摘要:目前肿瘤耐药性不断发展成为癌症治疗面临的主要问题。金属元素的应用越来越广泛,尤其是近年来铜死亡的发现,让我们重新聚焦铜在肿瘤治疗上的应用。而铜离子载体与铜联合使用可以提高细胞内Cu水平并发挥抗癌活性。其中双硫仑(disulfiram, DSF)成本低,高效且安全,是一种有效的铜离子载体,已被证明可以促进癌细胞死亡,包括铜死亡。DSF可以与二价铜离子螯合,产生二乙基二硫代氨基甲酸铜(Cu[DDC]2)复合物,用来抗肿瘤,还可以调节肿瘤多药耐药性(multidrug resistance, MDR)。近期双硫仑联合铜在国外展开了丰富的临床试验,并验证了其疗效及安全性。该文就双硫仑联合铜抗肿瘤耐药的应用及机制研究进展进行探讨,为肿瘤耐药的干预提供借鉴。
据全球统计,2020年全球有超过1 900万人癌症确诊,近1 000万人因癌症致死。预计到2040年,新病例和死亡总数将分别达到约2 800万和1 600万[1]。
最新的研究表明,铜显著影响免疫系统的发育和功能[2]。体内铜水平过高或过低最终都会导致细胞死亡。肿瘤细胞生长和转移对这种金属营养素的需求更高,最相关的微量金属是铜[3]。铜是细胞信号传导的关键因素,通过促进细胞增殖、血管生成和转移参与癌症的发展。基于铜在癌症生物学中的重要性,肿瘤中Cu稳态的改变调节,导致了用于抗癌治疗的Cu配位化合物的开发[4]。目前已经提出了两种靶向Cu稳态的抗癌策略,使用Cu螯合剂-铜消耗降低Cu生物利用度,使用Cu离子载体-铜过载将Cu递送到细胞中以提高细胞内Cu水平[5]。铜配合物在癌症中的应用越来越广泛[6]。
LU等人[7]提到双硫仑(disulfiram, DSF)是一种有效的铜离子载体,可能用于治疗具有高水平脂酰化蛋白的癌症。因为它的低成本、高可用性、安全性和抗癌活性,人们越来越关注将DSF重新用作抗癌剂。DSF已被证明可以促进癌细胞中几种其他类型的细胞死亡,包括细胞凋亡、铁死亡、铜死亡[8,9]。
最新研究表明,DSF/Cu纳米复合物使铜运输更高效,靶向癌细胞的毒性更高,能克服DSF相关的缺点[10]。铜离子载体DSF可以与二价铜离子螯合,产生二乙基二硫代氨基甲酸铜(Cu[DDC]2)复合物,用来抗肿瘤[8],还可以调节肿瘤多药耐药性(multidrug resistance, MDR)[11]。因此,本文拟对DSF/Cu抗肿瘤耐药的临床应用及机制研究进展进行梳理。
1、 DSF/Cu在临床的应用
2023年01月24日DSF/Cu首次与脂质体阿霉素联合用于人体,NCT05210374测试DSF/Cu与脂质体阿霉素联合治疗复发或对初始治疗无反应的肉瘤患者的安全性。NCT00742911确定DSF和葡萄糖酸铜联合给药治疗已转移到肝脏的难治性恶性肿瘤的安全性和毒性特征。DSF每日250 mg和葡萄糖酸铜(8 mg元素铜)在累及肝脏的实体瘤患者中耐受性良好,并且与剂量限制毒性无关。治疗与S-谷氨硫酰化的增加有关,表明这种组合可能对细胞生长和蛋白质功能产生抑制作用[12]。NCT04521335是DSF和葡萄糖酸铜治疗难治性多发性骨髓瘤患者的Ⅰ期研究,旨在评估DSF和葡萄糖酸铜联合使用的2期推荐剂量(RP2D)。NCT04265274用长春瑞滨、顺铂、DSF/Cu治疗CTC-EMT难治性转移性乳腺癌(metastatic breast cancer, MBC)的Ⅱ期研究。DSF/Cu灭活醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase, ALDH)将导致难治性MBC患者的客观缓解率增加。NCT03714555证明DSF-葡萄糖酸铜在甲醛胰腺癌中的疗效在nab-紫杉醇、FOLFIRINOX 或吉西他滨中CA19-9上升。
2、 DSF/Cu抗肿瘤耐药机制
DSF/Cu抗肿瘤耐药机制具体见图1。
2.1 调节耐药细胞ROS的产生,破坏氧化应激的平衡
