文献解析|ERK-MYD88互作的靶向干预：引发ERK失衡与免疫性肿瘤细胞死亡

ERK（细胞外信号调节激酶）

研究背景

在抗击癌症的过程中，寻找有效的靶向疗法至关重要。RAS/MAP激酶通路在肿瘤发生中经常扮演关键角色，而ERK作为RAS信号级联中最末端的激酶，其作用不可或缺。研究表明，ERK与先天性免疫适配蛋白MYD88之间的相互作用对于RAS依赖性转化和癌细胞存活至关重要。法国里昂癌症研究中心Toufic Renno和Isabelle Coste团队在《Nature Communications》杂志上发表的研究论文“Targeting ERK-MYD88 interaction leads to ERK dysregulation and immunogenic cancer cell death”中，揭示了一种名为EI-52的苯并咪唑类化合物，它能够通过破坏ERK-MYD88相互作用，诱导癌细胞特异性免疫原性细胞凋亡，进而杀死肿瘤细胞并激活抗肿瘤T细胞反应，发挥抗肿瘤作用。

研究结果

1.  EI-52进行了鉴定和表征，确认它是一种能够与ERK1/2结合并阻断ERK-MYD88相互作用的小分子

研究人员通过均相时间分辨荧光分析技术，从大量小分子中筛选出能够干扰MYD88蛋白D结构域与ERK蛋白D募集位点相互作用的分子。经过初步筛选，选出了多种化合物，并根据物理化学特性和构效关系进行筛选，最终选定了苯并咪唑类和螺环类两种具有相似活性的化合物进行深入研究。其中，苯并咪唑类化合物EI-52在荧光猝灭和HTRF实验中显示出与ERK1和ERK2的结合能力，并能抑制ERK与MYD88的相互作用。

为了精确定位EI-52在ERK上的结合位点，研究人员利用预测引擎识别出一个潜在的结合区域，该区域富含芳香族和带负电的残基。进一步的计算模型显示，EI-52的二甲氨基苯基基团可能与该区域的天冬氨酸和谷氨酸残基相互作用，对照化合物SP-26也显示出类似的结合模式。研究人员在细胞实验中通过双分子荧光互补测定和邻位连接测定验证了EI-52抑制ERK-MYD88相互作用的能力，并确认ERK上的特定天冬氨酸残基对该结合至关重要。

研究结果表明，EI-52能够直接与ERK蛋白的D募集位点结合，并有效抑制ERK-MYD88的相互作用。

2.  阻断ERK-MYD88相互作用的小分子EI-52能够诱导癌细胞死亡

• EI-52对癌细胞的影响：研究团队探究了EI-52对癌细胞存活的影响。他们将一种特定的结肠癌细胞暴露于EI-52，发现在一定浓度下，EI-52能显著促进癌细胞死亡，而传统的ERK激酶抑制剂则没有这种效果。此外，另一种化合物SP-26也显示出类似的细胞致死效果。通过流式细胞术分析，研究人员观察到EI-52处理的癌细胞表现出凋亡特征。

• EI-52类似物的评估：研究人员对多种EI-52的结构类似物进行了评估，以确定它们对ERK-MYD88相互作用的抑制效果及诱导癌细胞死亡的能力。通过构效关系研究，他们发现某些类似物与EI-52具有相似的生物活性，而其他一些则没有效果。这排除了EI-52的生物活性可能仅仅是由于其化学结构的非特异性效应，为未来药物的开发和优化提供了重要信息。

• EI-52的细胞系敏感性分析：研究人员进一步测试了EI-52对一系列癌细胞系的反应。他们发现大多数细胞系对EI-52表现出一定的敏感性，其中一部分细胞系对EI-52特别敏感，而另一部分则相对不敏感或完全不敏感。这种敏感性在不同肿瘤类型中表现出差异性。与多种已知的抗肿瘤化合物相比，EI-52显示出独特的敏感性模式，这表明EI-52可能通过一种新的机制发挥作用。

3.  探究了EI-52如何通过影响ERK信号通路来诱导癌细胞凋亡，并揭示了其作用机制

• EI-52对ERK激酶活性的影响：研究人员首先确认EI-52不会影响ERK激酶的活性。体外激酶实验显示，EI-52处理并不降低ERK的催化活性，而其他泛激酶抑制剂和ERK特异性抑制剂则会导致ERK活性的丧失。

• EI-52对细胞周期和凋亡的影响：EI-52处理导致癌细胞死亡，并增加处于Sub G0期的细胞比例，但不改变存活细胞的细胞周期。此外，EI-52不影响ERK的磷酸化水平，但增加了控制ERK磷酸化的磷酸酶DUSP5的表达，特别是在ERK与EI-52结合后。

• 磷酸化ERK的细胞质积累：EI-52处理后，磷酸化的ERK主要在细胞质中积累，并不会影响其进入细胞核的能力。这种磷酸化ERK的错误定位伴随着eIF2α的磷酸化和ATF4、CHOP蛋白水平的增加，表明细胞内正在发生综合应激反应，可能导致细胞凋亡。

