1
2
3
4
胰腺導管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）是死亡率最高的癌癥之一，5年生存率僅有10%左右。近日，清華大學(xué)藥學(xué)院錢(qián)鋒課題組的研究關(guān)注到了在PDAC化療耐藥和免疫逃逸中扮演著(zhù)重要角色的活化的胰腺星形細胞（Pancreatic stellate cell，PSC），發(fā)現活化的PSC中自噬上調和與之相伴的p62丟失是阻礙維生素D受體（Vitamin D receptor，VDR）信號通路重塑PSC的重要原因。以此為基礎，研究人員提出了“協(xié)同自噬阻斷和VDR信號通路激活”的PSC重塑策略，以具有精準、強效抑制自噬功能的溶酶體pH緩沖膠束（Lysosomal pH buffering micelle，LBM）遞送VDR配體卡泊三醇（Calcipotriol，Cal），同時(shí)實(shí)現了自噬阻斷和VDR信號通路激活。這一策略協(xié)同調控了PSC重塑，改變了PDAC高度纖維化和免疫抑制的微環(huán)境，提高了PDAC對化療、免疫療法的響應性（圖1）。
圖1.包載Cal的LBM（Cal-loaded LBM，C-LBM）協(xié)同重塑PSC示意圖
將活化的PSC“重塑/正?；?去活化”為靜息狀態(tài)，是改變PDAC抑制性腫瘤微環(huán)境的重要途經(jīng)。為探索高效的PSC重塑策略，該研究首先對PSC活化過(guò)程中的生物學(xué)現象進(jìn)行了分析。研究發(fā)現，腫瘤組織中活化的PSC具有顯著(zhù)上調的自噬水平并伴隨有p62蛋白的下調（圖2A-D）。為更好地探索自噬、p62和VDR信號通路在PSC活化中的關(guān)系，該研究構建了p62敲低的PSC，發(fā)現在p62敲低的PSC中，VDR配體Cal無(wú)法激活VDR信號通路（圖2E），p62的丟失也抑制了Cal去活化PSC的能力（圖2F-G），說(shuō)明了PSC中上調的自噬和與之相伴的p62丟失是造成PSC對VDR配體不敏感的重要原因。該部分是研究的生物學(xué)基礎，基于上述的生物學(xué)發(fā)現，該研究提出了協(xié)同自噬抑制和VDR信號通路激活的PSC重塑策略。
圖2. 增強的自噬和p62丟失是阻礙VDR信號通路重塑PSC的重要原因
為實(shí)現協(xié)同的自噬抑制和VDR信號通路激活，該研究以具有精準、強效pH緩沖作用的LBM為自噬抑制劑，通過(guò)LBM包載VDR配體Cal，構建了C-LBM（圖3A）。C-LBM保留了LBM精準、強效的pH緩沖作用（圖3B），并能夠響應酸性溶液環(huán)境快速釋放Cal（圖3C）。更重要的是，在活化的PSC中，C-LBM同樣高效抑制了自噬并逆轉了p62的丟失（圖3D），實(shí)現了增強的VDR信號通路激活（圖3E）。該部分是研究的制劑基礎，遞送系統的合理設計使得從藥學(xué)角度對協(xié)同重塑PSC策略的評估成為可能。
圖3. C-LBM能夠同時(shí)抑制PSC自噬并激活VDR信號通路
使用C-LBM處理PSC，C-LBM顯著(zhù)下調了PSC的α-SMA表達并增加了胞內脂滴的數量，且程度明顯高于單獨的VDR配體C-NBM和單獨的自噬抑制劑LBM，說(shuō)明了C-LBM協(xié)同增效的PSC重塑作用（圖4）。該部分在細胞水平上對協(xié)同重塑策略進(jìn)行了驗證，C-LBM展現出的強效重塑PSC作用為基于該治療策略的抗癌體內研究奠定了基礎。
圖4. C-LBM實(shí)現了協(xié)同增效的PSC重塑
為評估協(xié)同重塑PSC策略在體內研究中的表現，該研究構建了同樣具有高度纖維化微環(huán)境的PSC/PCC共移植小鼠模型。與在體外研究中的結果一致，C-LBM高效重塑了PSC。雖然C-LBM本身并不能顯著(zhù)抑制腫瘤增長(cháng)，但通過(guò)重塑腫瘤基質(zhì)，C-LBM顯著(zhù)提高了PDAC對一線(xiàn)化療藥物吉西他濱（GEM）的響應性，C-LBM聯(lián)合GEM明顯抑制了腫瘤增長(cháng)（圖5）。
圖5. C-LBM提高了PDAC對化療的響應性
免疫療法引發(fā)了抗癌新一輪變革，為評估協(xié)同重塑策略對免疫療法的影響，該研究構建了同樣具有復雜、免疫抑制性微環(huán)境的KPC同種移植瘤模型。C-LBM顯著(zhù)促進(jìn)了CD8+T細胞的浸潤。更重要的是C-LBM顯著(zhù)提高了PDAC對免疫療法的響應性，C-LBM聯(lián)合anti-PD1、GEM也將患癌小鼠的生存期提升了2倍（圖6）。
圖6. C-LBM改變了免疫抑制性微環(huán)境并提高了PDAC對免疫療法響應性
綜上所述，該研究以PDAC未被滿(mǎn)足的臨床需求為導向，以腫瘤微環(huán)境中對化療耐藥、免疫逃逸至關(guān)重要的PSC為突破口，以PSC活化過(guò)程中的生物學(xué)機理為基礎，提出了“協(xié)同自噬阻斷和VDR信號通路激活”的PSC重塑策略。該研究選擇具有精準、強效pH緩沖作用的LBM作為自噬抑制劑，選擇VDR配體Cal作為VDR信號通路激活劑，設計構建了能同時(shí)實(shí)現自噬抑制和VDR信號通路激活的藥物遞送體系，實(shí)現了高效PSC重塑，提高了PDAC對化療、免疫療法的響應性。這一嘗試為未來(lái)的PDAC藥物設計和治療方案提供了潛在的新方向。
上述研究在《癌癥快報》（Cancer Letters）發(fā)表，標題為“協(xié)同自噬阻斷和VDR信號通路激活增強胰腺導管腺癌中星形細胞的重塑”（Synergistic Autophagy Blockade and VDR Signaling Activation Enhance Stellate Cell Reprogramming in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma）。
清華大學(xué)藥學(xué)院錢(qián)鋒教授為本文通訊作者，錢(qián)鋒課題組2017級博士生孔維健為本文第一作者。北大藥學(xué)院汪貽廣教授和王增輝博士為本研究提供了高分子膠束制劑材料，錢(qián)鋒研究組開(kāi)展的針對胰腺癌的藥物遞送研究獲得了中國國家自然科學(xué)基金，北京結構生物學(xué)高精尖中心的資助。
