2018-09-20
前言
2018年9月13日，國際著名學術期刊Nature Communications在線發表了題為“A small molecule targeting myoferlin exerts promising anti-tumor effectson breast cancer”的研究成果：首次確定一類新的噻唑鄰酮類小分子化合物顯著抑制腫瘤的轉移，并發現其中一種新型化合物WJ460可特異性靶向MYOF的C2D結構域發揮抗腫瘤轉移作用[1]。華東師范大學生命科學學院院長、邦耀生物首席科學家劉明耀教授及團隊成員易正芳教授、陳益華教授為共同通訊作者，張濤和李靜婕博士為共同第一作者。
研究背景
乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，其全球發病率和致死率在女性所患惡性腫瘤中均位居第一位[2]。腫瘤轉移是癌癥最重要的生物學特征之一，絕大部分晚期癌癥患者都伴隨著全身性的腫瘤轉移，是患者難以治愈導致死亡的主要原因，也是科學研究和醫學治療中亟待解決的巨大難題。以腫瘤轉移過程中發揮重要調控作用的關鍵蛋白為治療靶點，開發抑制其功能的候選藥物，是治療臨床轉移性腫瘤的重要方案。
圖1：乳腺癌在全球女性腫瘤患者的發病率和死亡率位居第一[2]
Myoferlin（MYOF）是Ferlin蛋白家族的成員之一，能夠廣泛參與細胞遷移和侵襲的相關過程，包括膜泡運輸、膜受體再循環和分泌蛋白外排等功能[3]。腫瘤中MYOF過表達介導的膜泡運輸導致細胞極性喪失、細胞生長信號失控、細胞粘附和細胞間的緊密連接減弱等，對于腫瘤細胞的侵襲和遷移至關重要[4]。靶向MYOF是一種潛在的治療晚期轉移性腫瘤的新策略，但是目前尚無研究針對該靶點開發靶向候選藥物。
研究成果
1. 確定一類新型噻唑鄰酮類小分子化合物顯著抑制乳腺癌的轉移
在研究團隊自主合成的500多個小分子化合物中， 篩選并發現了噻唑鄰酮類小分子化合物能夠顯著抑制乳腺癌細胞侵襲（圖2a），通過藥物化學科研人員的構效分析和結構改造（圖2b），鑒定得到化合物WJ460 （圖2c）能夠在納摩爾級上（nM）顯著抑制乳腺癌的侵襲（圖2d-f）。
圖2：（a）噻唑鄰酮類化合物的化學結構式；（b）噻唑鄰酮類化合物的構效關系分析；（c） WJ460的化學機構式；（d-f）WJ460抑制乳腺癌細胞侵襲
2. WJ460顯著抑制小鼠乳腺癌的肺轉移并延長其生存期
WJ460能夠劑量依賴性地抑制乳腺癌的肺轉移（圖3a-c），并抑制肺血管中乳腺癌細胞的浸潤（圖3d），乳腺癌小鼠的生存率提高了80%以上（圖3e）。
圖3：（a-c）WJ460抑制乳腺癌肺轉移;（d）WJ460顯著抑制小鼠肺血管的乳腺癌細胞外滲; （e）WJ460顯著延長乳腺癌小鼠生存期
3. 首次報道靶向MYOF的小分子化合物，并鑒定其靶點為MYOF的C2D結構域
研究人員通過分析化合物的構效關系，在WJ460上標記生物素作為分子探針進行Pull down和質譜分析（圖4a)，通過分段表達Pull down（圖4b-c）、WJ460競爭實驗（圖4d）和表面等離子共振（SPR）體外結合實驗（圖4e）等確認WJ460直接靶向MYOF的C2D結構域，從而調控MYOF所介導的促癌功能，抑制乳腺癌的侵襲和轉移。
圖4：（a）Pull down和質譜鑒定WJ460與MYOF結合；（b-c）分段表達和Pull down鑒定WJ460與MYOF的C2D結構域結合；（d）競爭實驗驗證WJ460與MYOF的C2D結構域結合；（e） SPR實驗驗證驗證WJ460在體外直接靶向MYOF的C2D結構域
研究結論
通過本研究，該團隊發現一類新的噻唑鄰酮類小分子化合物，可以靶向MYOF顯著抑制腫瘤的轉移。鑒于MYOF在多種惡性腫瘤的高表達，以及WJ460抑制其他癌癥遷移的初步探究，WJ460有望成為通過靶向MYOF治療晚期轉移性惡性腫瘤的潛在候選藥物。
參考文獻
1. Zhang, T.; Li, J.; He, Y.; Yang,F.; Hao, Y.; Jin, W.; Wu, J.; Sun, Z.; Li, Y.; Chen, Y.; Yi, Z.; Liu, M. Asmall molecule targeting myoferlin exerts promising anti-tumor effects onbreast cancer. Nat Commun 2018, 9, 3726.
2. Bray, F.; Ferlay, J.;Soerjomataram, I.; Siegel, R. L.; Torre, L. A.; Jemal, A. Global CancerStatistics 2018: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin 2018.
3. Cipta, S.; Patel, H. H.Molecular bandages: inside-out, outside-in repair of cellular membranes. Focuson "Myoferlin is critical for endocytosis in endothelial cells". Am JPhysiol Cell Physiol 2009, 297, C481-3.
4. Goldenring, J. R. A central rolefor vesicle trafficking in epithelial neoplasia: intracellular highways tocarcinogenesis. Nat Rev Cancer 2013, 13, 813-20.