线粒体产生的活性氧(reactive oxygen species, ROS)不仅参与正常细胞中的应激信号传导,也在启动促进肿瘤转化的核或线粒体DNA突变中发挥重要作用[13]。ROS产生和ROS限制途径的失调是癌细胞的共同特征,其稳态在肿瘤发生过程中起着重要作用。与非耐药癌细胞和正常细胞相比,耐药癌细胞中ROS水平和清除/抗氧化剂酶的活性通常增加,调节细胞ROS水平的化合物可以增强耐药癌细胞死亡,并使耐药癌细胞对某些化疗药物敏感[14]。许多研究表明Cu提高了ROS的产生,并以ROS依赖性的方式诱导细胞凋亡[15,16,17,18]。
LIU等人[16]证明DSF/Cu通过ROS/MAPK和NPL4途径诱导细胞凋亡的初级抑制胃癌(gastric cancer, GC)作用。GUO等人[15]发现DSF/Cu可能主要通过激活ROS/JNK通路诱导细胞凋亡来抑制人骨肉瘤(osteosarcoma, OS)。癌细胞中上调谷胱甘肽(GSH)诱导的耐药性对癌症进展和复发的管理构成威胁。BAGHERPOOR等人[19]观察到柳氮磺吡啶(SAS)加DSF-Cu的抗肺癌作用部分是通过活性氧防御的损伤和氧化应激的增强介导的。
2.2 通过NPL4-UPS途径诱导肿瘤细胞死亡
ZHANG等人[20]发现DSF/Cu对恶性行为更高的腺癌细胞系表现出更强的细胞毒性,含缬罗辛蛋白(VCP)是其潜在靶标。VCP/p97与许多辅因子相互作用,参与对癌细胞存活和侵袭性至关重要的不同细胞过程[21]。2017年Nature发文,DSF通过p97分离酶适配器核蛋白定位蛋白4(NPL4)靶向癌症。NPL4是p97(也称为VCP)分离酶的衔接子。VCP/p97是AAA+ATP酶家族的成员,是通过与膜接头[NPL4、p47和泛素调节X(UBX)]结构域的含蛋白1(UBXD1) 结合而募集到ER膜的分子伴侣,参与ER相关蛋白降解(ERAD)。SKROTT等人[8]证明DSF快速转化为CuET在肿瘤中积累,CuET通过结合NPL4并诱导其聚集,从而禁用重要的p97-NPL4-UFD1途径并诱导细胞死亡。
图1 DSF/Cu抗肿瘤耐药机制
泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system, UPS)是一种专门的蛋白水解系统,可控制蛋白质降解,在细胞蛋白质稳态中起重要作用[22]。泛素、E1s、E2s、E3s、DUB以及26S(19S调节颗粒+20S核心颗粒)蛋白酶体构成了UPS[23]。UPS调节多种蛋白的表达水平和活性,参与调节细胞周期、增殖和凋亡等细胞过程[24]。癌细胞可以上调UPS来降解肿瘤抑制蛋白并避免细胞凋亡[25]。CHROMA等人[26]发现CuET可以杀死耐药的多发性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)细胞,如耐硼替佐米和卡非佐米的MM细胞。许多研究表明,铜复合物(如CuET、CuHQ、CuCQ、CuPDTC、CuPT和CuHK)能够抑制UPS的核心成分,诱导细胞凋亡[27,28,29]。CHEN等人[30]证明了双硫仑通过NPL4介导的泛素-蛋白酶体途径对T细胞恶性肿瘤的抗癌作用。GAO等人[31]证明DSF/Cu作为免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death, ICD)诱导剂,可以促进NPL4的核积累和聚集,抑制UPS,诱导内质网(endoplasmic reticulum, ER)应激,增强免疫检查点,阻断肝细胞癌。
2.3 抑制NF-κB通路促进肿瘤细胞凋亡
