PCSK9及其抑制劑在非小細胞肺癌中的研究進展

范清玲 柴燕玲 王紹宇

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(Word Health Organization,WHO)報告的數(shù)據(jù)[1],肺癌仍是常見的癌癥死亡原因之一,2020年有180萬例患者死于肺癌。肺癌患者中約80%～85%為非小細胞肺癌。以往研究表明[2],免疫檢查點抑制劑能夠有效改善晚期NSCLC患者的預(yù)后,特別是對于靶向驅(qū)動基因陰性的晚期NSCLC患者,抗程序性死亡受體-1(programmed cell death-1,PD-1)/程序性死亡受體-配體1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)抗體已經(jīng)成為一線治療的基石。然而受多種因素影響,只有約20%～40%的患者能從免疫檢查點抑制劑藥物中獲益。前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型(propmtein convertase subtilisin/kexin 9,PCSK9)(最早被發(fā)現(xiàn)與脂質(zhì)代謝相關(guān),其抑制劑目前已被用于某些心血管疾病的預(yù)防和治療,近年來,有研究者發(fā)現(xiàn)PCSK9可調(diào)節(jié)細胞表面主要組織相容性復(fù)合體1(major histocompatibility complex-1,MHC1)的含量,改變腫瘤微環(huán)境,PCSK9與乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌均相關(guān),其抑制劑聯(lián)合PD-1抗體也被用于某些惡性腫瘤的治療,同樣地,也有一些研究PCSK9與NSCLC密切相關(guān),其在肺癌細胞的遷移、凋亡及化學(xué)耐藥中均發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。研究PCSK9及其抑制劑在NSCLC中的作用,可能將有助于尋找新的治療靶點,也有可能對ICIs耐藥的驅(qū)動基因陰性的NCSLC患者提供新的治療思路。

一、PCSK9

1.PCSK9的特性

PCSK9是一種前蛋白轉(zhuǎn)換酶,屬于枯草蛋白酶亞家族,主要由肝臟分泌,在肝、腎臟、小腸、腦等組織中表達。PCSK9存在于細胞表面,由前域、催化域和結(jié)構(gòu)域組成,前域與催化域間由氫鍵連接。其在肝、腎和腸道細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成酶原之后,能夠在翻譯和切除殘基1～3后進行自我催化作用的同時,裂解谷氨酰胺(Gln)152和絲氨酸(Ser)153之間的共價鍵[3]。經(jīng)過上述過程后,前域能夠在空間結(jié)構(gòu)上阻礙底物與相應(yīng)位點的結(jié)合,從而使成熟蛋白質(zhì)失去催化活性,產(chǎn)生抑制低密度脂蛋白受體(lower density lipoprotein receptor,LDL-R)再循環(huán)的作用。PCSK9與LDLR結(jié)合,可介導(dǎo)其進入細胞內(nèi)降解,導(dǎo)致細胞表面LDLR減少,最終導(dǎo)致血漿內(nèi)富含低密度脂蛋白(lower density lipoprotein,LDL)的膽固醇含量升高,血漿LDL-C水平升高可引起高膽固醇血癥,從而介導(dǎo)腫瘤細胞生長[4]。除了影響LDL-C的代謝,PCSK9過表達還可引起細胞周期、凋亡、炎癥及應(yīng)激反應(yīng)等多條通路失調(diào),與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[5]。2020年,Liu等人報道PCSK9與癌細胞表面的MHC1結(jié)合,并將其重定向到溶酶體降解,從而降低細胞表面MHC1水平和TSA表現(xiàn)。敲除PCSK9或抑制循環(huán)PCSK9可增加小鼠腫瘤內(nèi)CD8+T細胞的浸潤,增強CD8+T細胞的抗腫瘤活性[6]。同樣地,Yuan[7]等人也發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)通過腫瘤細胞衍生的PCSK9下調(diào)CD8+T細胞LDLR水平和T細胞抗原受體(T cell antigen receptor,TCR)信號傳導(dǎo),該前蛋白轉(zhuǎn)化酶與LDLR結(jié)合并阻止LDLR和TCR循環(huán)到質(zhì)膜,從而抑制細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocytes,CTL)的效應(yīng)。

