Nature丨深入揭示肺腺癌細胞中RB作用的分子機制

撰文 | 鹹姐

責編 | 兮

肺癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，已成為我國城市人口惡性腫瘤死亡原因的第1位，分為小細胞肺癌和非小細胞肺癌，後者約佔所有肺癌的80%，早期一般沒有明顯的臨床癥狀，約75%的患者發現時已處於中晚期，5年生存率極低。非小細胞肺癌中有一類較容易發生於女性及不抽煙者，即肺腺癌。根據病理分型，肺腺癌的惡性程度可以分為5個等級：早期肺腺癌（等級1）表現為非典型腺癌增生或小腺瘤狀，擁有單一細胞核；2級腫瘤的腺瘤增大，細胞核輕微變大，核仁顯著；3級和4級肺腺癌的細胞均出現多型現象，細胞核出現異質性，其中4級肺腺癌已經表現出侵入性；當粘連形成並轉變為低分化表型時，即進入惡性程度最高的第5級【1,2】。

除了RAS基因和p53基因的突變，肺腺癌中還普遍存在著RB（retinoblastoma）基因的失活，從而導致病人生存率降低【3,4】，但是其具體的分子機制尚未明了。RB作為第一個被發現的腫瘤抑製基因，對細胞周期具有負調控作用。在肺癌發生過程中，RAS信號誘導D型周期蛋白（cyclin）的表達，使之與CDK4和CDK6結合，從而導致RB磷酸化以使細胞脫離靜息狀態進入G1期，隨後cyclin A/E-CDK2複合物使得RB高度磷酸化，使細胞穿過G1/S限制點，進行增殖【5】。在某些癌症中，已有研究通過抑製細胞周期依賴激酶CDK4和CDK6來重新激活RB通路，從而抑製腫瘤，並且這種方式現在也被用於評估肺腺癌的治療【6,7】，然而靶向抑製CDK4和CDK6是否足以激活肺癌中RB通路以及RB的再活化是否具有治療效果仍未可知。

為了解決上述問題，2019年5月2日，來自美國賓夕法尼亞大學佩尼爾曼醫學院（Perelman School ofMedicine）的David M. Feldser 團隊在Nature 上發表題為RB constrains lineagefidelity and multiple stages of tumour progression and metastasis 的文章，通過在由致癌基因KRAS導致的小鼠肺癌模型上進一步建立RB缺失和通路再激活的模型，揭示了RB的缺失使得癌細胞可以避開兩條不同的屏障而促進腫瘤的惡化，深入揭示了肺腺癌細胞中RB作用的分子機制，為肺腺癌的治療提供了分子基礎。

（KP;Rb^TR/TR），發現後者增殖的細胞明顯變多，惡性程度明顯高於前者，儘管如此，RB的缺失卻很大程度地抑製了MAPK信號通路，而MAPK信號的放大是腫瘤惡性程度進展所必須的，對於此看似矛盾的現象，研究者們後續的實驗發現，在ERK磷酸化的細胞中，p27的磷酸化增加，這是一種依賴於CDK2的降解p27的方式，同時RB也存在著高度磷酸化，使得腫瘤惡化程度變高，而在RB表達缺失的人肺癌組織中，ERK的磷酸化呈現低水準，由此表明，MAPK信號的放大通過促進依賴於CDK2的方式抑製RB，從而導致腫瘤的發展。因此， 在腫瘤惡性發展過程中，RB的缺失可以取代MAPK信號的增強。

隨後，研究人員使用CDK4/6的抑製劑：palbociclib，發現KP腫瘤來源的細胞增殖和克隆形成只有微小的抑製，相反，CDK2的抑製則顯著地抑製了KP細胞的增殖，並且使得這些細胞對palbociclib的敏感性增強。由此表明在KP細胞中，RB的失活主要是通過一種依賴於CDK2的磷酸化方式實現的，而當CDK2缺失時，癌細胞對於RB抑製的急需導致了依賴於CDK4/6的RB抑製形式的增加，從而對CDK4/6的抑製變敏感。從而提示我們，CDK2特異性抑製劑或許可以作為CDK4/6靶向治療的協同治療方案，使得RB通路的激活更有效，從而更成功的抑製腫瘤生長。

與此同時，從人類肺腺癌資料庫中的數據分析得出，RB通路缺失的病人的癌細胞更容易轉移，癌症惡性程度更高。進一步實驗也證實，與KP小鼠相比，KP;Rb^TR/TR小鼠腫瘤細胞中共表達轉移相關基因 HMGA2和分化相關轉錄因子NKX2-1和FOXA2，同時缺少表面蛋白C（SPC，維持良好分化表型的標誌物），從而表明RB的缺失破壞了細胞的分化的平衡，促進癌細胞的轉移。最後，本文的研究者們在KP;Rb^TR/TR小鼠上構建RB表達恢復的模型，發現在癌症晚期時，RB活性的恢復只能通過MAPK信號通路的重置來暫時抑製細胞增殖，但是，不容否認的是，RB可以逐漸地使腫瘤朝著低侵略性細胞狀態發展，降低其轉移的可能。

綜上所述，文章揭示了RB的抑製是致癌信號轉導MAPK在癌症早期的主要效應，強調了RB作為關鍵屏障阻止細胞分化為具有轉移能力的細胞的作用。同時確認CDK2為MAPK信號通路的效應器，選擇性地使用CDK2抑製劑是通過重新激活RB通路以治療癌症方法成功的關鍵因素，而這種激活RB的治療方式並不能抑製癌細胞增殖，而是通過影響腫瘤轉移實現對腫瘤的抑製效應。

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製版人：小嫻子

參考文獻

1. DuPage,M., Dooley, A. L. & Jacks, T. Conditional mouse lung cancer models usingadenoviral or lentiviral delivery of Cre recombinase. Nat. Protocols 4,1064–1072 (2009).

2. Jackson,E. L. et al. The differential effects of mutant p53 alleles on advanced murinelung cancer. Cancer Res. 65, 10280–10288 (2005).

3. TheCancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive molecular profiling of lungadenocarcinoma. Nature 511, 543–550 (2014).

4. Zehir,A. et al. Mutational landscape of metastatic cancer revealed from prospectiveclinical sequencing of 10,000 patients. Nat. Med. 23, 703–713 (2017).

5. Sherr,C. J. & McCormick, F. The RB and p53 pathways in cancer. Cancer Cell 2,103–112 (2002).

6. Fry,D. W. et al. Specific inhibition of cyclin-dependent kinase 4/6 by PD 0332991and associated antitumor activity in human tumor xenografts. Mol. Cancer Ther.3, 1427–1438 (2004).

7. Zhou,J. et al. Palbociclib, a selective CDK4/6 inhibitor, enhances the effect of selumetinibin RAS-driven non-small cell lung cancer. Cancer Lett. 408, 130–137 (2017).

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