《Scientific Reports》:Jorunnamycin A induces apoptosis in pancreatic ductal adenocarcinoma cells, spheroids, and patient-derived organoids by modulating KRAS-mediated survival pathways
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胰腺癌(PDAC)死亡率高,现有化疗方案效果不佳,且多数患者存在 KRAS 突变。研究人员开展了 Jorunnamycin A(JA)对 PDAC 治疗作用的研究,发现 JA 对 PDAC 细胞有抗癌活性,与化疗药联用有协同效应,这为 PDAC 治疗提供了新方向。
在癌症的众多类型中,胰腺癌(Pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是一种极其凶险的恶性肿瘤,它就像隐藏在身体里的 “定时炸弹”,时刻威胁着患者的生命。尽管科研人员多年来一直努力探索有效的治疗方法,但 PDAC 仍然是癌症相关死亡的主要原因之一。这主要是因为 PDAC 具有转移性,而且缺乏有效的早期诊断工具,很多患者确诊时已无法进行手术,只能依靠化疗。然而,现有的标准化疗方案,如 FOLFIRINOX 和 Gem/Abraxane?,对大多数 PDAC 患者效果不佳,主要原因是肿瘤存在固有耐药性和高复发率。
在 PDAC 的发病机制中,KRAS 突变扮演着关键角色。超过 90% 的 PDAC 病例都存在 KRAS 突变,其中 KRASG12D 是最常见的突变亚型,占比约 40%。KRAS 突变使得癌细胞具有更强的侵袭性和耐药性,因此,靶向 KRAS 成为治疗 PDAC 的重要策略。但长期以来,KRAS 被认为是 “不可成药” 的靶点,不过随着 KRASG12C 抑制剂等的出现,为 KRAS 靶向治疗带来了新希望。
在此背景下,来自德国 Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg 等研究机构的研究人员开展了一项重要研究。他们聚焦于一种从海洋海绵中提取的生物活性化合物 Jorunnamycin A(JA) ,探究其对 PDAC 的治疗潜力。研究成果发表在《Scientific Reports》上,为 PDAC 的治疗开辟了新的道路。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过分子对接分析,评估 JA 与不同 KRAS 蛋白变体的结合亲和力;然后,利用多种胰腺癌细胞系、肿瘤球以及患者来源的 PDAC 类器官(Patient-derived organoids,PDOs),研究 JA 的抗癌活性以及与标准化疗药物的协同作用;同时,运用 Western blot 分析 ,研究 JA 抗癌活性的分子机制。
研究结果如下:
JA 与 KRASG12D 的高结合亲和力 :通过计算机模拟分子对接分析发现,JA 与所有测试的 KRAS 亚型都能相互作用,其中对 KRASG12D 的结合亲和力最高。这一结果表明 JA 在针对携带 KRASG12D 突变的 PDAC 治疗中具有潜在优势。
JA 的抗癌活性 :在多种 PDAC 细胞系中,JA 表现出强大的抗癌活性,能够显著降低细胞活力,且 KRASG12D 变异体的半最大抑制浓度(IC50 )值约为其他细胞的 2 倍低。同时,JA 处理可增加细胞凋亡相关蛋白的表达,减少抗凋亡蛋白的水平,进一步证明其促凋亡作用。
JA 增强化疗药物疗效 :在携带 KRASG12D 突变的 PDAC 细胞中,JA 与多种化疗药物(如奥沙利铂、SN - 38 等)联合使用时,表现出协同增强的毒性作用。例如,JA 与奥沙利铂联合使用,能显著降低奥沙利铂的 IC50 值,增强其对癌细胞的杀伤作用。
JA 与奥沙利铂协同诱导癌细胞死亡 :在 KRASG12D 细胞系中,JA 和奥沙利铂联合处理可增加半胱天冬酶 3 和 7 的活性,诱导癌细胞凋亡。同时,联合处理的半数有效浓度(EC50 )在 KRASG12D 细胞中比在敲除细胞中更低,表明联合治疗对 KRASG12D 细胞更为有效。
JA 与奥沙利铂协同下调 KRAS 介导的信号 :在 KRASG12D 的 PDAC 细胞中,JA 和奥沙利铂联合处理可显著降低抗凋亡蛋白 MCL - 1 和 BCL - 2 的表达,增加裂解的 PARP/PARP 水平,同时使其他 KRAS 下游信号蛋白失活。在肿瘤球模型中,也证实了 JA - 奥沙利铂联合处理的协同效应。
PDAC 患者来源类器官证实协同抗癌活性 :在 PDAC 患者来源的类器官中,JA 对 KRASG12D 类器官的毒性更高。JA 与奥沙利铂联合处理在所有癌症类器官中都表现出协同效应,进一步验证了联合治疗的有效性。
研究结论和讨论部分指出,JA 对不同 KRAS 变体具有结合亲和力和特异性,能够下调 KRAS 介导的生存信号,同时上调凋亡标记物。JA 与化疗药物奥沙利铂联合使用,在 PDAC 细胞培养、肿瘤球和患者来源类器官中均表现出强大的抗癌活性,这为进一步的药理学评估和未来临床应用提供了有希望的方向。不过,JA 在恶性和正常细胞中的细胞毒性作用还需要进一步研究,以确认其在 PDAC 靶向治疗中的安全性和有效性。总体而言,JA 作为一种天然海洋来源的生物碱,在治疗携带 KRASG12D 突变的侵袭性 PDAC 方面具有巨大潜力,有望优化胰腺癌的药物治疗策略。
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