综述：细胞中的“方舟”功能：激酶、代谢过程及其在恶性肿瘤中的治疗潜力

《Pharmacological Research》：The ARK side of the cell: Kinases, metabolism, and therapeutic potential in malignancies

　　AMPK相关激酶（ARKs）在代谢调控、细胞周期及肿瘤微环境中发挥关键作用，其活性受LKB1磷酸化及氧化应激调节，部分亚型（如NUAK1/2、SIK2）与癌症进展相关，并存在靶向治疗潜力。

　　
AMPK相关激酶（ARKs）家族在细胞代谢调控、肿瘤发生发展中的核心作用及靶向治疗潜力已成为当前肿瘤生物学研究的重要方向。该家族成员包括AMPKα1/2、MELK、NUAK1/2、SIK1-3、MARK1-4和BRSK1/2等，这些激酶通过整合能量代谢、氧化应激、细胞周期调控等多重信号通路，在维持细胞稳态和适应肿瘤微环境（TME）中发挥关键作用。

### 一、ARKs家族的结构与功能特征
ARKs虽共享催化域和LKB1依赖的激活机制（通过磷酸化Thr172位点），但其结构差异显著。例如，NUAK1/2含有的GILK motifs（Gly-Ile-Leu-Lys）与PP1γ形成特异性结合，而BRSK1/2的UBA结构则参与稳定激酶活性构象。此类结构差异导致各成员具有独特的功能定位：部分（如AMPKα1/2、BRSK2）在能量感知中起主导作用，而另一些（如MELK、NUAK2）则更侧重于调控细胞增殖与存活。

### 二、能量代谢与氧化应激的调控网络
1. **线粒体功能重塑**：NUAK1通过磷酸化NAD激酶（NADK）激活线粒体氧化磷酸化，在抑制ROS积累的同时维持ATP稳态。实验显示，敲除NUAK1的细胞呈现线粒体融合异常及ROS爆发，导致肿瘤细胞对化疗药物敏感性增强。
2. **糖酵解代谢调控**：SIK2、MARK2/4、NUAK1/2通过激活mTORC1间接促进葡萄糖摄取。在卵巢癌模型中，SIK2通过抑制MPC（线粒体丙酮酸载体）活性增强糖酵解，而NUAK1的抑制则通过激活NRF2通路增强抗氧化防御。
3. **脂质代谢与免疫逃逸**：NUAK1通过调控SREBP通路促进胆固醇合成，同时抑制PD-L1表达以增强T细胞浸润。在肝细胞癌模型中，NUAK1敲除显著减少M2型巨噬细胞比例，并增强CD8+ T细胞活化。

### 三、肿瘤微环境（TME）的重构机制
1. **细胞间通讯调控**：MELK通过直接磷酸化Smad2/3抑制TGF-β信号，同时诱导CAFs分泌细胞外基质蛋白（如纤连蛋白），促进肿瘤侵袭。临床前研究显示，抑制MELK可降低肝细胞癌中CCL2分泌水平，减少单核细胞浸润。
2. **免疫抑制微环境**：AMPKα1在调节性T细胞（Tregs）中发挥关键作用。AMPKα1缺失导致Tregs分泌IL-10增加，PD-1表达上调，进而促进肿瘤免疫逃逸。在黑色素瘤模型中，AMPKα1敲除结合PD-1抑制剂可显著抑制肿瘤生长。
3. **基质重塑与血管生成**：NUAK1通过激活YAP/TAZ通路促进血管内皮生长因子（VEGF）分泌，而BRSK1通过磷酸化γ- tubulin影响肿瘤细胞迁移。抑制这些通路可阻断肿瘤新生血管形成。

### 四、细胞周期与基因组稳定性调控
1. **有丝分裂调控**：BRSK1通过磷酸化Wee1和CDC25B激活Cdk1/2，驱动G2/M期转换。在紫外线诱导的DNA损伤模型中，BRSK1活性升高促进细胞周期恢复。
2. **基因组不稳定性**：MARK3通过磷酸化CDC25B抑制其去磷酸化活性，导致G2/M期阻滞。在胶质母细胞瘤中，MARK3抑制剂可诱导肿瘤细胞凋亡并抑制血管生成。
3. **染色体稳定性维持**：NUAK1通过调控PP1γ活性抑制PLK4，防止 centrosome 复制异常。AMPKα2在调控染色体分离过程中起补偿作用，其缺失可导致染色体多体化。

### 五、靶向治疗策略的挑战与突破
1. **选择性抑制剂开发**：现有抑制剂（如OTS167针对MELK、HTH-01-015针对NUAK1）存在非特异性抑制问题。例如，公顷细胞素（BRSK）抑制剂可能同时影响AMPK活性，导致代谢紊乱副作用。
2. **联合治疗模式创新**：
- **代谢-免疫联合**：在非小细胞肺癌中，NUAK1抑制剂联合免疫检查点阻断剂可协同增强CD8+ T细胞浸润，使肿瘤体积缩小达60%。
- **放疗增敏方案**：针对SIK2的ARN-3236与放疗联用，使结直肠癌 xenografts 对电离辐射敏感性提高3倍。
3. **递送系统优化**：纳米胶束载体负载的SIK2抑制剂 HG-9-91-01，在卵巢癌转移模型中实现肿瘤特异性释放，使药物浓度峰值提高5倍，同时降低肝脏毒性。

### 六、未来研究方向
1. **精准医学分型**：需建立基于基因表达谱（如ARKs亚型表达水平）和代谢组学的肿瘤亚型分类体系。例如，胃食管结合部癌中NUAK2与AMPKα1的协同激活可能成为新分型依据。
2. **动态调节机制**：探索细胞周期阶段特异性激活的AR们调控网络。如MELK在G1/S期磷酸化CDK4，而在G2/M期通过 MARK4调控PLK1活性。
3. **转化医学突破**：针对临床前研究显示有效的药物（如PCC0208017抑制MARK3），需开展多中心II期临床试验，重点评估生物利用度（如口服生物利用度＞40%）和安全性窗（如最大耐受剂量MTD＞500mg/m2）。

### 七、关键科学问题与突破点
1. **信号交叉调控**：AMPK与Hippo/YAP通路存在双向调控。在肝细胞癌中，NUAK2通过磷酸化TEAD1增强YAP活性，而YAP反过来通过激活SREBP1促进NUAK2转录，形成正反馈环路。
2. **氧化应激阈值效应**：BRSK1的Cys213在ROS水平＜5μM时起抗氧化作用（激活NRF2），但当ROS＞8μM时转为促氧化（抑制GPX4），提示存在双阈值调控机制。
3. **时空特异性调控**：在胶质瘤三维球状模型中，NUAK1仅影响肿瘤边缘细胞增殖，而中心区细胞对NUAK1抑制剂产生耐药性，提示需要开发时空可控的递药系统。

该研究体系揭示，ARKs通过"代谢-微环境-基因组"三位一体的调控网络，在肿瘤进化过程中形成动态适应机制。未来需建立多组学整合分析平台，结合类器官模型和单细胞测序技术，解析不同亚型在肿瘤进展中的时空特异性作用，为开发精准靶向治疗提供理论支撑。