ZHU等人[32]证明DSF/Cu通过抑制NF-κB/BCL6通路显著诱导弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)细胞凋亡。核因子-κB(NF-κB)转录因子家族参与先天性和适应性免疫反应并发挥关键作用,是参与炎症的中枢介质。肿瘤微环境成分中的炎症促进基因和癌细胞内的存活基因被NF-κB激活[33]。典型NF-κB的激活诱导TNF-α、IL-1β和IL-6等细胞因子的表达,促进恶性细胞和肿瘤基质细胞的增殖[34,35]。促炎细胞因子如TNF-α和IL-1β激活NF-κB,促进BCL-X等抗凋亡基因的表达。NF-κB还通过调节促血管生成基因从而促进肿瘤细胞侵袭[36]。
2.4 通过PI3K途径促进肿瘤耐药细胞死亡
化疗药物诱导损伤肿瘤细胞DNA,同时激活DNA损伤修复。因此,通过抑制肿瘤细胞DNA损伤修复通路可以抗细胞耐药。磷酸肌醇3激酶(PI3K)相关激酶蛋白家族成员参与了DNA损伤修复通路[37]。QIAN等人[38]发现DSF/Cu复合物可以使ALDH1阳性食管鳞状细胞癌放射增敏,并且下调磷酸肌醇3激酶/AKT途径。YAO等人[39]证明DSF/Cu诱导的自噬受p8调控,与胰腺癌细胞PI3K/mTOR/p70S6K信号通路相关。XIE等人[40]观察到DSF/Cu通过ROS依赖性缓解MAPK/ERK和PI3K/AKT通路的反馈激活,杀死BRAF突变甲状腺癌细胞并对BRAF激酶抑制剂敏感。
2.5 通过ALDH/ PKM2途径促进耐药细胞凋亡
丙酮酸激酶M2(PKM2)是糖酵解的关键限速酶,是肿瘤代谢的关键调节因子,PKM2已被证明在各种癌症中过表达,并促进肿瘤细胞的增殖和转移[41]。CuET通过miR-16-5p和15b-5p/ALDH1A3/PKM2轴介导的有氧糖酵解途径抑制结直肠癌进展[42]。DSF/Cu通过抑制S6K1、c-Myc及其下游分子(包括GLUT1、PKM2和LDHA)的表达来抑制GC细胞的糖酵解和异种移植生长[43]。KAO等人[44]证明DSF/Cu诱导脑膜瘤黏附细胞(MgACs)和球状细胞(MgSCs)中的ER应激,并激活PERK/eIF2途径,诱导细胞凋亡和自噬,抑制了不同ALDH亚型在MgACs和MgSCs中的表达。
DSF/Cu降低非小细胞肺癌(NSCLC)干细胞体外自我更新、增殖和侵袭的能力,减小分选的ALDH阳性干细胞引起的肿瘤大小,抑制体内肿瘤复发[45]。首次报道,DSF/Cu抑制乳头状和滤泡分化型甲状腺癌(differentiated thyroid cancer, DTC)细胞系的增殖和干细胞活性[46]。癌症干细胞(cancer stem cell, CSC)是一组具有高致瘤效力的自我更新细胞,涉及癌症的发生、复发、耐药性和转移[46]。其导致的耐药性包括放疗、化疗和激素治疗[47]。CSC代表保护性自噬和高效的细胞循环,以及高质量的上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)调节剂、ROS清除剂、药物转运蛋白以及抗凋亡和DNA修复系统。
而ALDH的活性是一种功能性CSC标志物[48]。ALDHs作为人体醛代谢的重要调节因子,可保护生物体免受活性醛引起的损害。ALDH使用NAD或NADP作为辅酶将醛氧化成相应的羧酸[49]。在正常和癌症干细胞中观察到各种 ALDH活性升高,即ALDH1A2、ALDH1A3、ALDH1A7、ALDH2*2、ALDH3A1、ALDH4A1、ALDH5A1、ALDH6和ALDH9A1[50]。
ZHANG等人[51]证明DSF/Cu和索拉非尼可以通过靶向体外和体内肝癌CSC来协同有效地治疗肝细胞癌。CAO等人[52]提到DSF/Cu靶向宫颈癌中的LGR5阳性宫颈癌CSC,减少导致宫颈癌细胞顺铂耐药的癌症干细胞样LGR5细胞。WANG等人[53,54,55]发现DSF抑制ALDH2,使NSCLC/PTX细胞在体内和体外重新获得了对PTX的敏感性,DSF逆转了EHMT2的作用。DSF阻断顺铂耐药卵巢癌CSC中的ALDH协同增强化疗诱导的细胞死亡[56]。DSF/Cu通过ALDH和ROS调节对卵巢癌ALDH+干细胞样细胞的抑制作用,可以与顺铂联合用于治疗卵巢癌[57]。
