阻斷 ERK 和自噬的藥物抑制劑組合有望治療 PDAC
Figure 1.KRAS 抑制增加 KRAS 突變 PDAC 細胞系的自噬通量
研究人員發現，在做檢測的 8 個人源 PDAC 細胞中，所有細胞均能穩定的表達 mCherry-EGFP-LC3B 自噬載體，并在 ERK 抑制劑（SCH772984）使用的短期（24 小時）內，可刺激細胞在自噬方面出現 3-30 倍的增長。為了證實自噬通量的增加，研究人員觀察到在 ERK 抑制劑（SCH772984）處理細胞中 LC3B-II 和 LC3B-I 的比例相較于對照組，無論是在基礎情況下，還是在 bafilomycin A1 存在的情況下，都可以抑制通量。將這些結果擴展到 iKRAS 模型，我們觀察到 ERK 的抑制也抑制了實驗檢測的三種小鼠 iKRAS PDAC 系中三種的 Kras G12D 沉默，導致自噬通量廣泛增加 10- 30 倍（如 Figure 2.所示）。
Figure 2. ERK 的抑制提高自噬通量
值得注意的是，我們進一步證實了 ERK 的抑制能夠刺激 AMPK 的激活，且觀察到 mTORC1 信號下降。RPPA 數據的相關分析證實，磷酸化 AMPK 水平與 ERK 抑制的標志物呈負相關，而 mTOR 通路成分的減少與 ERK 抑制的標志物呈正相關。隨后，研究人員利用液相色譜、 q-RTPCR 等實驗方式，證明 ERK 的抑制會增強自噬，并提高自噬信號、核苷酸代謝和基因轉錄大水平（如 Figure 3.所示）。
Figure 3. ERK 的抑制對 mTOR 的影響
研究人員發現 ERKi 處理細胞后，胞內線粒體的質量降低，線粒體病理通量增加。ERK 的抑制使人PDAC系（KRAS短期抑制）和 iKRAS 小鼠 PDAC 系（KRASG12D 抑制）的線粒體融合增強。總的來說，ERK 抑制和 KRAS 抑制都顯著影響線粒體網絡的重排，與通常觀察到的碎片化性質相比，更傾向于線粒體的融合。之前有研究表明，線粒體融合與線粒體活性增加有關。然而，在研究過程中，研究人員發現在 ERKi 處理 1.5 h（發現線粒體融合的時間點）的細胞內沒有觀察到細胞耗氧量的任何變化。此外，ERKi 處理人 PDAC 細胞 24 小時后，細胞的基礎耗氧量和 ATP 的產生或降低或不變（如 Figure 4.所示）。
Figure 4. ERK 抑制和 KRAS 沉默損害 PDAC 細胞線粒體功能
鑒于目前臨床上還沒有特異性的自噬抑制劑，但羥氯喹作為溶酶體酸化的一種間接自噬抑制劑，經常被使用。因此，我們發現與SCH772984同時治療，ERK (ulixertinib/BVD-523)38 在化學上和機制上明顯或 MEK 抑制劑 binimetinib 協同地增強氯喹介導的生長抑制。利用 Chou-Talalay 或 BLISS 的方法，可在大范圍的ERKi 或 MEKi 濃度下觀察到協同作用。值得注意的是，無論采用 MTT 還是活細胞計數的方式，都能觀察到協同作用。與此同時， ERKi 的單獨給藥有限度的造成細胞凋亡，但聯合治療后細胞明顯增加（如 Figure 5. 所示）。
Figure 5.ERK 信號和自噬的雙重抑制協同損害 PDAC 增殖
為了將這些體外發現擴展到體內腫瘤生長，研究人員對 ERKi 和羥基氯喹在兩種異種 kras 突變的胰腺腫瘤源性異種移植(PDX)模型中的聯合應用。在這兩種模型中，ERKi 的單獨使用對腫瘤生長有顯著影響，而兩者的結合更加有效地阻止了腫瘤的進展并延長了生存期。此外，ERKi 和羥基氯喹聯合治療的小鼠腫瘤明顯小于單獨使用 ERKi 治療的小鼠腫瘤。因此得出結論， 協同抑制 ERK1/ERK2和自噬與單獨抑制 ERK 對 PDAC 的抑制作用會更加明顯（如 Figure 6. 所示）。
Figure 6.使用 ERKi 和羥基氯喹聯合治療小鼠的影響
小M 的小思考：
北卡大學的研究人員發現，KRAS 的抑制增加了自噬通量，而其效應物 ERK 的藥理抑制也增加了自噬通量。此外，還證明 KRAS 的抑制或 ERK 抑制都會導致糖酵解和線粒體功能降低。隨后推測，ERK 抑制可能因此增強 PDAC 對自噬的依賴，部分通過破壞其他 KRAS 或 ERK 驅動的代謝過程。進而得出結論，同時阻斷 ERK 和自噬過程的藥物抑制劑組合有望成為治療 PDAC 的高效方式。
參考文獻
[1] Bryant KL1,et al. Combination of ERK and autophagy inhibition as a treatment approach forpancreatic cancer. Nat Med. 2019 Mar 4.
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