文献解析|CDK4/6抑制剂耐药性的新发现：RNA结合蛋白LRPPRC的作用

引言

细胞周期蛋白依赖性激酶4和6（CDK4/6）的抑制剂（CDK4/6i）作为新型的癌症治疗药物，近年来在临床试验中展现出了显著的治疗潜力。然而，其疗效受到原发性或获得性耐药性的限制，特别是在多种肿瘤类型中。2023年7月14日，中国科学院杭州医学研究所的方晓红和谭蔚泓在Nature Communications上发表了一篇题为“The RNA-binding protein LRPPRC promotes resistance to CDK4/6 inhibition in lung cancer”的研究论文。该研究揭示了富含亮氨酸的五肽重复序列（LRPPRC）蛋白在促进肺癌对CDK4/6抑制剂耐药性中的关键作用，并探讨了通过联合用药克服这种耐药性的可能策略。本文将详细解析这篇研究论文的主要内容和发现。

CDK4/6抑制剂的耐药性问题

CDK4/6抑制剂通过靶向细胞周期调控的关键激酶CDK4和CDK6，将细胞周期阻滞在G1期，从而抑制肿瘤细胞的增殖。这种作用机制使其成为RB转录辅抑制因子1（RB1）野生型患者的有吸引力的肿瘤治疗策略。然而，临床试验发现，使用CDK4/6抑制剂的单药治疗常常因为原发性耐药性或快速获得性耐药性而无效。这种耐药性的机制尚未完全清楚，但CDK6蛋白的异常过表达被认为是CDK4/6抑制剂原发性和获得性耐药的主要原因之一。

在临床实践中，表达高水平CDK6的肺癌患者对CDK4/6抑制剂表现出明显的耐药性。过表达的CDK6蛋白可以通过激活下游的E2F转录因子1（E2F1）直接启动细胞周期G1/S转换，促进肿瘤细胞的增殖。此外，最新研究表明，CDK6还以激酶非依赖性方式参与多个细胞过程，进一步促进耐药性和细胞存活。

LRPPRC蛋白的新发现

尽管CDK6在CDK4/6抑制剂耐药性中的重要性已得到广泛认可，但CDK6过表达的机制在很大程度上仍不清楚。方晓红和谭蔚泓的研究团队在最新的研究中发现，一种非经典的RNA结合蛋白——富含亮氨酸的五肽重复序列（LRPPRC）蛋白，在肺癌中与CDK6形成正反馈环，共同调节CDK4/6抑制剂的反应。

LRPPRC蛋白是一种选择性地与RNA结合的蛋白质，最近在许多肿瘤中被发现过表达。在这项研究中，研究人员发现，细胞质中的LRPPRC选择性地与CDK6 mRNA结合，增加CDK6的稳定性和表达。同时，CDK6和E2F1均能与LRPPRC的启动子结合，提升LRPPRC的转录水平，形成一个正反馈环，持续推动CDK6和LRPPRC的高表达。

这一正反馈环不仅促进了肿瘤细胞周期G1/S转换的激活，还提高了肿瘤细胞的氧化磷酸化水平（OXPHOS）和维持了肿瘤干细胞（CSCs）的群落，从而加剧了CDK4/6抑制剂的耐药性。

醋酸棉酚（GAA）的潜力

为了克服CDK4/6抑制剂的耐药性，研究团队开始寻找能够下调CDK6和LRPPRC表达的化合物。他们通过两步筛选系统，从850种生物活性天然产品中鉴定出了一种名为醋酸棉酚（GAA）的化合物。醋酸棉酚是一种临床批准的妇科老药，最近被发现是LRPPRC的特异性降解剂。

研究结果显示，醋酸棉酚与CDK4/6抑制剂的联合使用可以显著下调CDK6和LRPPRC的表达，从而抑制细胞周期G1/S转变，抑制OXPHOS亚基合成并消除CSCs。这种联合用药策略在细胞系来源的异种移植和患者来源的异种移植（PDX）模型中都显示出了显著的肿瘤抑制作用。

研究方法与结果

研究设计

为了验证LRPPRC在CDK4/6抑制剂耐药性中的作用，研究团队进行了一系列体外和体内实验。他们首先设计了一个两步筛选系统，以鉴定能够下调CDK6蛋白表达并与CDK4/6抑制剂协同抑制肺腺癌细胞生长的化合物。在第一次协同效应筛选中，他们从850种生物活性天然产品中筛选出8种化合物，这些化合物与CDK4/6抑制剂ribociclib联用时表现出较低的药物相互作用系数（CDI）。在第二次免疫印迹筛选中，他们发现棉酚及其药用形式醋酸棉酚（GAA）能够显著降低肺腺癌细胞中CDK6蛋白的表达。

