PNAS：驅(qū)動(dòng)腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵酶
日期：2012-05-24 08:13:19
在根除癌癥的復(fù)雜道路上，控制或防止原發(fā)性腫瘤發(fā)起的轉(zhuǎn)移性生長(zhǎng)處于代辦事項(xiàng)列表的最前列。基于發(fā)現(xiàn)的與乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌等癌癥中膽堿（choline）代謝改變相關(guān)的轉(zhuǎn)移標(biāo)記物來(lái)開(kāi)發(fā)治療策略是這一研究的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。
近期，來(lái)自德國(guó)多特蒙德大學(xué)萊布尼茨工作環(huán)境和人為因素研究中心(IfADO)的科學(xué)家們研究了腫瘤代謝組（腫瘤轉(zhuǎn)移能力必不可少的腫瘤細(xì)胞代謝表型的特征），鑒別出一種稱(chēng)為EDI3 (endometrial differential 3)的酶通過(guò)分解甘油磷脂酰膽堿（GPC）生成膽堿從而降低了GPC與磷酸膽堿(PC)的比值。科學(xué)家們認(rèn)為因?yàn)橐种?/SPAN>EDI3活性可以調(diào)整GPC/PC比值，由此降低腫瘤細(xì)胞遷移能力，它代表了一種可能的治療方法。這一研究成果發(fā)布在《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）雜志上。
并不意外的是，Jan G. Hengstler和他的研究小組在確定EDI3是甘油磷脂酰膽堿分解的關(guān)鍵酶過(guò)程中不得不應(yīng)對(duì)了大量的挑戰(zhàn)。Hengstler回憶說(shuō)：“故事的開(kāi)始，當(dāng)我們?cè)阢y色凝膠中刮掉一條帶時(shí)，這一帶狀物包含了只在轉(zhuǎn)移而不在非轉(zhuǎn)移子宮內(nèi)膜癌中表達(dá)的基因。我們對(duì)于這一基因的功能一無(wú)所知，我們將其命名為EDI3是因?yàn)槠淝绑wEDI1和EDI2未在獨(dú)立臨床樣本中得到證實(shí)，因此沒(méi)有進(jìn)一步開(kāi)展研究。”事實(shí)上，此處EDI3還沒(méi)有包含在Affymetrix基因組分析芯片上，這或可解釋為何EDI3是完全未知的。
Hengstler 說(shuō)：“一些初步的嘗試了解EDI3的功能和關(guān)聯(lián)性宣告失敗。在這個(gè)時(shí)候，小EDI3計(jì)劃幾乎被廢棄。幸運(yùn)的是，博士生Rosemarie Marchan、Joanna Stewart和博士后Michaela Lesjak的堅(jiān)持和一些創(chuàng)意想法重新為這一計(jì)劃賦予了新生命。通過(guò)在硅片研究中運(yùn)用一些小智慧，他們想出了一些對(duì)于EDI3作用模式的假說(shuō)，其中一個(gè)確實(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)。”EDI3分解了甘油磷脂酰膽堿釋放出膽堿和甘油-3-磷酸，這是一個(gè)重要的代謝步驟，因?yàn)槟憠A代謝不僅提供了腫瘤細(xì)胞所必需的膜磷脂，對(duì)于激活有些信號(hào)蛋白也是必不可少的。Hengstler 補(bǔ)充說(shuō)：“這一又稱(chēng)為Kennedy信號(hào)通路的反應(yīng)早已存在于教科書(shū)中。且膽堿代謝的一些組件作為癌癥可能的靶標(biāo)也在探索之中。然而對(duì)于這一信號(hào)起始位點(diǎn)的關(guān)鍵性酶蛋白質(zhì)卻仍然未得到確認(rèn)。”
