Theranostics: RNA干扰筛选发现，在乳腺癌细胞中，蛋白酶是PI3K抑制的合成致死伙伴

乳腺癌是一种恶性疾病，每八名女性中就有一人会在一生中患病(12.9%的终生风险)。由于其细胞和分子的异质性，这是至关重要的，以了解驱动乳腺癌的分子途径，以改善治疗方法。磷脂酰肌醇-3-激酶/哺乳动物雷帕霉素靶点(PI3K/mTOR)信号通路调节必要的生理过程，70%的乳腺癌患者被激活。

编码PI3Kα亚型催化亚单位的PIK3CA基因在36%的乳腺癌患者中发生基因改变。此外，PIK3CA基因座的遗传扩增和肿瘤抑制基因磷酸酶和Tensin同源物(PTEN；4%)的突变推动了肿瘤的进展和治疗耐药性。

PI3K/mTOR信号在乳腺癌中经常上调，使该通路的抑制剂成为非常有希望的抗癌药物。然而，PI3K抑制剂的治疗指数较低。因此，寻找新的联合治疗方案是临床应用PI3K通路抑制乳腺癌治疗的重要一步。在这里，研究者建议将蛋白水解酶作为潜在的协同伙伴，同时抑制乳腺癌细胞中的PI3K。

图片来源: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35673573/

近日，来自弗莱堡大学的研究者们在Theranostics杂志上发表了题为“RNA interference screens discover proteases as synthetic lethal partners of PI3K inhibition in breast cancer cells”的文章，该研究成功地在人和小鼠乳腺癌细胞中建立了具有PI3K抑制作用的蛋白水解酶的组合靶点。USP7、Metap1和MetAP2是同时抑制蛋白酶/PI3K的合成致命伙伴，这可能会改进未来的乳腺癌治疗。

研究者通过基于miR-E的敲除系统针对所有基因组编码的蛋白酶，即乳腺癌细胞的降解组，进行了mRNA表达研究和无偏见的功能性遗传合成致死性筛选。重要的是，这些RNA干扰筛选是与两种PI3K途径抑制剂联合进行的。

降解全基因组的基因筛查确定了181种影响小鼠乳腺癌细胞对低剂量PI3K抑制的敏感性的蛋白酶。利用独立产生的可诱导基因敲除细胞系，研究者验证了乳腺癌细胞中的12种蛋白水解酶。

根据这些已知的促癌功能，研究者证明了USP7和MetAP2对小鼠和人乳腺癌细胞的生长是重要的，并发现了Metap1在这一背景下的作用。最重要的是，研究者证明了USP7、Metap1或MetAP2基因敲除结合同时抑制PI3K导致了对小鼠和人乳腺癌细胞生长的协同损害。

USP7基因敲除和PI3K抑制对人和小鼠乳腺癌细胞的影响

图片来源: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35673573/

综上所述，基于数据质量、内部控制和HITS的成功验证，研究者建立了一个发现管道来分析蛋白水解酶和PI3K信号的联系。这种方法可以应用于其他PI3K突变的癌症，或者在未来与其他抑制剂联合使用，如Alpelisib。

该研究的数据证实了已知的USP7和MetAP2在小鼠和人乳腺癌细胞中的促肿瘤作用，推测Metap1对乳腺癌细胞生长具有新的重要作用。重要的是，研究者发现了将PI3K抑制与USP7、Metap1或MetAP2基因敲除相结合的优势。这些组合对小鼠和人乳腺癌细胞的生长产生了部分协同效应，可转移到人结直肠癌和肝细胞癌细胞系。

这样的组合之前在乳腺癌中没有被建议，最近的组合治疗集中于结合Usp7抑制与化疗药物，parp抑制剂，Notch1通路抑制剂或蛋白酶体抑制剂不同的癌症实体，但在乳腺癌中没有。USP7和PI3K抑制联合在白血病细胞中被提出，最近在tp53突变的小细胞肺癌细胞中被提出。靶向这些蛋白水解酶可能通过使乳腺癌细胞对PI3K通路的抑制敏感来加强未来的乳腺癌联合治疗。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Lena Hölzen et al. RNA interference screens discover proteases as synthetic lethal partners of PI3K inhibition in breast cancer cells. Theranostics. 2022 May 16;12(9):4348-4373. doi: 10.7150/thno.68299.