线治疗失败的SCLC患者，联合他汀和化疗治疗可以使高表达GGPS1的患者得到部分缓解。

这项研究找到了化疗耐药的SCLC的关键代谢靶点及机制，并且筛选到他汀具有克服化疗耐药的潜力。话不多说，模型示意图奉上~

Fig2. 模型示意图。化疗抵抗的SCLC细胞偏爱MVA-GGPP-自噬途径，从而减少化疗诱导的ROS，损伤的DNA或错误折叠的蛋白质等有害物质的积累。他汀通过阻断MVA途径降低GGPS1-RAB7A1介导的自噬，促进有害物质积累，引起SCLC细胞凋亡从而克服化疗耐药。

道路千万条，建模第一条。明确科学问题后，我想小伙伴们最关心的应该是建模。构建人源化小鼠肿瘤模型，包括人源肿瘤组织移植（PDX）模型和人源肿瘤细胞系移植（CDX）模型，是探究SCLC化疗耐药机制的重要手段。

研究者首先建立了人源化小鼠肿瘤模型，参照临床E/P化疗给药方案，通过长期间歇化疗处理，获得人源化小鼠肿瘤化疗耐药模型。

Fig3. 人源化小鼠肿瘤化疗耐药模型构建示意图。裸鼠皮下注射人SCLC细胞系，当肿瘤生长至100~200mm³时，给予E/P化疗（1个疗程/周）。裸鼠给予两个疗程以上时，肿瘤会明显缩小。停止给药后，肿瘤继续增长至100~200mm³时，再次给予治疗。如此，直至化疗耐药。

靶点怎么找，药筛少不了。使用FDA批准的药物库进行体外细胞筛选，研究人员发现他汀类药物可有效抑制甲羟戊酸（MVA）含量，从而抑制化疗耐药的SCLC细胞生存。

MVA途径对细胞诸多生命活动是必需的，包括胆固醇合成、铁死亡、线粒体呼吸和GGPP合成[4，5]。研究人员排除了前三种影响途径，发现回补GGPP可减少他汀引起的细胞死亡。而抑制GGPP合成酶GGPS1，可抑制化疗耐药的SCLC细胞生长。由此推测他汀抑制MVA途径影响的下游靶点是GGPS1。

Fig4. （A）药物筛选流程。化疗敏感的H82细胞和化疗抵抗的H82R细胞，分别进行单个药物处理72h，检测细胞活力。（B）火山图显示他汀类药物偏向抑制化疗抵抗的H82R细胞。

GGPP介导的异戊二烯化修饰对小GTPase膜定位至关重要[6，7]，研究人员利用siRNA文库进行筛选，发现RAB7A是GGPP修饰的重要靶分子。

RAB7A在介导自噬体-溶酶体融合过程中具有重要作用。研究人员利用自噬双标系统, 表达mRFP-GFP-LC3融合蛋白，当自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后，呈现红色荧光（RFP+GFP-）。通过检测荧光信号，研究人员发现他汀/siGGPS1/siRAB7A均可抑制自噬溶酶体形成，从而降低自噬流。

Fig5. （A）在H82R细胞中，通过siRNA筛选影响细胞活力的小GTPase。热图显示siGGPS1/RAB7A1相比siCtrl组，细胞活力显著降低。（B和C）化疗抵抗的H446细胞表达mRFP-GFP-LC3融合蛋白，细胞荧光图像和统计分析表明siGGPS1/RAB7A1相比siCtrl组自噬溶酶体含量降低。

已有研究报道自噬流降低会导致胞内ROS积累，从而导致细胞凋亡[8]。因此，研究人员检测发现他汀可导致化疗耐药的SCLC细胞胞内ROS含量升高，而ROS清除剂NAC和GSH可降低他汀诱导的细胞凋亡。

通过体内外实验，研究人员详细阐明了他汀克服SCLC化疗耐药的分子机制：他汀通过抑制GGPS1-RAB7A-自噬轴导致ROS升高和细胞凋亡。

分子机制整明白后，咱得问问临床意义。为了阐明该机制的临床意义，研究人员分析了国内135例SCLC患者GGPS1的蛋白表达水平和TCGA-SCLC患者的GGPS1的mRNA水平，发现GGPS1高表达的患者预后较差，并且化疗耐药的SCLC患者GGPS1表达水平更高。研究人员构建了化疗耐药的PDX模型，发现他汀对GGPS1高表达的患者PDX模型均有效。

Fig6. 他汀克服高表达GGPS1的PDX小鼠模型化疗耐药。（A）SCLC患者肿瘤组织样本免疫组化染色分析GGPS1表达水平。未经化疗的三例组织低表达GGPS1，而诱导化疗耐药的SC234R和SC256R高表达GGPS1，SC224R低表达GGPS1。（B-D）SCLC患者化疗耐药PDX模型不同处理组肿瘤生长曲线，他汀或他汀联合E/P对SC234R和SC256R有效，而对SC224R无效。（E）不同化疗疗效的患者GGPS1蛋白表达水平。PR：部分缓解；SD：疾病稳定；PD：疾病进展。（F和G）他汀或他汀联合E/P对化疗耐药的SC009/SC359有效。

为了检测他汀的临床实际治疗效果，研究人员入组7例一线治疗失败的SCLC患者，其中4例接受化疗，3例（患者编号为SP651，SP772和SP983）接受他汀联合化疗；SP651和SP772接受他汀（辛伐他汀）联合白蛋白紫杉醇治疗；SP983接受他汀（辛伐他汀）联合依托泊苷/卡铂治疗。

三例联合治疗的患者均出现不同程度的肿瘤缩小，其中SP651肿瘤原位灶缩小约40%，SP772脑转移灶减少约40-60%，SP983肝转移灶缩小约20%。单独接受化疗的4例患者的无进展生存期约6-10周，而SP651和SP772的无进展生存期超过17周。并且联合治疗组患者均未出现明显的不良反应。这些结果表明他汀联合化疗可部分缓解SCLC患者化疗耐药。

Fig7. 他汀联合化疗克服SCLC患者化疗耐药。（A）一线治疗复发的SCLC患者（SP651）经他汀（simvastatin辛伐他汀）联合白蛋白紫杉醇治疗后，CT图像显示其肺内肿瘤由2.7减至1.6cm。（B）一线治疗复发的SCLC患者（SP983）经他汀（simvastatin辛伐他汀）联合依托泊苷/卡铂治疗后，CT图像显示其肝内转移灶由3.5减至2.9cm。

本研究从动物建模、药物筛选到分子机制探究和临床样本验证，说明他汀具有克服SCLC化疗耐药的潜力，并且发现联合他汀和化疗对一线治疗方案失败的SCLC患者可能具有临床获益。

值得期待的是，研究人员正在发起两项Ⅱ期临床试验（NCT04698941和NCT04985201）进一步探究他汀联合化疗的疗效，并检测GGPS1作为化疗耐药的非侵入性分子标志物的潜力。

参考文献：

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[2].中华医学会肿瘤学分会, 中华医学会杂志社. 中华医学会肿瘤学分会肺癌临床诊疗指南（2021版） [J] . 中华医学杂志, 2021, 101(23) : 1725-1757. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20210207-00377.

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