肺癌是一種發病率和死亡率都很高的惡性腫瘤，每年可造成170多萬人死亡，其中80-85%為非小細胞肺癌(NSCLC)[1]。

        紫杉醇(PTX)是治療晚期非小細胞肺癌的一線化療藥物。然而，隨著治療時間的延長，患者很容易對PTX產生耐藥，嚴重影響治療效果和患者的生存期[2]。

        基於目前已報道的幾種耐藥機製的治療方法並未達到預期效果。因此，迫切需要探索PTX耐藥的分子機製，發現新的耐藥靶點和治療藥物。

        近日，由沈陽藥科大學王立輝和吳春福領銜的研究團隊，在著名期刊Molecular Cancer上發表重要研究成果，揭示了非小細胞肺癌對紫杉醇耐藥新機製。

        他們發現，對紫杉醇耐藥的非小細胞肺癌細胞和腫瘤組織中乙醛脫氫酶2(ALDH2)表達增高，ALDH2通過組蛋白甲基轉移酶G9a/核轉錄因子Y-α/乙醛脫氫酶2(EHMT2/NFYA-ALDH2)信號軸調節RAS/RAF信號通路，進而調節非小細胞肺癌對紫杉醇的耐藥性;下調ALDH2表達可以增加PTX對NSCLC耐藥細胞或異種移植腫瘤治療有效性，逆轉PTX耐藥[3]。

        這項研究揭示了一種非小細胞肺癌對PTX耐藥的新機製，並為逆轉肺癌耐藥奠定了藥理學基礎。

        接下來，我們看看這項研究是如何開展的。

        首先，研究人員通過基因芯片分析了PTX耐藥NSCLC細胞株(NSCLC/PTX細胞)和PTX敏感NSCLC細胞株(NSCLC細胞)之間基因表達的差異。進一步通路分析表明，與幹細胞和耐藥性相關的信號通路富集明顯，這說明幹細胞樣變化可能與肺癌的PTX耐藥有關。

        隨後，流式細胞術分析結果表明，PTX耐藥細胞的乙醛脫氫酶(ALDH)活性顯著高於PTX敏感細胞，而ALDH被廣泛用作腫瘤幹細胞(CSCs)的標記物[4]。

        進一步分析表明，ALDH2亞型在NSCLC/PTX細胞中的蛋白表達高於NSCLC細胞;ALDH2的表達水平與PTX敏感性顯著相關，ALDH2的表達水平越高，肺癌細胞對PTX的敏感性越低。

        為了證實ALDH2與非小細胞肺癌患者PTX敏感性之間的關係，研究團隊測定了46例接受PTX治療的非小細胞肺癌患者組織標本中ALDH2的表達水平，結果表明，與低ALDH2組相比，ALDH2蛋白的高表達與總體生存率低顯著相關。

        上述結果表明，ALDH2在PTX耐藥過程中可能起著重要作用。

        研究人員還發現，ALDH2敲除後，PTX對NSCLC/PTX細胞的有效性顯著增加，而在過表達ALDH2的NSCLC細胞中，PTX的有效性顯著降低;並且ALDH2基因敲除後，NSCLC/PTX細胞遷移和自我更新的能力顯著降低，過表達ALDH2後，NSCLC細胞的遷移和自我更新能力顯著增強。

        那麼，抑製ALDH2的活性是否會影響NSCLC細胞對PTX的敏感性呢?

        為了回答上述問題，他們使用了一種叫做大豆苷(DZN)的ALDH2特異性抑製劑，結果發現大豆苷在NSCLC/PTX細胞中的非細胞毒性濃度下顯著抑製ALDH2活性;在非細胞毒性濃度下，大豆苷與PTX聯合使用顯著增加了NSCLC/PTX細胞對PTX的敏感性。

        隨後，為了驗證ALDH2和PTX耐藥性之間關係的特異性，研究團隊瞬時沉默ALDH2和其他CSC相關的ALDH亞型(ALDH1A1和ALDH3A1)，並測定NSCLC/PTX細胞對PTX的敏感性。結果表明，其他ALDH亞型的瞬時沉默對PTX的敏感性沒有顯著影響，然而，當ALDH2短暫沉默時，NSCLC/PTX細胞對PTX的敏感性顯著增強。

        小鼠體內成瘤實驗顯示，PTX對過表達ALDH2的NCI-H1299細胞異種移植瘤抑製率為39.36%，對轉導空載體的NCI-H1299細胞異種移植瘤抑製率為53.19%。

        以上體內外實驗結果表明，ALDH2與PTX耐藥有關。

        ALDH2表達水平與NSCLC細胞對PTX的耐藥有關

        接下來，研究團隊進一步探討了ALDH2影響NSCLC細胞對PTX耐藥的相關機製。

        他們發現，ALDH2轉錄水平的改變是導致ALDH2表達失調的主要機製，核轉錄因子Y-α(NFYA)的表達水平與ALDH2的表達水平呈正相關，組蛋白甲基轉移酶G9a(EHMT2)負調控ALDH2的表達。

