帕博西尼/哌柏西利与伊立替康协同促进结直肠癌细胞死亡

　　缺氧是癌症治疗的固有障碍。帕博西尼/哌柏西利是一种高选择性 CDK4/6 抑制剂，已在众多临床试验中进行测试，并已获得 FDA 批准。我们之前报道过，无论是否存在缺氧，CDK 抑制剂都可以使 HIF1α 不稳定，并且可以通过双重阻断 CDK1 和 GSK-3β 使肿瘤细胞对 TRAIL 敏感。为了将这些知识转化为癌症治疗策略，我们研究了在常氧和缺氧条件下 CDK 抑制结肠癌细胞的治疗效果和分子机制。我们发现帕博西尼通过对 HIF-1α 积累的失调使结肠癌细胞对缺氧诱导的细胞凋亡抵抗敏感。除了抑制细胞增殖，我们观察到 palbociclib 通过调节 ERK/GSK-3β 信号传导和 GSK-3β 表达促进结肠癌细胞死亡，而不管是否存在相对高浓度的缺氧。此外，帕博西尼通过在常氧或缺氧条件下解除伊立替康诱导的 Rb 磷酸化和减少 HIF-1α 积累，在具有各种分子亚型的多种结肠癌细胞系中与伊立替康协同作用。总的来说，我们的研究结果提供了一种针对缺氧结肠癌细胞的新型联合治疗策略，可以在临床中进一步转化。

　　我们之前的研究表明，CDK1 稳定 HIF-1α 以促进肿瘤生长，而抑制 CDK1 通过解除对 HIF-1α 的调节来增加缺氧细胞的凋亡敏感性。我们目前的数据表明，缺氧对 CRC 细胞对帕博西尼的敏感性几乎没有影响。我们发现，在常氧或缺氧条件下，palbociclib 会使结肠癌细胞中的 HIF-1α 不稳定，表明帕博西尼可能使 CRC 细胞对缺氧诱导的细胞凋亡抵抗敏感。5-FU 是 CRC 化疗的支柱。据报道，缺氧会在胃肠道癌症中诱导 5-FU 抗性，而缺氧的这种作用可能会通过抑制 HIF-1α 信号调节糖酵解来逆转。我们之前的研究报告说，缺氧会在缺乏 p53 的 CRC 细胞中诱导对 5-FU 的细胞凋亡抗性。我们证实缺氧会在不同的 CRC 细胞系中迅速诱导 5-FU 耐药性。伊立替康也是晚期结直肠癌主干化疗的一部分，缺氧诱导的羧酸酯酶积累增加了肿瘤对伊立替康 (CPT-11) 的敏感性。CPT11 可以通过抑制缺氧胶质瘤细胞中 HIF-1α 蛋白的积累或翻译来减少血管生成和肿瘤生长。我们发现 CPT11 在 CRC 细胞中发挥其治疗作用，无论是否存在缺氧。总的来说，缺氧诱导的耐药性是 CRC 治疗中的一个棘手问题，我们的研究结果揭示了针对缺氧肿瘤细胞的潜在治疗策略。

　　高浓度的帕博西尼/哌柏西利已被用于组织灌注，其中在人类 HCC 样本中观察到裂解的半胱天冬酶 3 阳性细胞显着增加。单药帕博西尼治疗的小鼠显示肿瘤体积显着减少，表明帕博西尼/哌柏西利治疗可以有效治疗体内肝肿瘤。我们的数据表明，无论是否存在缺氧，哌柏西利在 10 μM 时都会促进细胞凋亡。这些发现表明，帕博西尼的治疗效果和机制比目前了解的更为复杂。糖原合酶激酶-3β 是细胞存活和 NF-kB 活化中必不可少的丝氨酸/苏氨酸激酶。GSK-3β 的抑制诱导神经胶质瘤细胞死亡。ERK1/2 上调 pGSK-3β (Tyr216) 介导碱性成纤维细胞生长因子 (FGF) 诱导的神经母细胞瘤细胞凋亡，而阻断 GSK-3β 和 ERK1/2 可保护细胞免受 FGF2 诱导的细胞凋亡。白术内酯 I (AT-I) 具有从大头苍术根茎中分离的 p21 激活剂和 CDK2 抑制剂的活性，通过解除对 pGSK-3β (Ser9) 的调节诱导黑色素瘤中的细胞凋亡和 G1-S 停滞，而阻断 GSK-3β 可逆转 AT-1诱导细胞凋亡和 G1-S 期阻滞。这些发现与我们的发现一致，即帕博西尼促进 CRC 细胞凋亡，同时激活 ERK1/2 信号并解除抑制性 pGSK-3β (Ser9) 的调节。此外，帕博西尼在缺氧条件下降低 GSK-3β 的表达。这可以解释为什么在缺氧条件下观察到更多的 CRC 细胞死亡。此外，我们发现缺氧诱导 Rb 活化并降低帕博西尼对 Rb 磷酸化的抑制。因此，缺氧可能会延迟帕博西尼诱导的 G1 期阻滞。我们还发现，帕博西尼甚至可以在 G1 期阻滞的显着影响之前将细胞阻滞在 G2 期。这与之前的研究不一致，原因可能是评估了一个 24 小时的时间点，并且之前使用了不同的细胞系。P276-00 是一种细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂，可在前列腺癌细胞中抑制 HIF-1α 并在缺氧条件下诱导 G2/M 期阻滞。一些研究报告称，ERK 或 JNK/MAPK 激活可诱导实体瘤中的 G2/M 期停滞和细胞凋亡。我们发现帕博西尼/哌柏西利在常氧或缺氧条件下使 HIF-1α 不稳定并激活 ERK1/2。这些机制可以解释帕博西尼对 CRC 细胞 G2/M 期阻滞和凋亡的影响。

　　我们的研究具有转化意义，并表明在 CRC 治疗中可能测试 CDK4/6 抑制剂与 CPT11（伊立替康）联合使用。涉及 HIF-1α、pRb、GSK-3β、Akt 和 ERK1/2 的观察到的效果和机制见解进一步支持了拟议的临床试验原理。特别是将 CDK4/6 抑制剂与伊立替康相结合的策略有望同时靶向可能导致常规治疗抵抗或肿瘤复发的常氧和缺氧肿瘤细胞群。CDK4/6 抑制剂加伊立替康 (CPT11) 的组合值得在晚期结直肠癌和其他潜在肿瘤类型患者的临床中进一步研究。微信扫描下方二维码了解更多：