【药化】铂配合物作为STAT3抑制剂和肿瘤微环境调节剂控制乳腺癌

信号转导和转录激活因子3（STAT3）是众多致癌信号通路的汇聚点，参与多种生物学过程，如细胞增殖、存活和血管生成等。肿瘤微环境（TME）是一个高度结构化的生态系统，其组成主要以免疫细胞为主，此外还包括基质细胞、血管和细胞外基质。活化的STAT3不仅通过提高细胞增殖、存活和周期调节蛋白水平促进致癌转化，而且还促进产生免疫抑制因子，改变基因表达程序，抑制抗肿瘤免疫反应。JAK-STAT3信号通路作为STAT3激活的经典途径之一，在癌症增殖、侵袭、血管生成和耐药性中发挥重要作用，因此靶向该通路是治疗肿瘤的一条合理策略。

以顺铂（CDDP）为代表的铂类抗肿瘤药物已在临床治疗中得到了广泛使用，但先天和获得性耐药性、毒副作用等使其疗效受到严重影响。近年来免疫治疗的兴起彻底改变了肿瘤治疗的传统模式。基于T细胞的免疫疗法，尤其是免疫检查点阻断疗法在重新激活抗肿瘤免疫反应方面获得了较大的突破。但是TME中先天性免疫感应缺陷会限制T细胞的增殖与活化，导致免疫疗法仅对少数肿瘤患者有效。由于耐药性和免疫抑制机制的复杂性，使用任何一种单一的化学或免疫治疗手段都难以在大多数肿瘤患者中使肿瘤产生有意义的消退；而将化疗与免疫疗法结合则有可能通过协同作用实现扬长避短、增强抗肿瘤疗效的目的。

南京大学王晓勇 教授和 郭子建 院士研究团队 利用天然化合物紫檀芪（PTER）的抗肿瘤和免疫调节性质，将其衍生物（PA）与CDDP偶联，得到两种能干预STAT3相关级联信号、诱导肿瘤细胞凋亡、重塑肿瘤微环境、激活先天性和适应性免疫反应的化学免疫治疗剂SPP和DPP （图1），实现了以化学、免疫双重机制抑制肿瘤的目的。

图1. SPP和DPP的化学结构式

首先，SPP和DPP与乳腺癌细胞一起孵育后，细胞内DNA受到严重损伤，说明其能抑制DNA复制（图2）。细胞毒活性试验显示，SPP和DPP对CDDP敏感或耐药的乳腺癌细胞均表现出优异的抗增殖活性（表1），作用强于顺铂，证明它们对肿瘤具有化疗能力。

图2. MDA-MB-231乳腺癌细胞与配合物（0.5 µM）孵育48 h后细胞内DNA双链断裂标志蛋白γ-H2AX的表达。

表1. 化合物对不同细胞的抗增殖活性（I C ₅₀ ，µM，72 h）

随后研究证明，SPP和DPP在MDA-MB-231乳腺癌细胞和乳腺癌小鼠模型中能有效抑制JAK2-STAT3信号通路中酪氨酸激酶JAK2和STAT3的表达（图3），该性能源于配合物中引入的PTER或PA基团。细胞增殖、细胞凋亡、免疫抑制及顺铂耐药性等都与此有密切关系。

图3. SPP和DPP（0.5 µM）与MDA-MB-231乳腺癌细胞孵育48 h后JAK2-STAT3信号通路蛋白的表达水平（A、B），以及配合物（1.5 mg Pt•k g ^–1 ）治疗18天后反映4T1小鼠乳腺癌组织中p-STAT3表达水平的免疫荧光（C）。

对荷瘤小鼠体内相关免疫细胞进行分析发现，配合物DPP能促进树突细胞（DC）成熟和抗原提呈，分泌相关促炎因子IL-12和IFN-β（图4），增加T细胞向肿瘤组织浸润，并触发CD69和IFN-γ的表达，进而有效诱导T细胞增殖和活化（图5），杀死肿瘤细胞。

图4. 配合物（1.5 mg Pt•k g ^–1 ）治疗4T1荷瘤小鼠18天后小鼠肿瘤引流淋巴结中 成熟DC（ C D11c ⁺ CD80 ⁺ CD86 ⁺ 和MHC-II）的定量分析（A–D）及血清中IL-12（E）和IFN-β（F）的含量。

图5. 配合物（1.5 mg Pt•k g ^–1 ）治疗4T1荷瘤小鼠18天后，肿瘤组织切片中细胞毒性T淋巴细胞CTL（ CD3 ⁺ CD8 ⁺ ，绿色）的免疫荧光图像（A），及肿瘤组织CD 8 ⁺ T细胞中CD69 ⁺ 和IFN-γ亚群表达的定量分析（B–E）。

此外，DPP还能抑制髓源抑制性细胞（MDSCs）和调节性T细胞（Tregs）的增殖与分化，说明其在重塑免疫抑制性TME方面具有显著作用，有利于增强抗肿瘤免疫反应。在Balb/c小鼠4T1乳腺癌移植模型中观察到肿瘤明显消退，说明DPP具有很强的体内抗肿瘤活性（图6）。

图6. 配合物（1.5 mg Pt•k g ^–1 ）治疗4T1乳腺癌模型小鼠18天后小鼠肿瘤图像（A）、肿瘤体积（B）、肿瘤体重（C）及身体重量（D）。

上述结果证明，配合物SPP和DPP不仅具有强劲的化疗潜力，而且能有效抑制STAT3相关信号蛋白，提高抗肿瘤免疫力。配合物SPP和DPP作用机理如图7所示。在TME中，配合物会影响两类细胞，即肿瘤细胞和免疫细胞。在肿瘤细胞中，配合物上调γ-H2AX，引起DNA损伤，同时抑制p-JAK2和p-STAT3，阻止p-STAT3形成二聚体及与DNA结合，从而阻碍基因转录。另一方面，配合物能促进DC细胞成熟并提高其抗原呈递能力，激活肿瘤特异性T细胞，抑制MDSCs和Tregs，从而提高免疫刺激因子IL-12和IFN-β水平，降低免疫抑制因子IL-6和IL-10水平，最终增强免疫反应，杀死肿瘤细胞。这些配合物还能削弱DNA损伤修复、攻击线粒体、促进细胞凋亡。

图7. 配合物的抗肿瘤作用机理

总之，经紫檀芪修饰的四价铂配合物不再是单纯的细胞毒性化合物，而是多功能化学免疫治疗剂。它们除了通过经典的DNA损伤途径直接杀伤肿瘤细胞外，还能抑制肿瘤细胞的转录因子STAT3，调节免疫细胞，从而逆转TME，激活抗肿瘤免疫反应，协同抑制乳腺癌对化疗的耐药性。本研究提示，当铂类药物被赋予免疫调节功能后，其抗肿瘤疗效将大为增强。

该论文发表在 J. Med. Chem . 上，共同第一作者是南京大学生命科学学院博士生 蔡林祥 和 王莹 ，共同通讯作者是南京大学医药生物技术国家重点实验室 王晓勇 教授和配位化学国家重点实验室 郭子建 教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Platinum(IV) Complexes as Inhibitors of STAT3 and Regulators of the Tumor Microenvironment To Control Breast Cancer

Linxiang Cai, Ying Wang, Hanhua Chen, Yehong Tan, Tao Yang, Shuren Zhang, Zijian Guo*, and Xiaoyong Wang*

J. Med. Chem. , 2023 , 66 , 11351–11364, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.3c00836

导师介绍

郭子建

https://www.x-mol.com/university/faculty/11597

王晓勇

https://www.x-mol.com/groups/Wang_Xiaoyong