Science子刊:又一關鍵機制被找到 並有希望逆轉耐藥性

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過去的20年,單抗藥物在癌症、自身免疫等疾病的治療領域發揮了重要的作用，然而其治療效果也同樣受到耐藥性的困擾。

抗體耐藥與抗體與受體結合受阻、受體結構改變、下遊信號通路異常、耐藥蛋白的表達等有關。近日，北京生物工程研究所和解放軍總醫院聯合發表在Science Advances上的一項研究表明，PRSS能切割西妥昔單抗，導致對單抗的耐藥性。該研究為耐藥機制提供了更深層次的理解，也為逆轉單抗耐藥策略的選擇提供了新思路。

靶向性單克隆抗體(monoclonal antibodies, mAbs)，如西妥昔單抗和貝伐單抗，能夠有效延長癌症患者的生存期，並已成為轉移性結直腸癌(metastatic colorectal cancer, mCRC)患者的標準治療方案。然而，抗體治療面臨的主要問題是缺乏療效相關的生物標記物，以及單抗藥物的原發性耐藥和繼發性耐藥。

先前的數據表明，KRAS和BRAF突變與西妥昔單抗治療mCRC預後差、反應率低相關。因此，研究mAb的耐藥機制，尋找有效的mAb治療療效相關的生物標誌物，可以指導治療方案的選擇，具有重要的臨床意義。該研究旨在分析西妥昔單抗治療與PRSS分泌的關係，以開發PRSS生物標誌物。

西妥昔單抗(Cetuximab)，是重組人鼠嵌合型IgG1單抗，其作用機理是通過與EGFR胞外區特異性結合，競爭性阻斷EGF和其它配體，抑制下遊相關激酶的磷酸化，進而抑制細胞周期、誘導腫瘤細胞凋亡，減少基質金屬蛋白酶和血管內皮生長因子的產生，抑制腫瘤浸潤和轉移。

西妥昔單抗可單獨使用或聯合其它藥物使用，以治療轉移性結直腸癌、頭頸部鱗狀細胞癌等。其主要用於mCRC的治療，可提高mCRC癌患者的生存率。

然而，耐藥性成為了西妥昔單抗大展身手的絆腳石，其耐藥機制還需要深入研究。

PRSS是一種絲氨酸蛋白酶，前期研究結果表明，由腫瘤細胞分泌的PRSS會介導尿激酶原和基質金屬蛋白酶前體的激活，進而通過分解胞外基質導致血管生成和腫瘤侵襲。因此，PRSS與CRC的侵襲性、復發、預後差有關。在該研究中，研究人員進一步闡明了PRSS在西妥昔單抗治療mCRC耐藥的關鍵作用。

首先，研究人員發現西妥昔單抗耐藥的癌細胞中PRSS1的表達明顯高於對西妥昔單抗敏感的癌細胞。

隨後，研究人員將外源性PRSS1添加到人結腸癌細胞（DiFi和LoVo細胞）培養液中,發現PRSS1可提高癌細胞對西妥昔單抗的耐藥性。相反，在LoVo和HT-29細胞中沉默PRSS1則使其對西妥昔單抗更敏感。

同時，研究人員證明外源性的PRSS1和結腸癌細胞培養上清液以相同的方式切割西妥昔單抗。而且，HT-29細胞上清液對單抗的分解更徹底，同時也對西妥昔單抗最具耐藥性。

最後，敲除了PRSS1基因可提高西妥昔單抗對pEGFR、pAKT和pERK的抑制，而過表達則會解除這種抑制作用。

因此，研究人員從機制上證明了PRSS1可切割單克隆抗體，如西妥昔單抗、貝伐單抗和曲妥珠單抗，從而降低對這些抗體的應答並最終導致對單抗的耐藥性。

綜上所述，這些發現表明PRSS可能通過切割抗體導致耐藥性，最終降低其療效。

既然如此，那麼應當如何避免單抗被PRSS分解？

研究人員採用了一種PRSS抑制劑——SPINK1。絲氨酸蛋白酶抑制因子Kazal1型(serine protease inhibitor Kazal type 1,SPINK1)由胰腺的腺泡細胞分泌，SPINK1可通過阻止胰腺蛋白酶的激活來保護胰腺不被自身消化。通過體內和體外實驗，研究人員發現，SPINK1可顯著抑制PRSS1介導的西妥昔單抗和貝伐單抗的分解。

因此，對於血清PRSS1水平高、抗EGFR治療無效的mCRC患者，PRSS1阻斷可能是一個可行的選擇。

同時，研究人員也發現，高PRSS表達水平只與mAb治療的不良反應有關，而與整體癌症預後不良無關。對156例mCRC患者的血清PRSS水平分析發現，PRSS表達異常的患者西妥昔單抗治療的療效較差。因此，相對於CEA和CA19-9等腫瘤標誌物，PRSS1可能是更好的預測西妥昔單抗療效的生物標誌物。當然，還需要獨立的盲試驗來進一步確定PRSS1的臨床價值。

PRSS1水平可用來評估西妥昔單抗的療效

總之，該研究首次表明，血清PRSS1表達水平和mCRC患者耐藥性有關，可作為mCRC的預後標誌物，並可作為預測西妥昔單抗治療mCRC患者療效的標誌物。

進一步來說，由於PRSS與mAbs的切割相關，對PRSS的檢測不僅可應用於CRC，而且還可以應用於所有mAbs治療相關的疾病。這些發現為開發治療癌症以及其它疾病的PRSS1抑制劑，或抗PRSS1單抗提供了理論基礎。另一方面，對mAbs蛋白序列中PRSS1切割位點進行修飾，可以增強抗體療效，從而使更多的患者受益。

參考文獻：

PRSS contributes to cetuximab resistance in colorectal cancer. Science Advances. 2020.01.

https://doi.org/10.1126/sciadv.aax5576