2.PCSK9與腫瘤

越來越多的證據(jù)表明PCSK9的表達在各種類型的癌癥和惡性腫瘤中不受調(diào)控。PCSK9在肝癌、胃腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、乳腺細胞系等多種癌癥中均有高表達,在上述癌癥中,PCSK9也被認為是腫瘤細胞凋亡、轉(zhuǎn)移和侵襲的潛在因素[8]。Zhang等報道PCSK9在原發(fā)性肝癌中的高表達,PCSK9可通過Bax/Bcl-2/Caspase9/3途徑促進體外細胞增殖,促進體內(nèi)原發(fā)性肝癌進展,與患者預(yù)后不良相關(guān)[9]。一項研究中顯示PCSK9在原發(fā)性胃癌組織中的表達高于鄰近正常組織,且胃癌患者可發(fā)現(xiàn)血清PCSK9水平升高。PSCK9通過上調(diào)HSP70促進MAPK信號通路從而促進胃癌轉(zhuǎn)移和抑制凋亡,這種過表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后不良有關(guān),強調(diào)了其作為GC診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物的潛力。Fang[10]等人采用藥物孟德爾隨機化分析評估 LDL-c 降低藥物靶點的遺傳代理抑制與前列腺癌風(fēng)險的關(guān)聯(lián),結(jié)果表明PCSK9的遺傳代理抑制與較低的總前列腺癌風(fēng)險和早發(fā)性前列腺癌風(fēng)險之間存在很強的關(guān)聯(lián)。在一項比較Ⅲ期乳腺癌女性與癌前或良性乳腺病變女性的 PCSK9、ANGPTL3和低密度脂蛋白a循環(huán)水平的研究中,Wong[11]等人發(fā)現(xiàn)PCSK9水平隨著乳腺疾病的嚴重程度而升高。PI3K/AKT通路在惡性腫瘤中發(fā)揮重要作用,關(guān)靖[12]等人發(fā)現(xiàn)肺癌患者中,腫瘤相關(guān)成纖維細胞外泌體通過激活PI3K/AKT通路促進肺癌細胞的增殖、遷移、侵襲,抑制肺癌細胞的凋亡。在一項關(guān)于結(jié)腸癌的研究中,Wang[13]等人發(fā)現(xiàn)PCSK9通過調(diào)節(jié)腫瘤細胞的腫瘤微環(huán)境和PI3K/AKT信號通路調(diào)節(jié)腫瘤的生長和遷移,靶向PCSK9表達或活性可有效控制結(jié)腸癌。為此,可推測在肺癌患者中使用PCSK9抑制劑或許可以通過影響PI3K/AKT信號通路延緩腫瘤相關(guān)成纖維細胞外泌體對肺癌細胞的作用,延緩肺癌進展。

二、PCSK9抑制劑

自2003年P(guān)CSK9被發(fā)現(xiàn)以來,其被證明可以靶向特定受體以降解核內(nèi)體/溶酶體,包括 LDLR 和其他家族成員,從而提高循環(huán)低密度脂蛋白膽固醇 (LDLc)的水平。 因此,PCSK9的抑制劑,現(xiàn)在被用于世界各地的診所,與他汀類藥物和/或依折麥布聯(lián)合可有效、安全地治療高膽固醇血癥患者。自2008年P(guān)CSK9 的新靶點開始被確定以來,其用途逐漸從LDL-c調(diào)節(jié)擴展到炎癥、病原體感染和細胞增殖和各種癌癥領(lǐng)域。PCSK9在脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)中的重要作用使其成為許多疾病(如家族性高膽固醇血癥、心血管疾病,特別是癌癥)的一個有吸引力的靶點。到目前為止,研究者在大多數(shù)癌癥中觀察到PCSK9的高表達,這表明靶向它可以作為一種有效的抗癌策略。涉及癌癥動物模型和癌細胞系的不同研究表明,PCSK9作為許多疾病的潛在治療靶點具有很高的潛力。