2.6 通过CuET途径促进耐药细胞铜死亡
DSF与Cu2+原位螯合生成引起细胞凋亡的高细胞毒性的CuET即Cu[DDC]2,促进有毒线粒体蛋白聚集的Cu+物种的形成,导致铜死亡(cuproptosis)。CuET克服了A549/DDP细胞的耐药性,CuET NPs通过A549/DDP细胞中的Cuproptosis诱导细胞死亡,并且抗癌作用几乎不受细胞内GSH水平的影响[58]。
铜死亡目前被认为是一种新的癌症治疗策略。细胞内铜的积累引发线粒体脂酰化蛋白的聚集和Fe-S簇蛋白的不稳定。铜通过靶向脂酰化三羧酸循环(TCA)蛋白导致一种新型的RCD-“铜死亡”[59,60]。共有12个基因参与铜死亡通路,包括7个上调的基因(FDX1、LIAS、LIPT1、DLD、DLAT、PDHA1和PDHB)、3个下调的基因(MTF1、GLS和CDKN2A)和2个铜转运蛋白(ATP7B和SLC31A1)[59]。RNA的生物学功能与肿瘤发展有关,最近许多学者研究与铜死亡相关的基因(cuproptosis related gene, CRG)来测定肿瘤的预后和免疫微环境[61]。CRG与肿瘤发展相关的具体机制和铜吸收的生物学反应机制尚未得到系统分析,有关的实验和临床较少。令人惊讶的是,XU等人[62]开 发了一种具有铜死亡、光动力联合饥饿治 疗功能的纳米复合物GOx@[Cu(tz)]。它在小鼠中几乎不产生全身毒性,并且可以抑制肿瘤细胞生长(92.4%)。证明了铜基纳米材料诱导铜死亡抗肿瘤有巨大潜力。Au@MSN-Cu/PEG/DSF与光热疗 法协同作用,可有效杀伤肿瘤细胞,抑 制肿瘤细胞生长(80.1%)[63]。在卵巢癌中,DSF和铜的联合治疗可以降低铁氧还蛋白1和Fe-S簇蛋白的表达,诱 导铜死亡的发生,进而降低卵巢癌细胞的活 力 [64]。
人类TCA酶富马酸水合酶缺陷癌细胞显示出高ROS水平以及HIF-1的活化[65],丝状GLS1依赖性谷氨酰胺稀缺可以导致ROS诱导的细胞凋亡[66]。ROS的产生由三羧酸循环介导,而铜死亡靶向脂酰化TCA蛋白,可以为基于铜死亡抗肿瘤的研究提供新思路。
3、总结与展望
将药物合理的组合配伍是古人带给我们的灵感,合理的应用能推动人类癌症治疗的发展。已有研究表明中药联合铜能治疗肿瘤[67],而中医治疗是中国医学的一大特色,期待更多的研究与中医联合抗肿瘤。DSF/Cu抗肿瘤从疗效和克服其他化疗药物耐药性上有显著的优势,值得研究推广,造福肿瘤患者。具体剂量需要临床前和临床试验来验证。
参考文献:
[50]何进喜,宋旭梅,于亮,等.在顺铂耐药的A549/DDP人肺腺癌细胞中乙醛脱氢酶表达增加[J].细胞与分子免疫学杂志,2015,31(05):625-629.
[54]白吉彦,张义木,杨栋,等.双硫仑的抗肿瘤作用及在泌尿系肿瘤中的研究进展[J].现代肿瘤医学,2023,31(03):556-560.
[55]黄伟,曾越灿,吴荣,等.老药新用:双硫仑抗肿瘤的新角色[J].现代肿瘤医学,2019,27(13):2402-2406.
[67]崔晨,王裴芳.金属微量元素铜联合中药黄芪对人肺腺癌A549细胞的影响[J].吉林中医药,2019,39(10):1357-1360.
基金资助:国家自然科学基金项目(编号:81603603); 湖南自然科学基金项目(编号:2023JJ30448);湖南省长沙市自然科学基金项目(编号:kq2202264); 湖南中医药大学校级大学生创新项目(编号:2022-201);
文章来源:黄瑞,朱梦梦,陈钰杰,等.双硫仑联合铜在肿瘤耐药治疗中的应用及机制研究进展[J].现代肿瘤医学,2024,32(13):2480-2484.