接下来，研究团队通过集落形成实验和CCK8细胞活力分析验证了醋酸棉酚与CDK4/6抑制剂的协同作用。结果显示，醋酸棉酚与palbociclib或ribociclib的联合使用可以显著减少肿瘤集落的形成，并降低肿瘤细胞的活力。

为了进一步验证醋酸棉酚在CDK4/6抑制剂耐药性中的作用，研究团队还构建了CDK4/6抑制剂获得性耐药模型。他们通过体外步进剂量递增的方式，在两种对CDK4/6抑制剂敏感的肺腺癌细胞系中构建了对ribociclib的获得性耐药模型。结果显示，醋酸棉酚可以降低获得性耐药细胞对CDK4/6抑制剂的IC50值，并恢复其对CDK4/6抑制剂的敏感性。

作用机制

为了探讨醋酸棉酚和CDK4/6抑制剂协同作用的具体机制，研究团队进行了深入的作用机制研究。他们发现，醋酸棉酚主要通过靶向LRPPRC来调节CDK4/6抑制剂的敏感性。通过使用提纯的LRPPRC RNA结合片段进行荧光定量实验，他们确认了醋酸棉酚与LRPPRC的直接结合。此外，通过细胞热稳定性分析（CETSA），他们发现醋酸棉酚可以增加LRPPRC的热稳定性，表明在复杂的细胞环境下，醋酸棉酚仍然可以与LRPPRC结合并诱导其降解。

为了验证LRPPRC在CDK4/6抑制剂耐药性中的关键作用，研究团队还进行了LRPPRC敲除实验。他们发现，LRPPRC敲除可以显著降低CDK6的表达，并延长细胞通过G1/S检查点所需的时间。这表明LRPPRC对于细胞周期G1/S期转变是必不可少的。

此外，研究团队还通过RNA结合蛋白免疫沉淀测序（RIP-Seq）和KEGG富集分析，发现LRPPRC可以直接与CDK6 mRNA相互作用，增强其稳定性，从而控制CDK6蛋白的水平。这一发现进一步证实了LRPPRC在CDK4/6抑制剂耐药性中的重要作用。

临床相关性

为了探讨这一研究成果的临床相关性，研究团队分析了癌症基因组图谱（TCGA）数据库和Avana依赖性图谱数据集（DepMap）。他们发现，LRPPRC在多种肿瘤类型中均有过表达，并且与细胞周期G1/S期转变密切相关。这表明LRPPRC可能是一个潜在的癌症治疗靶点。

此外，研究团队还通过检测乳腺癌患者样本中LRPPRC和CDK6的表达水平，发现LRPPRC的高表达与乳腺癌患者的不良预后相关。这进一步证实了LRPPRC在癌症发展中的重要作用，并为其作为癌症生物标志物的潜力提供了证据。

讨论与展望

本研究揭示了CDK4/6抑制剂耐药性的新机制，即LRPPRC通过与CDK6形成正反馈环来促进肺癌的耐药性。同时，本研究还发现了一种新的联合用药策略，即醋酸棉酚与CDK4/6抑制剂的联合使用，可以显著增强CDK4/6抑制剂的敏感性，并抑制肿瘤的生长。这一发现为肺癌等激素依赖性癌症的治疗提供了新的思路和方法。

然而，本研究仍存在一些局限性。例如，本研究主要集中在肺癌中LRPPRC和CDK6的作用机制上，对于其他肿瘤类型中的情况尚需进一步探讨。此外，本研究虽然发现醋酸棉酚可以降解LRPPRC并增强CDK4/6抑制剂的敏感性，但其具体的分子机制仍需深入研究。

未来，研究团队将进一步探讨LRPPRC和CDK6在其他肿瘤类型中的作用机制，并寻找更多针对LRPPRC和CDK6的抑制剂。同时，他们还将继续优化联合用药策略，以提高CDK4/6抑制剂的疗效并降低其耐药性。这些研究将有助于为癌症患者提供更加有效的治疗方案和更好的预后。

结论

本研究通过揭示LRPPRC在CDK4/6抑制剂耐药性中的关键作用，为肺癌等激素依赖性癌症的治疗提供了新的思路和方法。同时，本研究还发现醋酸棉酚与CDK4/6抑制剂的联合使用可以显著增强CDK4/6抑制剂的敏感性，并抑制肿瘤的生长。这一发现为临床实践中克服CDK4/6抑制剂的耐药性提供了有力的支持。未来，随着对LRPPRC和CDK6作用机制的深入研究以及更多抑制剂的发现，我们有理由相信，CDK4/6抑制剂将在癌症治疗中发挥更加重要的作用。