本研究中,通过对ccRCC肿瘤组织和相邻非肿瘤组织的蛋白质组学数据分析,研究人员发现USP7(泛素特异性肽酶7)在肿瘤组织中上调,其在体外和体内通过抑制剂或shRNAs的抑制导致肿瘤进展受阻。机制上,USP7的表达由转录因子FUBP1和FUBP3激活,主要通过去泛素化和稳定HIF2α来促进肿瘤进展。此外,USP7抑制剂与ERBB家族抑制剂阿法替尼(afatinib)的组合可协同诱导细胞死亡和肿瘤抑制。这些发现揭示了FUBPs-USP7-HIF2α调节轴,该轴介导ccRCC的进展,并为通过USP7抑制剂和阿法替尼的联合治疗靶向致癌HIF2α提供了理论依据。
背景信息
01
肾细胞癌(RCC)是泌尿系统常见的致命肿瘤,全球每年影响超过40万人。约75%的RCC患者被诊断为ccRCC。尽管早期ccRCC可以通过手术策略成功治疗,但多达三分之一的患者会发展为转移性ccRCC,这是一种几乎总是致命的疾病。几乎所有ccRCC肿瘤都含有VHL基因的失活突变,该基因编码pVHL蛋白,是E3泛素连接酶的一部分,在正常氧条件下通过靶向缺氧诱导因子α亚基的降解,在氧气感知中发挥着基础作用。尽管VHL突变可在正常氧条件下导致HIF1α和/或HIF2α的积累,但人们已经证实,在ccRCC中,HIF2α,而不是HIF1α,是VHL的关键致癌底物。
HIF2α与血管生成以及其他多种过程密切相关,因此靶向HIF2α被认为是治疗ccRCC的一种有前途的策略。抑制剂的设计目的是抑制HIF2α的转录活性,仅能在某些体外和体内模型中抑制ccRCC的进展,并且获批的此类药物贝组替凡(PT2977)在VHL突变型ccRCC中的总体缓解率仅为49%。几十年来,由于转录因子的“不可用药”蛋白质结构,直接靶向HIF2α稳定性的抑制剂的开发一直是一个挑战。因此,识别控制HIF2α蛋白质稳定性的关键途径仍然至关重要,这可能成为一种新的治疗靶点。
USP7缺失在体外和体内可抑制VHL突变型ccRCC的进展
02
为了探究USP7在ccRCC中的潜在作用,研究人员用特定的USP7抑制剂P5091或P22077治疗了4种ccRCC细胞系,发现两种抑制剂都显示出的细胞毒性。此外,VHL突变的ccRCC细胞系,包括OS-RC-2、786-O和A498,似乎对USP7抑制更敏感。考虑到VHL基因在90%以上的ccRCC中失活,研究人员将研究重点放在VHL突变的ccRCC上。与抑制剂的结果一致,特异性shRNA敲低USP7也抑制了786-O和OS-RC-2细胞的增殖。为了评估USP7是否是肿瘤在体内生长所必需的,研究人员通过向裸鼠皮下注射带有或不带有USP7敲低的OS-RC-2细胞建立了人肾癌异种移植模型。与体外研究结果一致,USP7敲低抑制了小鼠肿瘤的生长。免疫组织化学分析显示Ki-67和断裂型Caspase-3的强烈抑制,表明USP7敲低组细胞增殖受到强烈抑制,肿瘤内细胞死亡大量发生。在异种移植模型中给予USP7抑制剂P5091显示出相似的肿瘤生长抑制作用,但对小鼠体重影响很小。
研究人员收集了一例人类ccRCC样本,通过基因组测序和免疫组织化学(IHC)分别确认了VHL基因缺失和HIF2α激活,然后建立了VHL突变ccRCC PDO和Mini-PDX平台。单药治疗中,P22077或P5091均以剂量依赖的方式抑制了ccRCC PDO的生长,而P5091治疗同样抑制了Mini-PDX模型中原发肿瘤细胞的生长。这些发现表明,在体内和体外,USP7在ccRCC中的缺失可抑制肿瘤进展,这表明USP7可能成为ccRCC治疗的潜在靶点。
P5091与阿法替尼在体内具有协同抑制肿瘤进展的作用
03
为了研究体内USP7和ERBB受体双重抑制的后果,研究人员接下来使用OS-RC-2异种移植物进行P5091和阿法替尼的双重治疗。正如预期的那样,P5091或阿法替尼单独治疗抑制肿瘤生长,并且它们的联合导致更深刻的抑制。免疫组化染色证实,共处理的肿瘤细胞增殖标志物Ki-67减少多,cleaved caspase-3染色增强,表明共处理对肿瘤细胞增殖和瘤内细胞凋亡的抑制作用。值得注意的是,药物组合显示出可耐受的副作用,导致小鼠体重的微小变化。研究人员进一步探讨了P5091和/或阿法替尼对源自原代vhl突变ccRCC细胞的患者来源异种移植物(PDXs)的治疗效果。当肿瘤达到约50 mm3时(植入后第22天)开始治疗,每隔一天测量肿瘤大小。h所示,P5091与阿法替尼联合用药相比,可协同抑制ccRCC肿瘤生长,延长受体小鼠的生存期。因此,这种组合策略在ccRCC治疗中具有巨大的转化潜力。