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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

1957年，沙利度胺上市后用于治療失眠和妊娠反應，因致胎兒出現“海豹胎畸形”而一度停用。目前，該藥在我國的說明書批準適應癥僅為治療（和預防）麻風病，可與抗麻風藥合用以減輕麻風反應，是抗麻風反應的首選藥物。近年來，隨著該藥抗血管生成、抗炎、抑制免疫、抗腫瘤、緩解神經性疼痛等作用的發(fā)現，其在臨床的適應證也逐漸擴大。

泊馬度胺是沙利度胺的衍生物，具有抗血管生成作用，也可以作為免疫調節(jié)劑，屬于免疫調節(jié)藥物(IMiD)類的第三代成員，除了其免疫調節(jié)和抗血管生成活性外，泊馬度胺還具有針對骨髓瘤細胞的直接活性，影響基因表達，促進細胞凋亡和細胞周期停滯。

泊馬度胺及其類似物（來那度胺和沙利度胺）是廣泛用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤治療的免疫調節(jié)藥物（IMiDs）。近期的臨床研究表明，IMiDs與其他化療藥物聯合使用能夠使患有實體瘤的患者受益，包括肺癌、前列腺癌、胰腺癌、肝細胞癌、胃癌、高級別膠質瘤和黑色素瘤等。值得注意的是，沙利度胺與其他化療藥物的聯合使用顯著延長了非小細胞肺癌患者的腫瘤進展中位時間，并提高了總體反應率，這激發(fā)了將泊馬度胺與另一種藥物聯合用于治療肺癌的探索，因為泊馬度胺的療效可達沙利度胺的1萬倍。然而，能夠與泊馬度胺聯合使用以使患者受益的藥物以及導致療效增加的機制仍不清楚。

Cereblon（CRBN）是免疫調節(jié)藥物（IMiDs）的主要靶點，它直接與IMiDs的戊二酰亞胺環(huán)結合。以往的研究通常將IMiDs的藥理活性歸因于其與CRBN的結合，以及由此產生的新底物的招募、泛素化和降解，從而引發(fā)一系列生物學效應。例如，IMiDs通過結合CRBN誘導新底物IKZF1/3的泛素化和降解，從而發(fā)揮抗骨髓瘤和免疫調節(jié)作用。然而，越來越多的研究表明，IMiDs還可以通過CRBN非依賴性途徑發(fā)揮藥理活性。例如，在人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）中敲低CRBN并不影響IMiDs的抗血管生成效應，表明CRBN非依賴性途徑也參與了IMiDs的抗血管生成作用。此外，泊馬度胺耐藥細胞研究表明，泊馬度胺的耐藥機制與CRBN無關，通過聯合抑制DNA甲基轉移酶（DNMTs）和組蛋白甲基轉移酶（EZH2），細胞可以在CRBN非依賴性方式下重新對泊馬度胺敏感。除了CRBN介導的ZAP-70非依賴性途徑外，IMiDs還可以通過ZAP-70介導的CRBN非依賴性途徑激活自然殺傷（NK）細胞，發(fā)揮其抗多發(fā)性骨髓瘤的細胞毒性。此外，泊馬度胺可以直接與p53相關蛋白激酶（TP53RK）結合并抑制其活性，通過p53依賴但非CRBN依賴的途徑對多發(fā)性骨髓瘤細胞發(fā)揮凋亡效應。因此，研究IMiDs在癌細胞中的靶點譜以及它們參與抗腫瘤活性的機制具有重要意義。        

ETFA是電子傳遞黃素蛋白（ETF）的一個亞基，它作為電子轉運蛋白，介導線粒體呼吸鏈中各種脫氫反應的電子轉移。ETFA可以從代謝過程（如線粒體氨基酸分解、脂肪酸氧化和膽堿代謝）中接受電子，并將其轉移到呼吸鏈中，在那里以ATP的形式產生氧化能量。ATP是生命過程中通用的能量貨幣，其水平的增加有助于各種依賴能量的生命過程，包括凋亡。凋亡是一個耗能過程，使用F0F1 ATPase（F0F1 ATP合酶）抑制劑處理細胞可以降低細胞內ATP水平，并完全阻斷Fas/Apo-1（也稱為CD95或TNFRSF6，是一種I型跨膜糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體（TNF）超家族）刺激的凋亡。鑒于大多數化療藥物都有觸發(fā)凋亡的作用，尚不清楚泊馬度胺是否可以通過調節(jié)ETFA增加細胞內ATP水平，從而增強化療藥物的療效并促進凋亡。

