Romidepsin 通过 DDIT4-mTORC1 通路展现抗食管鳞状细胞癌活性

2024-06-14 Fri
Romidepsin 食管鳞状细胞癌 DDIT4 mTORC1 药物筛选凋亡细胞周期阻滞
Romidepsin 通过 DDIT4-mTORC1 通路展现抗食管鳞状细胞癌活性食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma, ESCC）是全球最为常见的人类恶性肿瘤之一，具有高发病率和高死亡率。由于当前治疗选择有限，开发新型有效的治疗药物成为迫切需求。在本文中，研究者通过高通量药物筛选（high-throughput drug screening, HTS）技术对ESCC细胞系进行筛选，发现了组蛋白去乙酰化酶抑制剂罗米德辛（Romidepsin）在抑制ESCC细胞增殖、诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞方面具有显著效果。实验结果还在ESCC细胞系衍生的移植瘤（CDX）及患者来源的移植瘤（PDX）小鼠模型中得到了验证。该研究由来自重庆医科大学及中南大学的研究团队完成，并发表在《Cancer Gene Therapy》期刊上。
背景介绍食管癌（Esophageal Cancer, EC）是全球第七大常见癌症，也是癌症相关死亡的第六大原因。根据病理特征，EC可分为两大亚型：ESCC和食管腺癌（EAC）。尽管在发达国家EAC的发病率逐渐增加，但全球约90%的EC病例为ESCC，其在亚洲、东非和南美洲的发病率最高。由于早期症状不明显，大多数ESCC患者在中期或晚期才被诊断，在发达国家的五年生存率不到20%，在许多发展中国家则不到5%。目前，ESCC的治疗主要包括手术切除、放疗和化疗，但只有少数患者能够获益。因此，开发高效且副作用小的新型治疗药物对于治疗ESCC尤为紧迫。
研究方法研究团队首先使用高通量药物筛选技术，从美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物化合物库中筛选具有抗ESCC活性的药物。筛选使用了包括2D和平面培养（称为3D培养）在内的不同ESCC细胞系模型。发现罗米德辛能够显著抑制ESCC细胞的增殖，并诱导其发生凋亡和细胞周期阻滞。
细胞培养与转染人ESCC细胞系（TE-1和KYSE-150）和不朽化的正常食管上皮细胞系HET-1A被用于实验。细胞在RPMI 1640培养基中进行培养，并定期更换培养基。对于2D培养，细胞在培养板上生长成单层；而对于3D培养，细胞被种植在低附着性培养板中形成球状体。实验也使用了DDIT4特异性siRNA来进行相关基因的转染研究。
药物筛选通过HTS对1469种FDA已批准的小分子药物进行筛选。细胞被种植在96孔板中，并用药物处理72小时，细胞活力通过化学发光强度检测。
药物活性检测在2D和3D细胞系中使用CCK-8试剂盒和CellTiter-Glo® 3D细胞活力检测试剂盒评估细胞活力。结果显示罗米德辛对ESCC细胞具有时间和剂量依赖的抑制效果。
体内抗肿瘤活性验证为了验证罗米德辛在体内的效力，研究团队建立了TE-1 CDX小鼠模型。小鼠接受罗米德辛或溶媒的治疗，结果显示罗米德辛显著降低了肿瘤体积和重量，而对小鼠体重无显著影响。
RNA测序分析RNA测序（RNA-seq）分析显示，在罗米德辛处理后，ESCC细胞中有显著差异表达的mRNA，结果指出基因DDIT4在罗米德辛处理后被上调。进一步的实验证明这种上调与DDIT4启动子区组蛋白H3和H4乙酰化增强有关。
分子机制探讨为了探讨罗米德辛的分子作用机制，研究团队进行了一系列救援实验。结果揭示，罗米德辛通过增加DDIT4的表达，进而抑制mTORC1通路，抑制了下游目标蛋白S6K1和4EBP1的磷酸化，从而减少了蛋白质合成和细胞增殖。
PDX模型中的治效与毒性评估研究团队进一步在ESCC PDX模型中评估了罗米德辛的治疗效果和毒性。结果显示，罗米德辛相比传统的化疗药物（紫杉醇联合顺铂）有更好的抗肿瘤效果且毒性较低。
研究结果研究结果表明，罗米德辛通过DDIT4-mTORC1通路抑制ESCC细胞增殖、诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞。此外，罗米德辛在PDX模型中的表现优于传统化疗药物，显示出更好的疗效和更少的毒副作用。
结论与展望总之，本研究通过HTS筛选发现罗米德辛作为一种潜在的抗ESCC药物，揭示了其通过DDIT4-mTORC1通路发挥抗肿瘤作用的分子机制，并验证了其在体内模型中的疗效与安全性。罗米德辛为ESCC的治疗提供了新选择，同时也为未来研究提供了新的靶点和策略。
研究意义本研究不仅为ESCC的治疗提供了新的药物选择，同时也为未来药物的研发和ESCC的治疗策略提供了重要的理论依据。通过明确罗米德辛的分子机制，进一步为开发高效、低毒的抗肿瘤药物奠定了基础。
研究团队包括来自重庆医科大学心胸外科、生命科学研究所，中南大学临床药理研究所的科研人员，研究成果于2024年3月在《Cancer Gene Therapy》期刊在线发表。研究表明，罗米德辛通过促进组蛋白乙酰化上调DDIT4表达，进而抑制mTORC1通路，这一发现为ESCC治疗带来了新的希望。研究人员建议未来应进一步探索罗米德辛在临床应用中的效果，并进行相关临床试验。