【药化】靶向胆固醇代谢抵御铂类药物耐药性

耐药性是影响抗癌药物疗效的主要障碍之一，它也困扰以顺铂（CDDP）为代表的铂类抗癌药物，严重制约它们的疗效和长期使用。铂类药物的耐药性是由多种原因引起的，如细胞吸收率低、DNA损伤修复、与谷胱甘肽及其他含硫分子相互作用等。胆固醇作为细胞膜的重要组成成分，在促进肿瘤发生、发展过程中发挥重要作用。机体主要通过内源胆固醇合成和外源胆固醇摄取维持细胞中的胆固醇稳态平衡；但在肿瘤细胞中，胆固醇合成水平上调、摄取增加、大量代谢产物异常积累，导致细胞增殖、存活、侵袭、转移能力增强，从而使细胞产生耐药性。胆固醇代谢异常是恶性肿瘤的重要特征之一，胆固醇水平升高可帮助肿瘤细胞逃避凋亡，促进肿瘤生长。因此，降低细胞内胆固醇含量是克服铂类药物耐药性的潜在方法之一。但是，单纯的胆固醇抑制剂一般都是降脂药，对肿瘤细胞的直接杀伤作用较弱，不能作为有效的抗癌剂，只能在某些癌症治疗中作为化疗增敏剂。

近日， 南京大学王晓勇 教授课题组 将胆固醇抑制剂非诺贝特酸（FA）引入铂类药物结构中，合成了四价铂配合物FP和DFP （图1）， 它们通过抑制肿瘤细胞胆固醇代谢和损伤DNA诱导细胞死亡，在体内外均具有优异的抗肿瘤活性，尤其对CDDP耐药肿瘤细胞显示出强大的抗增殖活性 ，为克服铂类药物耐药性带来了新希望。目前还没有人尝试将胆固醇抑制剂与铂类药物偶联用于癌症治疗。

图1. FP和DFP的合成路线

胆固醇代谢主要通过两种途径调节，即抑制细胞胆固醇合成，或（和）促进胆固醇外排或消耗，它们受一系列蛋白质调控，如低密度脂蛋白受体（LDLR）介导低密度脂蛋白对胆固醇的获取；酰基辅酶A:胆固醇酰基转移酶（ACAT1）催化胆固醇酯化并储存成脂滴；ATP结合盒亚家族A1（ABCA1）促进胆固醇从细胞中移除。此外，过氧化物酶体增殖物激活受体PPARα在脂质代谢中也起重要作用，可以促进血清胆固醇和甘油三酯的降低，抑制肿瘤生长。

蛋白免疫印迹实验表明，FP和DFP分别与A549/CDPP肺癌耐药细胞孵育24小时后细胞中负责胆固醇摄取（LDLR）和胆固醇酯化（ACAT1）的蛋白表达下调，而负责胆固醇移除（ABCA1）和胆固醇氧化（PPARα）的蛋白表达上调（图2），说明它们可以阻断癌细胞中胆固醇的摄取和积累，并加速其清除和氧化，这不利于癌细胞生长，而有利于克服细胞的耐药性。

图2. A549/CDDP细胞与不同化合物（1 μM）孵育24小时后，LDLR、ACAT1、ABCA1（A）及PPARα（B）蛋白在细胞内的表达及相对含量。

除了抑制胆固醇代谢外，在肿瘤细胞内FP和DFP还通过共价结合和氧化损伤DNA，导致细胞凋亡，表现为促凋亡蛋白Bax和凋亡蛋白p53上调，抗凋亡蛋白Bcl-xL下调；同时，它们还能激活炎症小体NLRP3和半胱天冬酶-1（Caspase-1），导致GSDMD裂解，产生GSDMD-N，引起细胞焦亡（图3）。

图3. A549/CDDP细胞与不同化合物（1 μM）孵育24小时后，其中凋亡相关蛋白Bax、Bcl-xL和p53的表达量（A）及焦亡相关蛋白NLRP3、Caspase-1、GSDMD和GSDMD-N的表达量（B）。

由于FP和DFP不仅能通过损伤DNA诱导细胞凋亡，直接杀伤肿瘤细胞，而且还能通过抑制胆固醇代谢诱导细胞焦亡，削弱由DNA损伤修复导致的耐药性，结果使它们对多种CDDP耐药肿瘤细胞株如A549/CDDP、A2780/CDDP等具有很强的抗增殖活性（表1），而且在C57BL/6荷瘤小鼠体内也表现出显著的抗肿瘤活性，尤其DFP不仅抗肿瘤活性强于CDDP，而且在整个治疗过程中小鼠体重几乎没有变化，说明全身毒性较低，有很大的临床应用潜力。

表1. FA、CDDP、FP、DFP、FA+CDDP对不同肿瘤细胞的I C ₅₀ (µM) 值 (48 h)。

胆固醇代谢在维持细胞内稳态和细胞膜结构中极其重要。抑制胆固醇合成或积累是克服肿瘤耐药性的独特策略。本研究将胆固醇调节剂引入铂类药物结构中合成四价铂配合物，通过抑制胆固醇代谢相关蛋白的表达和活性降低肿瘤细胞内的胆固醇含量，从而破坏肿瘤细胞增殖和生长的物质基础，诱导细胞同时发生凋亡和焦亡双重死亡（图4），不仅增强了CDDP的抗肿瘤活性，而且规避了肿瘤的耐药性，是克服传统铂类药物耐药性的全新途径。

图4. FP和DPF的抗肿瘤作用机制。

论文原文发表在 Angew. Chem. Int. Ed. 上，共同第一作者是南京大学生命科学院博士生 王莹 和 蔡林祥 ，通讯作者是南京大学医药生物技术全国重点实验室教授 王晓勇 。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Overcoming Cancer Resistance to Platinum Drugs by Inhibiting Cholesterol Metabolism

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

Angew. Chem. Int. Ed. , 2023 , 62 , e202309043, DOI: 10.1002/anie.202309043

导师介绍

王晓勇

https://www.x-mol.com/university/faculty/63340