【文峰聊科研】小细胞肺癌新药——EZH2抑制剂

背景：

每年全球范围内确诊为小细胞肺癌SCLC的大概为270000人，接近2/3的患者一经诊断就是已经转移，中位生存期只有9-10个月，5年的生存期不到2%，即使是局限期的患者治疗后也会遭受复发，且在2年内死亡。故对于SCLC迫切需要有效的治疗方案。

晚期SCLC一线治疗包括铂类为基础的双药化疗，顺铂或卡铂加上拓扑异构酶II抑制剂依托泊苷，复发后标准治疗包括拓扑异构酶I抑制剂拓扑替康或伊立替康，而在二线复发后没有好的方法了。SCLC对一线铂类敏感性高，反应率超过50%，但是很快就会复发，平均的中位PFS小于5个月，对于二线的治疗只有不到20%。

SCLC这种开始对化疗敏感，但是很快耐药的分子机制目前仍不清楚，探索其机制将为小细胞肺癌提供尤为重要的治疗策略。

本文作者在PDX模型中探索SCLC一线EP方案后获得性耐药的机制。

正文：

1 . 既然作者试验是基于PDX模型，那么第一步得有模型，故先 建立模型 并证明模型成立。

在还没化疗的患者中取得肿瘤细胞种植在10只小鼠上，按照患者的化疗方案进行6-8疗程EP化疗，再次种植后重复化疗，建立耐药老鼠模型（fig 1a）。治疗后确实反应率很高，2只活得CR，8只小鼠PR（fig 1b）。为建立耐药，故把上面经过6-8疗程治疗后的肿瘤再次取出来，种植在第二代小鼠中，再次EP方案化疗6-8疗程，可见再第三代种植小鼠上证实基本已经耐药（fig 1c）。并证实耐药组与敏感组生存不同（fig 1d），确实经过多周期化疗得到（fig 1e），而与随机时间及增值无关（fig 1f/g）。这样SCLC模型就建立成功了。

2 . 按照NSCLC的经验，作者也想从基因上来探讨敏感和获得性耐药的不同，而这个也是我们大部分人所想到的，似乎只要一测序就能找到差异，找到像NSCLC一样的驱动基因，然后发明莫个靶向药物，大卖，迎娶白富美，登上人生巅峰…理想是美好的，但是现实往往残忍，在fig 2中我们发现 获得性耐药与敏感肿瘤的基因谱基本相似！！ 什么？基本相似，那就是说与基因突变或者拷贝数基本无关。那是什么鬼？

3 . 于是作者想到了是不是 表观 上的不同导致了对药物敏感性的不同？

好的，为了证实这个假设，对10对小鼠模型进行RNA测序，主成分分析基因表达发现敏感和耐药组RNA表达也是基本相似但是每组之间可以很好的区分开（fig 3a）。好像又走不通！

4 . 但是作者不甘心，发现敏感组耐药组基因上高度相似，那只能认为是少数基因的表达而不是广泛的转录改变驱动了化疗耐药，于是结合P值用经验累积分布函数（ECDF）找了一些上调和下调的基因（fig 3b）。突然眼前一亮！尽然从耐药组中发现了一个前期研究过的对DNA损伤敏感的基因下调了—— SLFN11 （从2012年到2016年都有报道），而表观基因易感及转移EMT相关的TWIST1高表达。且在7对模型中发现这样的现象（fig 3c—e）。

5 . 此时作者的心情可以说异常开心，就差跳起来了（个人猜想），但是不是这两个关键的基因还得验证，是骡子是马，拉出来遛遛不就知道啦~

首先验证了TWIST1，发现它并不能驱动化疗耐药，于是转向SLFN11。先在细胞系中验证下SLFN11基因的表达情况（fig 4a），在化疗处理细胞系中的SLFN11的mRNA表达较未处理低，而在PDX模型中耐药组的基因表达和蛋白表达都低（fig 4b—f）。相关性上RNA-seq与蛋白表达基本呈现一致性（fig 4g）。作者从两个单位分别拿到未经化疗（VMC）和经化疗过（CWRU）的患者的组织微整列TMAs，染了SLFN11，发现化疗后的患者癌症组织中SLFN11高表达（fig 4h）。腺癌和鳞癌SLFN11低表达，说明SLFN11在小细胞肺癌中较特异性（fig 4i），与分期也有先关性（fig 4j），更重要的是SLFN11能反应化疗敏感性，在高表达组患者对化疗敏感，而低表达组对化疗不敏感（fig 4k），在治疗前和治疗后患者组织中其表达也能看出有这样的趋势（fig 4l/m）。

6 . 前文实验我们总结下，作者发现了 SLFN11在耐药组中低表达，而低表达的SLFN11驱动了化疗的耐药 。那么接下来就得分析SLFN11为什么会低表达，因为其在转录水平就降低，故研究上游， 是什么将SLFN11表达降低的？

2016年Nogales已经发现SLFN11的表达部分是受到表观沉默机制DNA甲基化所调控的，然后选择了EZH2抑制剂，这里作者给了几点理由：已经报道在细胞系中EZH2结合在SLFN11第一个外显子的上游部分；TCGA中发现EZH2在SCLC中高表达；PRC2基因抑制后与SCLC较差的预后先关。

在PDX模型中用DNA甲基化抑制剂5-Aza和EZH2抑制剂EPZ处理后，发现在EPZ处理组SLFN11表达大大增加，表明SLFN11的表达主要是在组蛋白甲基化上调控的（fig 5a）；IC50曲线可见EPZ能增加拓扑替康和依托泊苷的敏感性，但对顺铂作用不大（fig 5b/c）；作者用一个既往接受过化疗的患者的细胞系NCI-H82，次细胞系低表达SLFN11，用EPZ处理后证实在一周左右SLFN11表达回升，而H3K27me3降低，与之前的证实同样符合（fig 5d）；且EZP抑制后蛋白同样增加（fig 5e）、对拓扑替康敏感性增加（fig 5f）；外源性导入SLFN11基因也能增加其对药物的敏感性（fig 5g），但是没有直接用EPZ抑制剂来的明显（fig 5c）；在NCI-H82细胞系转导DOC诱导shRNA-SLFN11表达，发现EPZ抑制后能增加DNA损伤量，增加对药物的敏感性（fig 5h—j）。

7 . EPZ能使耐药的小细胞肺癌重新对化疗产生敏感 ，那么EPZ是否也也改变表观？