分享:
由于适配体与靶目标的结合类似抗体-抗原的选择特性,因此,被冠以“化学抗体”。短链寡核苷酸易于合成、修饰、储存和运输,在药学、生物学、医学等领域开展了广泛研究,应用前景广阔[12-13]。近年来,适配体生物传感器在临床医学精准诊断、治疗及其他领域展示了更多的应用价值[14-17]。
2025-01-10目前临床上缺乏有效的手段缓解肿瘤患者癌因性疲乏,因此如何寻找一种更加安全有效、副作用小、增强免疫力的方案迫在眉睫。2022年1月至2023年12月,我科采用气血双补法联合运动疗法治疗癌因性疲乏患者30例,并与对症支持治疗组30例患者进行比较,效果满意。
2024-11-22癌症免疫治疗依赖于由肿瘤抗原特异性T淋巴细胞驱动的免疫应答的建立[1]。T细胞通过识别主要组织相容性复合体(MHC)呈递的肿瘤抗原,发挥其效应功能,包括产生炎症细胞因子和杀伤肿瘤细胞[2-3]。然而,由于肿瘤细胞的抗原呈递途径受到抑制,T细胞难以被有效激活,从而形成免疫抑制性肿瘤微环境(TME)[1]。
2024-11-22COX2选择性抑制剂可以减少前列素E2的产生,用于治疗炎性反应和疼痛,并具有更低的肾脏和胃肠道毒性,是一类理想的非甾体抗炎药物[4]。塞来昔布(celecoxib)作为一种COX2选择性抑制剂,其临床前和临床研究都显示了其在肿瘤治疗和预防中的积极作用,但其抗肿瘤机制仍未得到充分研究[5]。
2024-10-31随着利妥昔单抗广泛应用,弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)整体预后获得明显改善,但是仍有40%的患者转为难治复发。一旦中枢神经系统(CNS)复发,预后极差,中位生存期仅2-5个月[1]。针对CNS复发高风险患者,指南建议进行CNS复发预防,然而最佳的预防策略尚不明确。传统的免疫化疗不足以透过血脑屏障。
2024-10-08经动脉化疗栓塞(transarterial chemoembolization, TACE)是晚期原发性肝癌的主要治疗手段,但其治疗疾病控制率仍有待提高,临床实际中多考虑用其联合其他方法的多学科诊疗模式以提高疗效[3]。卡瑞丽珠单抗是获批用于肝癌二线单药治疗的靶向免疫治疗药物,与其他抗肿瘤治疗方法联合或可进一步提高抗肿瘤效果[4]。
2024-09-26放射性膀胱炎主要是放射线引起血管内皮细胞损伤、闭塞、内膜纤维化,黏膜充血水肿,以致产生溃疡,经常并发感染、膀胱出血。溃疡愈合后,所遗留的白色瘢痕,其附近可见网状毛细血管充血扩张,血管破裂造成反复出血,甚至在放射治疗后十余年内仍会发生血尿。
2024-08-28贝伐珠单抗是一 种针对VEGF配体的重组人源化IgG1单克隆抗体,作为VEGF抑制剂,在临床上已被广泛用于多种晚期或者复发性恶性实体肿瘤的抗肿瘤治疗,如转移性结直肠癌、肝癌、非鳞非小细胞肺癌、卵巢癌、宫颈癌等[3-4]。高血压、蛋白尿为此类药物常见的不良反应,如何有效降低抗血管内皮生长因子引起的高血压、蛋白尿成为研究关注的热点。
2024-08-28鉴于血管生成在肿瘤的生长、转移过程中发挥着极为关键的促进作用,抗血管生成药物为肿瘤的治疗带来了新机遇[4]。贝伐珠单抗是首个获批用于肿瘤的抗血管生成药物,其通过作用于血管内皮生长因子(VEGF)而抑制血管生成[5]。已有多项临床研究表明贝伐珠单抗对NSCLC具有显著疗效[6]。
2024-08-19近年来,随着手术切除结合全身化疗放疗治疗方案的应用,OS患者的远期生存率已经提高到65%~70%,但OS患者复发的概率依然很高,仍是患者临床死亡的主要原因之一[2]。OS基因组的复杂性和不稳定性及对OS发生的确切机制缺乏了解使OS治疗进展受到阻碍[3]。因此,亟需进一步研究OS的分子机制以探索OS的新治疗靶点。
2024-08-08人气:18209
人气:15867
人气:15562
人气:15052
人气:14770
我要评论
期刊名称:肿瘤防治研究
期刊人气:1442
主管单位:中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会
主办单位:湖北省卫生健康委员会,中国抗癌协会,湖北省肿瘤医院
出版地方:湖北
专业分类:医学
国际刊号:1000-8578
国内刊号:42-1241/R
邮发代号:38-70
创刊时间:1973年
发行周期:月刊
期刊开本:大16开
见刊时间:1年以上
影响因子:1.474
影响因子:2.876
影响因子:0.899
影响因子:0.000
影响因子:2.153
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!