• EI-52诱导的凋亡和ISR抑制：EI-52通过抑制ERK-MYD88相互作用，触发了caspase 3/7介导的凋亡过程，而ISR的抑制剂ISRIB能够显著减少这种凋亡。细胞应激反应由四种激酶感知，这些激酶导致eIF2α的磷酸化。通过siRNA技术，研究人员发现HRI激酶在EI-52引发的ISR中起关键作用。

• EI-52的细胞特异性作用：研究人员还比较了EI-52在结直肠癌细胞系和未转化的结肠上皮细胞中的活性。结果表明，EI-52只在结直肠癌细胞系中触发细胞死亡，而对未转化的结肠上皮细胞和原代HUVEC细胞没有影响，显示了EI-52在转化细胞中引发ISR并导致细胞死亡的特异性。

4.  ERK-MYD88相互作用抑制剂EI-52在动物模型和人类肿瘤组织中的抗肿瘤效果

EI-52作为一种ERK-MYD88蛋白相互作用的抑制剂，在动物模型中展现了显著的抗肿瘤活性。在Lewis肺癌模型的实验中，研究人员发现EI-52能够以较低的IC50值有效诱导肿瘤细胞凋亡。通过腹腔内给药，EI-52显示出良好的生物利用度和适宜的药代动力学特性，这为其在概念验证研究中的使用提供了支持。在小鼠模型中，EI-52的给药呈现剂量依赖性地抑制肿瘤生长的效果，而在Kras-LA2自发性肺肿瘤模型中，长期治疗后能显著减少肺部肿瘤负荷，同时没有发现对肝脏、肾脏或脾脏的毒性迹象。此外，EI-52在鸡胚胎绒毛尿囊膜模型中也未显示出急性毒性，进一步证实了其在体内的安全性。

在人类肿瘤组织中，EI-52同样表现出抗癌效果。研究人员对患者来源的结肠和肺肿瘤类器官进行EI-52处理后，观察到了明显的凋亡迹象。在头颈癌组织的离体模型中，EI-52处理导致的肿瘤细胞中c-PARP的强阳性染色，进一步证实了其对肿瘤细胞的特异性杀伤作用。综合这些结果，EI-52通过阻断ERK-MYD88相互作用，不仅能有效诱导人类癌细胞凋亡，而且没有明显的毒性，这为其作为一种潜在的抗癌治疗药物提供了有力的证据。

5.  EI-52通过抑制ERK-MYD88蛋白相互作用，不仅触发了免疫原性癌细胞死亡，还激活了抗肿瘤T细胞反应

基因表达和炎症反应： 研究人员利用基因芯片分析发现，EI-52处理的HCT116细胞中NF-κB依赖的炎症基因表达显著上调，包括多种趋化因子。这些基因在RNA和蛋白质水平上的表达增加得到了验证。与MEK激酶抑制剂U0126不同，EI-52能够激活NF-κB、CXCL1和CXCL8的转录。实验还表明，NF-κB在IL-8分泌中起着关键作用，而EI-52处理后ERK蛋白复合体的变化可能带来新的生物学效应。

免疫原性细胞死亡： EI-52诱导的细胞死亡伴随着ATP和HMGB1的释放，这些分子具有吸引免疫细胞的趋化活性。与U0126相比，EI-52显著增强了HCT116细胞对巨噬细胞的趋化作用，这突显了抑制ERK激酶活性与阻断ERK-MYD88相互作用在功能上的差异。

体内药物浓度和细胞凋亡： 在体内研究中，EI-52通过腹腔注射后在肿瘤中达到了有效浓度，并迅速引发了癌细胞的凋亡，表现为PARP的裂解。

T细胞反应和抗肿瘤效果： 研究人员进一步探讨了T细胞在EI-52抗肿瘤活性中的作用。结果显示，EI-52在缺乏T细胞的裸鼠中对肿瘤生长的抑制作用较弱，而在T细胞功能正常的小鼠中表现出更强的抗肿瘤效果，这表明EI-52能够激活免疫反应。此外，EI-52与抗PD1抗体的联合使用显著提高了治疗效果，进一步证实了EI-52在激活抗肿瘤免疫反应中的潜力。

总结

在本项研究中，科学家们探索了两种化合物——螺环类和苯并咪唑类，它们能够干预ERK蛋白的D募集位点，阻断ERK与MYD88之间的相互作用，进而在体内引发免疫原性细胞死亡和激活抗肿瘤T细胞反应。尽管EI-52对癌细胞的分子影响还需深入探究，但ERK伴侣蛋白的非典型调控、细胞死亡的动态变化以及不同细胞系对EI-52的敏感性差异均暗示了其独特的作用机制。研究揭示了EI-52能够导致ERK的错误定位，并伴随综合应激反应，最终引发细胞凋亡。

这些发现指出，靶向ERK-MYD88相互作用的抑制可能成为一种有效的抗癌策略。开发针对这一相互作用的疗法，有望成为未来癌症治疗的重要方向。