因此，為了探討泊馬度胺對ETFA的靶向調控，并進一步探索與泊馬度胺聯合使用的潛在有益藥物，以及在非小細胞肺癌聯合治療中提高療效的機制，廣西師范大學的Liangping Li等人于2024年在《Bioorganic Chemistry》雜志（IF=4.5，醫(yī)學2區(qū)）發(fā)表了題為“Pomalidomide sensitizes lung cancer cells to TRAIL/CDDP-induced apoptosis via directly targeting electron transfer flavoprotein alpha subunit.”的文章。

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所用到的主要方法

METHODS

1. 鏈霉親和素pull-down與質譜分析 

2. 表面等離子共振（SPR）與核磁共振（NMR）

3. 細胞熱轉移實驗（CETSA） 

4. 分子對接模擬 

5. ATP檢測與凋亡分析 

6. CRBN缺陷型細胞實驗 

7. NCI-H460移植瘤模型

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文章摘要

ABSTRACT

免疫調節(jié)藥物（IMiDs）如沙利度胺在與其他化療藥物聯用時對肺癌患者具有臨床益處，這啟發(fā)了對更強效的第三代IMiD——泊馬度胺與其他藥物聯用治療肺癌的探索。然而，泊馬度胺的聯合用藥機制尚不明確。本研究通過鏈霉親和素下拉實驗結合蛋白質組學分析，發(fā)現電子轉移黃素蛋白α亞基（ETFA）是泊馬度胺在非小細胞肺癌（NSCLC）中的關鍵靶點。實驗表明，泊馬度胺通過直接結合ETFA增加ATP生成，顯著促進腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TRAIL）誘導的凋亡。敲低ETFA可消除泊馬度胺對能量代謝的促進作用，而呼吸鏈抑制劑可阻斷TRAIL與泊馬度胺聯合誘導的凋亡。此外，在NCI-H460移植瘤模型中，泊馬度胺顯著增強順鉑（CDDP）的抗癌效果，其機制主要依賴于凋亡誘導。本研究揭示了泊馬度胺抗癌作用的新靶點，并為泊馬度胺聯合CDDP治療NSCLC提供了轉化潛力。

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文章主要內容

CONTENT

（1）電子轉移黃素蛋白α亞基（ETFA）是泊馬度胺的新靶點：通過pull-down和SPR實驗證實泊馬度胺直接結合ETFA（KD=32.82 μM），分子對接顯示其與ETF-α亞基的氫鍵相互作用。

（2）泊馬度胺通過能量代謝調控促進凋亡：泊馬度胺通過ETFA增加ATP水平，增強TRAIL誘導的凋亡（凋亡細胞比例提升2倍以上）；外源性ATP模擬相似效應。  

（3）泊馬度胺激活線粒體凋亡通路：聯合治療顯著激活caspase-3和PARP剪切，抑制呼吸鏈復合體III（Antimycin A）可阻斷該效應。  

（4）泊馬度胺的作用存在CRBN非依賴性機制：在CRBN缺陷型A549細胞中，泊馬度胺仍通過ETFA促進ATP生成和凋亡。  

（5）泊馬度胺與順鉑的體內協(xié)同療效：泊馬度胺與CDDP聯合治療顯著抑制腫瘤生長（TGI=54.72%），減少Ki67陽性細胞，且未引起明顯器官毒性。

       原文標題 : 泊馬度胺靶向電子傳遞黃素蛋白α亞基，增強肺癌細胞對TRAIL/CDDP誘導凋亡作用的敏感性