一旦明確酶的機(jī)制，計(jì)劃進(jìn)展便相當(dāng)快速。Hengstler說(shuō)：“通過(guò)令人驚異的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，Marchan、Stewart 和Lesjak一起確立了能使他們操控EDI3水平的方法，同時(shí)還開(kāi)發(fā)出了測(cè)量EDI3所需的試劑和方法。”后者包括開(kāi)發(fā)一種EDI3抗體和測(cè)量EDI3活性的一種酶學(xué)測(cè)定方法。“由此我們知道了EDI3對(duì)于脂質(zhì)模式具有重要的影響，尤其是對(duì)于溶血磷脂酸和磷脂酸。更令人興奮的事情是確定了磷脂酸為激活大量的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的蛋白質(zhì)提供了膜錨著點(diǎn)，其中許多信號(hào)在癌癥中發(fā)生了改變。此外，磷脂酸是另一種重要信號(hào)脂質(zhì)——甘油二酯的直接前體，甘油二酯可直接激活蛋白激酶C（PKC）。”激活PCK提高了幾種腫瘤細(xì)胞系的遷移活性，由此促進(jìn)了EDI3過(guò)表達(dá)癌癥中觀(guān)察到的高轉(zhuǎn)移能力。
進(jìn)一步的改進(jìn)已正在實(shí)施。Hengstler 解釋說(shuō)：“目前，我們正在分析EDI3以確定它是否對(duì)于遷移之外的其他細(xì)胞功能也非常重要。正在展開(kāi)的實(shí)驗(yàn)表明EDI3沒(méi)有影響增殖，但似乎支持了腫瘤細(xì)胞的附著和伸展，這是轉(zhuǎn)移過(guò)程中的另外兩個(gè)關(guān)鍵性的步驟。因此，關(guān)鍵的問(wèn)題在于：是否抑制EDI3就能抑制轉(zhuǎn)移？EDI3是否是藥物開(kāi)發(fā)的一個(gè)理想的治療靶點(diǎn)？”
此外，研究小組已經(jīng)確定了接下來(lái)的研究步驟。Hengstler指出：“首先，我們必須構(gòu)建出具有良好藥代動(dòng)力學(xué)特性的特異抑制劑，因?yàn)樵趶那暗难芯恐形覀兪褂玫囊种苿┗祀s著其他的效應(yīng)。為此，我們目前正在與鄰近的馬克斯•普朗克研究所的的同事展開(kāi)合作篩查一個(gè)化合物庫(kù)利用純化的EDI3蛋白尋找抑制劑。”一旦分離出最好的抑制劑，隨后就將在小鼠模型中對(duì)它們開(kāi)展抗轉(zhuǎn)移活性測(cè)試。
Hengstler還強(qiáng)調(diào)盡管EDI3可用于幾個(gè)生物標(biāo)記物組中，它將不是最熱點(diǎn)的研究課題。“現(xiàn)在，從基因組、蛋白質(zhì)組或代謝組研究中更好鑒別出生物標(biāo)記物是旨在系統(tǒng)地建立預(yù)后相關(guān)的代表某些生物學(xué)模體的標(biāo)記。我們的研究小組認(rèn)為EDI3的未來(lái)是作為治療的靶點(diǎn)以及將脂類(lèi)代謝與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)活性連接起來(lái)的生理學(xué)總開(kāi)關(guān)。應(yīng)該考慮到當(dāng)前大量的精力都投入在研究腫瘤治療的膽堿激酶上。膽堿激酶是EDI3的下游因子，我們的數(shù)據(jù)表明為了某些目的，抑制EDI3可能更加的有效。
最后一點(diǎn)，Hengstler說(shuō)大量受到EDI3影響的脂類(lèi)為細(xì)胞膜中的信號(hào)分子構(gòu)建了錨著點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)于脂質(zhì)代謝是如何與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)活性關(guān)聯(lián)在一起的相對(duì)還知之甚少，信號(hào)通路的激活往往開(kāi)始于將胞質(zhì)信號(hào)因子招募到細(xì)胞膜中的脂質(zhì)錨定點(diǎn)上。Hengstler指出：“在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們確定EDI3只對(duì)PKC信號(hào)產(chǎn)生了影響。然而，這種影響可能是細(xì)胞類(lèi)型依賴(lài)性的。”EDI3因此可能代表了一個(gè)連接膽堿代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的更廣泛的準(zhǔn)則。
