高通量蛋白質組和磷酸化組分析揭示化療藥物耐藥性和糖酵解過程的...

2020-11-30 生物谷

景傑編者按：靶向藥物具有特異性好、毒副作用少的特點，在對癌症的治療中發揮了重要作用。然而，腫瘤對靶向藥物耐藥性的產生卻是臨床實踐中遇到的一大難題。在此背景下，如何全面系統地理解耐藥性產生的機理是當前癌症研究的熱點之一。最近，德國慕尼黑理工大學的研究者在國際著名期刊Cancer Research發表論文，綜合分析了拉帕替尼敏感和耐藥細胞系中的蛋白質組和磷酸化組，發現AKT信號通路和糖酵解過程在耐藥細胞系中發生顯著改變，並可以作為針對性的治療靶標。景傑生物作為全球蛋白質及蛋白質修飾領域的領跑者，可以為您提供從組學篩選到抗體定製的全套解決方案，為您的科研助一臂之力。

癌症對於化療藥物的耐藥性是困擾當前癌症治療的重要難題，而對相關耐藥性產生的機制一直缺乏從蛋白質組水平上的系統分析和研究。拉帕替尼（lapatinib）是一種EGFR家族抑制劑，臨床上常用於治療HER2/ERBB2過表達的乳腺癌患者。在近期的一項研究中，來自慕尼黑理工大學的研究者通過基於質譜的蛋白質組技術，全面分析了乳腺癌細胞對拉帕替尼產生抗性過程中的蛋白質組、磷酸化組和激酶組的變化。結果發現AKT信號通路、糖酵解等過程與拉帕替尼耐藥性的產生密切相關，並且可以作為潛在的藥物靶標。

首先，研究人員選擇了正常培養的、加藥處理的以及耐藥性產生以後再加藥處理的BT-474乳腺癌細胞係為實驗材料，使用二甲基標記的定量方法和基於IMAC的磷酸化富集方法，系統分析了三種細胞系的蛋白質組、磷酸化修飾組和激酶組（圖1），總共定量到7,800多個蛋白、9,800多個磷酸化修飾位點和300多種磷酸激酶，構建了完整的蛋白質表達和磷酸化修飾圖譜。

圖1 拉帕替尼處理敏感和耐藥BT-474細胞的蛋白質組分析路線圖

接下來，通過一系列生物信息學的方法，研究者分析出了一些已經報導的機制，如AXL的過表達和PI3K的再激活過程等和拉帕替尼耐藥性的產生有關。並在此基礎上，發現並驗證了一些新的應對抗藥性的藥物靶標：例如，磷酸化組結果揭示出在耐藥性的細胞系中，AKT-MTOR信號通路比MEK-ERK信號通路有更強的恢復，而實驗證明的確AKT信號通路的抑制劑藥物可以更明顯地抑制拉帕替尼耐藥性細胞系的生存；此外，相比於正常的親本細胞系，拉帕替尼耐藥性細胞系對CDK1抑制劑也表現得更為敏感（圖2）。

圖2 基於拉帕替尼耐藥性模型鑑定出的針對性治療藥物靶點

最後，研究者基於磷酸化組的數據還分析出糖酵解過程相關蛋白在拉帕替尼敏感和耐藥細胞系中的磷酸化情況顯著不同，進一步檢測發現的確糖酵解的中間代謝物在兩類細胞中有顯著差異。與此相對應的是，耐藥性細胞系對於糖酵解的抑制也表現得更加敏感（圖3）。

圖3 拉帕替尼抗藥性的產生伴隨著糖酵解代謝通路蛋白中磷酸化修飾的改變

在本項研究中，研究者通過系統比較拉帕替尼敏感和抗藥細胞的蛋白質組和磷酸化組，揭示出AKT信號通路、糖酵解過程等可能和抗藥性的產生有關，並為拉帕替尼耐藥性癌症的治療提供了新的思路。
 
參考文獻：
Lapatinib resistance in breast cancer cells is accompanied by phosphorylation-mediated reprogramming of glycolysis.
（生物谷Bioon.com）

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