撰文 | Victoria

責編 | 兮

儘管新藥物的發現使得越來越多的急性髓細胞白血病（acute myelogenous leukemia，AML）患者得到緩解和恢復，但是獲得性耐藥仍然是臨床面臨的重要問題。目前已有的臨床研究顯示BCL-2和MCL-1拮抗劑聯合使用具有規避耐藥性的潛力【1】，但是證據不足。

細胞凋亡過程是由線粒體釋放“死亡因子”所引發的，這種細胞凋亡前線粒體釋放死亡因子的準備狀態稱為“凋亡自毀滅線粒體啟動”（mitochondrial priming）。哈佛醫學院Dana-Farber癌症研究所Anthony Letai團隊於2009年曾成功合成BH3肽，並利用它發明了BH3 分析技術，用於直接探測癌細胞線粒體的狀態。BH3肽能夠選擇性地與BCL-2家族蛋白相互作用，因此透過BH3分析可以揭示對BCL-2或MCL-1的依賴性【2】。

近日，該團隊在Cancer Cell雜誌上發表題為Reduced Mitochondrial Apoptotic Priming Drives Resistance to BH3 Mimetics in Acute Myeloid Leukemia的研究論文，在這篇論文中，作者透過AML患者樣本和人源腫瘤異種移植模型（PDX）的研究，找到了對 BCL-2和MCL-1拮抗劑的抗性的決定因素——凋亡自毀滅線粒體啟動，透過動態BH3分析測量凋亡訊號傳導（圖1），鑑定出了體內有效的靶向藥物，找到了克服抗性的有效療法，即BCL-2和MCL-1拮抗劑的組合。

圖1. 作者思路圖。

作者使用BCL-2的拮抗劑venetoclax和MCL-1的拮抗劑S63845獲得性抗性的AML患者PDX模型（圖2）進行研究，發現這個模型獨立於其他白血病相關的基因突變模型【3,4】，不存在BCL-2的突變，看來venetoclax抗性不能用基因突變來解釋，那麼可能的原因是透過改變BCL-2家族蛋白的表達和相互作用。進一步BH3分析證實：凋亡自毀滅線粒體啟動減少。這可能是臨床上venetoclax獲得性耐藥的可能機制。

圖2. 小鼠耐venetoclax模型示意圖。

為了研究這種線粒體啟動的分子基礎，作者測量了具有venetoclax抗性的樣品中BCL-2家族抗凋亡蛋白的表達，發現可能的分子解釋是BAK表達降低、BCL-XL或MCL-1表達增加。為了尋找能夠克服venetoclax抗性的藥物，作者從脾臟中分離了成髓細胞，進行了動態BH3分析（圖3），結果表明venetoclax引發成髓細胞中的促凋亡蛋白從BCL-2轉位到MCL-1，同時作者還發現線粒體對BAD BH3的敏感性可作為S63845的藥效學標誌物，對MS-1 BH3的敏感性可作為venetoclax的藥效學標誌物。

圖3. 動態BH3分析示意圖。

進一步研究發現無論在體內還是在體外，BCL-2和MCL-1拮抗劑聯合用藥效果大於單一藥劑，作者透過不同的給藥時間方案的對比發現BCL-2和MCL-1拮抗劑同時使用效果優於二者在不同時間段的其他組合，作者推測可能的原因是因為這種方式能夠同時阻止促凋亡蛋白的螯合。

除此之外，透過動態BH3分析藥物誘導的凋亡自毀滅線粒體啟動，作者還發現並鑑定了包括FLT-3抑制劑和SMAC模擬物等藥物，這些藥物和BCL-2和MCL-1拮抗劑具有共同的作用機制，這也為藥物篩選也提供了一條可能的套路。

這篇文章作者發現AML中對藥物的抗性和敏感性依賴於線粒體外膜BCL-2家族，其中最重要的發現是凋亡自毀滅線粒體啟動的減少伴隨著對BCL-2或MCL-1拮抗劑的獲得性抗性的增加。另外，線粒體BH3分析得出的預測性標誌物也具有很大的臨床應用價值。從機制上看，作者推測是凋亡自毀滅線粒體啟動的減少導致了BCL-2家族蛋白複合物形成發生了改變。

在這篇文章中，BCL-2和MCL-1拮抗劑的協同作用顯示了很好的療效，關於這種聯合方案是否能得到臨床上的成功，拭目以待臨床試驗NCT03672695的結果。

原文連結：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.10.010

參考文獻

1. Caenepeel, S., et al. (2018). AMG 176, a selective MCL1 inhibitor, is effective in hematologic cancer models alone and in combination with established therapies.Cancer Discov. 8, 1582–1597.

2. Brunelle, J.K., et al. (2009). MCL1-dependent leukemia cells are more sensitive to chemotherapy than BCL-2-dependent counterparts. J. Cell Biol. 187, 429–442.

3. DiNardo, C.D., et al. (2020). Molecular patterns of response and treatment failure after frontline venetoclax combinations in older patients with AML. Blood 135, 791–803.

4. Blombery, P., et al. (2019). Acquisition of the recurrent Gly101Val mutation in BCL2 confers resistance to venetoclax in patients with progressive chronic lymphocytic leukemia. Cancer Discov. 9, 342–353.