1.PCSK9抑制劑的種類

目前對PCSK9的抑制主要通過2種途徑[14]。一是對細胞外PCSK9蛋白水平的抑制,阻斷PCSK9和LDLR間的相互作用,包括單克隆抗體、模擬肽、口服小分子抑制劑等。目前研發(fā)最為成功的就是單克隆抗體,具有靶向性強、特異性高和副作用低等特點,其中依洛尤單抗和阿利西尤單抗在全球已獲批準(zhǔn)上市并已進入我國醫(yī)保。該策略使用人源化單克隆抗體,能夠識別并結(jié)合PCSK9的催化結(jié)構(gòu)域,從而阻斷其與LDLR的特定結(jié)構(gòu)域的相互作用,因此,PCSK9不能結(jié)合LDLR,從而避免LDLR降解。二是細胞內(nèi)PCSK9信使核糖核酸(mRNA)水平的抑制劑,包括小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)類、反義核苷酸類等。最有希望的是siRNA藥物英克西蘭(Inclisiran),其在2020年12月上市,2021年12月被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于治療接受最高耐受劑量他汀治療后仍存在高水平LDL-C的成人患者。

2.PCSK9抑制劑與腫瘤

PCSK9缺陷能夠強烈抑制所有細胞系中的細胞增殖。在脂質(zhì)代謝水平,PCSK9抑制表現(xiàn)為細胞內(nèi)中性脂質(zhì)、磷脂和多不飽和脂肪酸的增加以及脂質(zhì)氫過氧化物的更高積累。Alannan[15]等人通過斑馬魚異種移植實驗驗證了抑制 PCSK9 可誘導(dǎo)代謝衰竭并增強癌細胞對鐵引發(fā)的脂質(zhì)過氧化的脆弱性,有效破壞致癌代謝過程。Wong[16]等人在研究KRAS 突變結(jié)直腸癌的靶向治療時發(fā)現(xiàn)PCSK9 抑制劑可抑制 APC/KRAS 突變結(jié)直腸癌細胞、類器官和異種移植物的生長,在與辛伐他汀聯(lián)合使用時,PCSK9 抑制劑的這種抑制作用會更強。另外,如前所述,抑制 PCSK9 可以通過促進 CD8+T 細胞的浸潤和 調(diào)節(jié)性T細胞(Treg 細胞)的排斥,增強 PD-1 抑制劑在結(jié)直腸癌中的抗腫瘤作用[17]。偽黃素 A (Pseurotin A ,PsA)具有雙重抑制 PCSK9 表達和與 LDLR 的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用 (PPI) 的能力,是一種新型的一流 PCSK9 靶向先導(dǎo)物,其可導(dǎo)致抗高膽固醇作用和調(diào)節(jié) PCSK9 軸在乳腺癌和前列腺癌進展和復(fù)發(fā)中的致癌作用。Abdelwahed[18]等人的一項研究顯示每日口服 10 mg/kg PsA可抑制原位裸鼠異種移植模型中激素依賴性 BT-474 BC 細胞的進展,適用于控制激素依賴性乳腺癌的進展和復(fù)發(fā)。同樣Abdelwahed[19]等人的一項研究顯示Pseurotin A通過調(diào)節(jié)PCSK9-LDLR 軸抑制轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌的復(fù)發(fā)。

三、PCSK9與非小細胞肺癌

目前關(guān)于PCSK9與肺癌的研究逐步由細胞系水平過渡到了血清學(xué)水平。Luo[20]等人通過篩選出肺腺癌及健康對照組的差別基因構(gòu)建了肺癌發(fā)生及預(yù)后的風(fēng)險模型,其發(fā)現(xiàn)PCSK9, RPL22, ENO1, SNX7和LCE5A是肺腺癌不良預(yù)后基因。Wang[21]等人同樣發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)基因PCSK9是肺癌患者不良結(jié)果的預(yù)測因素。一項研究人肺癌腫瘤中蛋白轉(zhuǎn)化酶mRNA的表達水平的研究顯示,鄰近未受累組織中PCSK9的表達顯著降低[22]。2019年,Bonaventura等人發(fā)現(xiàn)高血清PCSK9水平可作為晚期NSCLC患者的預(yù)后指標(biāo)[23]。以上研究逐步發(fā)現(xiàn)了PCSK9在肺癌中的作用,以下將具體闡述PCSK9對肺癌細胞的遷移、凋亡、化學(xué)耐藥性的調(diào)節(jié)作用。