        具體來說，EHMT2能調控NFYA與ALDH2啟動子的結合能力。抑製EHMT2通路，NFYA與ALDH2啟動子的結合能力增強，ALDH2的轉錄升高。這些結果表明，EHMT2和NFYA在ALDH2的調節中具有協同作用。

        ALDH2的轉錄激活由NFYA和EHMT2共同調節

        接下來，研究團隊探索了ALDH2介導非小細胞肺癌PTX耐藥的相關信號通路。通路分析顯示，TGF通路、RAF通路、EMT通路均顯著富集(P<0.05);通路相關蛋白分析發現，ALDH2基因敲除的NSCLC/PTX細胞中的RAS/RAF通路相關蛋白水平與對照組組相比持續降低，這表明，RAS/RAF通路參與了ALDH2介導的紫杉醇耐藥。

        為了研究RAS/RAF通路的作用，研究人員在ALDH2敲除的NSCLC/PTX細胞中過表達RAS/RAF通路中的兩個關鍵蛋白：KRAS和RAF1。研究結果表明，當KRAS和RAF1在ALDH2敲除的NSCLC/PTX細胞中過度表達時，PTX的治療有效性降低。

        上述結果證明，RAS/RAF通路參與了ALDH2介導的PTX耐藥性。

        NSCLC/PTX細胞中敲除ALDH2基因可以抑製的RAS/RAF信號通路

        以上結果證實ALDH2與非小細胞肺癌對PTX耐藥密切相關，研究人員假設抑製ALDH2可能是逆轉PTX耐藥性的潛在途徑。

        為了證實這一假設，研究團隊探索了PTX聯合DZN(ALDH2特異性抑製劑)或DSF(ALDH2非特異性抑製劑)在非細胞毒性濃度下對NSCLC/PTX細胞的療效。結果表明，DZN-PTX或DSF-PTX對NSCLC/PTX細胞的生長抑製具有協同作用;小鼠異種移植模型結果顯示，與單純PTX組相比，DZN-PTX組和DSF-PTX組的腫瘤體積明顯更小，並且，DZN-PTX組的腫瘤重量顯著降低;這些結果表明，抑製ALDH2可逆轉PTX耐藥。

        隨後研究人員還證實，與單獨使用PTX相比，DZN-PTX和DSF-PTX顯著增加了腫瘤組織中的細胞凋亡水平;並且PTX聯合ALDH2抑製劑可抑製Erk1/2(細胞外調節蛋白激酶)和MEK1/2(絲/蘇氨酸蛋白激酶)磷酸化;

        上述數據表明，在異種移植模型中，DZN或DSF對ALDH2的抑製可通過誘導細胞凋亡和抑製RAS/RAF途徑逆轉PTX耐藥性。

        DZN和DSF在體內顯著降低NSCLC/PTX細胞對紫杉醇的耐藥性

        同樣地，EHMT2通路抑製劑JIB04也能逆轉NSCLC癌細胞對PTX的耐藥。

        總的來說，這項研究表明，ALDH2在非小細胞肺癌對紫杉醇耐藥過程中起著重要作用，ALDH2表達增加，NSCLC細胞對PTX耐藥性增加;NFYA是ALDH2的重要轉錄激活因子，抑製EHMT2可促進NFYA與ALDH2啟動子的結合，從而激活ALDH2的轉錄，EHMT2/NFYA-ALDH2信號軸通過調節RAS/RAF信號通路，進而調節非小細胞肺癌對紫杉醇的耐藥性;通過ALDH2抑製劑或下調ALDH2表達可以增加PTX對NSCLC/PTX細胞或異種移植腫瘤的治療有效性，並逆轉PTX耐藥。

        這項研究揭示了一種非小細胞肺癌對紫杉醇耐藥的新機製，並在此基礎上提出了兩種逆轉ALDH2介導的PTX耐藥性的新策略，這可能為克服PTX耐藥提供了新的思路和突破。

        參考文獻：

        1.Molina JR, Yang P, Cassivi SD, Schild SE, Adjei AA. Non-small cell lung cancer: epidemiology, risk factors, treatment, and survivorship. Mayo Clin Proc. 2008;83(5):584-594. doi:10.4065/83.5.584

        2.Hopper-Borge EA, Churchill T, Paulose C, et al. Contribution of Abcc10 (Mrp7) to in vivo paclitaxel resistance as assessed in Abcc10(-/-) mice. Cancer Res. 2011;71(10):3649-3657. doi:10.1158/0008-5472.CAN-10-3623

        3.Wang W, Wang J, Liu S, et al. An EHMT2/NFYA-ALDH2 signaling axis modulates the RAF pathway to regulate paclitaxel resistance in lung cancer. Mol Cancer. 2022;21(1):106. Published 2022 Apr 27. doi:10.1186/s12943-022-01579-9

        4.Liu X, Wang L, Cui W, et al. Targeting ALDH1A1 by disulfiram/copper complex inhibits non-small cell lung cancer recurrence driven by ALDH-positive cancer stem cells. Oncotarget. 2016;7(36):58516-58530. doi:10.18632/oncotarget.11305