1.PCSK9介導(dǎo)非小細胞肺癌細胞的遷移

研究表明核剛度調(diào)節(jié)癌細胞的細胞骨架力學(xué),從而調(diào)節(jié)其遷移和侵襲性,膽固醇代謝是癌細胞侵襲的關(guān)鍵機制[24]。低細胞內(nèi)膽固醇水平保持細胞硬度并促進遷移[25]。細胞膜中膽固醇含量的增加可減弱細胞遷移[26]。當(dāng)PCSK9結(jié)合LDLR時,LDLR的再循環(huán)和膽固醇攝入受到抑制,抑制PCSK9可導(dǎo)致LDL-LDLR復(fù)合物內(nèi)化和受體再循環(huán),從而提高細胞內(nèi)膽固醇含量,降低細胞的遷移能力。López-Alonso等人觀察到使用機械通氣可通過升高A459肺腺癌小鼠及肺腺癌患者體內(nèi)PCSK9水平而使肺腺癌細胞有更強的侵襲力,且這一作用很可能是通過膽固醇代謝途徑進行的,使用阿尤利昔單抗阻斷PCSK9與LDLR的結(jié)合可一定程度上抑制肺腺癌細胞的遷移,延緩肺腺癌患者的疾病進展[27]。

2.PCSK9與非小細胞肺癌細胞的凋亡

在人神經(jīng)膠質(zhì)瘤中,PCSK9小干擾(si)RNA通過激活Caspase-3和下調(diào)某些抗凋亡蛋白來促進細胞凋亡,而PCSK9過表達則阻斷細胞凋亡[28]。近年來研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在肺腺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用,Xu[29]等人的一項研究表明PCSK9 siRNA通過誘導(dǎo)肺腺癌細胞凋亡表現(xiàn)出抗腫瘤活性,同時PCSK9 siRNA升高Bax水平,降低Bcl-2水平,導(dǎo)致Bax/Bcl-2比值升高,影響線粒體膜的穩(wěn)定性從而導(dǎo)致肺腺癌細胞凋亡。PCSK9 siRNA還通過上調(diào)GRP94、GRP78、p-PERK和p-eIF2α的水平介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號通路誘導(dǎo)細胞凋亡。

3.PCSK9與非小細胞肺癌的化學(xué)耐藥

以PD-1/PD-L1抗體為代表的免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors ,ICIs)應(yīng)用于驅(qū)動基因陰性的非小細胞肺癌患者的治療[30]。但如前文所述,NSCLC患者對ICIs可產(chǎn)生耐藥性,只有約20%～40%的患者能從ICIs藥物中獲益。NSCLC患者對ICIs的耐藥可分為原發(fā)性耐藥及獲得性耐藥,Isomoto等人[31]及Attili等人[32]進一步揭示了耐藥性產(chǎn)生的機制,耐藥性產(chǎn)生的機制包括腫瘤內(nèi)在機制和腫瘤外在機制,腫瘤內(nèi)在機制與影響新抗原表達、抗原呈遞或免疫共抑制信號表達的腫瘤細胞改變有關(guān),其主要通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、PTEN缺失和隨后的磷酸肌苷3激酶(PI3K)激活等途徑導(dǎo)致抗原識別受損,T細胞募集和活性降低。其他腫瘤細胞內(nèi)在機制包括共抑制信號(PD-L1等)的結(jié)構(gòu)表達、抗原表達缺乏或抗原加工和遞呈缺陷,包括人類白細胞抗原和主要組織相容性復(fù)合體調(diào)節(jié)。腫瘤外在機制包括宿主免疫穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)和腫瘤微環(huán)境的特征,它們能夠影響T細胞啟動、抗原識別、免疫細胞募集、共抑制或共刺激信號的表達和相互作用。Liu[6]等人的一項研究表明腫瘤組織中分布的高水平PCSK9可能對ICIs的療效有更直接的影響,其可降低ICIs的療效。意大利進行的一項試點研究顯示,在尼武單抗治療的第二個周期,血清PCSK9>95 ng/mL是ICIs預(yù)處理晚期NSCLC患者OS降低的獨立預(yù)測因子[33]。同時也有報道稱低基線血漿PCSK9水平與晚期NSCLC中ICIs的良好臨床結(jié)果相關(guān)[34]。除此之外,Gao等人回顧性研究了一組接受抗PD-1免疫治療的晚期NSCLC患者的臨床資料,結(jié)果同樣顯示PCSK9在NSCLC組織中的高表達與晚期NSCLC患者抗PD-1免疫治療的療效差相關(guān),并且提示PCSK9高表達與淋巴細胞浸潤不良相關(guān)[35]。以上臨床研究均未直接探討NSCLC患者PCSK9水平與NSCLC患者對ICIs耐藥的之間關(guān)聯(lián),但如前文所述,在胃癌、結(jié)腸癌患者中,PCSK9可以通過MAPK信號通路、PI3K/AKT信號通路等途徑發(fā)揮作用,同時通過介導(dǎo)腫瘤細胞表面MHCI降解,減少NSCLC癌組織CD8+T細胞浸潤,改變腫瘤細胞微環(huán)境。PCSK9可通過腫瘤細胞內(nèi)在機制和外在機制導(dǎo)致NSCLC對ICIs的耐藥性。

四、PCSK9抑制劑與非小細胞肺癌

1.PCSK9抑制劑單用

PCSK9 siRNA通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)因子Caspase-3、XIAP和survivin增加A549細胞的凋亡,且PCSK9可通過線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等途徑誘導(dǎo)肺腺癌細胞凋亡[29]。López-Alonso[27]等人發(fā)現(xiàn)PCSK9單克隆抗體阿尤利昔單抗可以逆轉(zhuǎn)機械通氣所導(dǎo)致的高侵襲性。

2.PCSK9抑制劑與其他藥物聯(lián)用

目前發(fā)現(xiàn)在NSCLC中PCSK9與ICIs(包括抗PD-1)聯(lián)用的研究,但如前文所述,Liu[6]等人發(fā)現(xiàn)抑制 PCSK9 通過促進 CD8+T 細胞的浸潤和 Treg 細胞的排斥,增強 PD-1 抑制劑在結(jié)直腸癌中的抗腫瘤作用。結(jié)合PCSK9在調(diào)節(jié)T細胞中的作用及抗PD-1耐藥性產(chǎn)生機制,可猜想PCSK9抑制劑可增強PD-1抑制劑在NSCLC中的治療作用并減少其耐藥性的產(chǎn)生。

五、展望

PCSK9是調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的重要物質(zhì),其在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。此篇綜述主要從參與肺癌的增殖遷移、細胞凋亡、化學(xué)耐藥等三個機制方面介紹了PCSK9,并大致概述了PCSK9抑制劑基本種類及其在惡性腫瘤中的運用。肺癌是全球癌癥相關(guān)死亡的最高者,且與PCSK9有一定關(guān)系,PCSK9可能具有作為潛在的肺癌治療、轉(zhuǎn)移和預(yù)后標(biāo)志物的重要作用。但是PCSK9在肺癌中的調(diào)控作用及影響腫瘤細胞的生長、遷移、侵襲的分子機制仍未完全明確,關(guān)于PCSK9抑制劑在NSCLC的療效仍很少,對于PCSK9的研究有助于進一步闡明肺癌的發(fā)生發(fā)展機制,并可能為肺癌的診斷及治療方法提供新的方向。