PLK1 与 MAPK 双靶点抑制：胰腺癌治疗的新曙光

胰腺癌（PDAC）是致命恶性肿瘤，现有治疗效果不佳。本文通过多种模型研究发现，Polo 样激酶 1（PLK1）过表达与 PDAC 对丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路抑制耐药相关。联合抑制 MEK 和 PLK1 可激活 JNK/c-JUN 通路，诱导癌细胞死亡，为 PDAC 治疗提供新方向。

　　### 研究背景
胰腺癌（PDAC）是一种极具杀伤力的恶性肿瘤，在全球范围内，它是癌症相关死亡的主要原因之一。尽管在对其病理生物学的理解以及精准肿瘤学方法的应用上取得了一定进展，但患者的死亡率在过去几十年里并未得到显著改善。目前，对于无法手术和转移性疾病，标准的全身治疗方案是联合化疗，然而分子靶向疗法和免疫疗法在 PDAC 治疗中效果有限。

PDAC 在基因层面相对同质化，关键基因如KRAS、TP53、CDKN2A和SMAD4的突变较为常见 。虽然该疾病对KRAS信号通路存在普遍依赖，但针对 RAS 通路的治疗尝试在临床试验中屡屡失败。同时，免疫疗法也仅在少数 PDAC 患者中显示出疗效。

PDAC 对治疗产生耐药的机制十分复杂，涉及多个方面。例如，肿瘤微环境的信号传导、药物递送的障碍、抗凋亡信号通路（如核因子 -κB 通路）的激活、肿瘤细胞的可塑性和异质性以及能量代谢的适应性重编程等。此外，肿瘤细胞能够通过多种机制抵抗 MAPK 通路抑制，包括 MAPK 通路的重新激活、治疗诱导的 MEK 突变导致的 MEK 过度激活以及平行信号通路的激活等。

基于以上困境，筛选小分子药物库以识别关键信号枢纽，进而找到针对 PDAC 的有效治疗靶点，成为了极具潜力的研究方向。

研究目的

本研究旨在通过对 MAPK 抑制剂耐药的 PDAC 模型进行小分子药物库筛选，找出 PDAC 对 MAPK 抑制耐药的分子决定因素和可靶向的脆弱点。研究人员期望借此发现新的治疗策略，提高 PDAC 治疗效果。

研究方法

1. 细胞系和模型选择：使用多种人源和鼠源的 PDAC 细胞系，包括原发性和商业可用的细胞系，以及患者来源的肿瘤类器官和小鼠模型。这些模型为研究提供了多样化的实验对象，有助于全面了解 PDAC 的生物学特性和对治疗的反应。
2. 药物筛选和实验处理：对 MEK 抑制剂（MEKi）耐药的 PDAC 细胞系进行药物筛选，使用了包含 200 种化合物的临床前化合物库。在实验中，研究人员用不同的抑制剂处理细胞系，包括 PLK1 抑制剂（PLK1i）、MEKi、KRAS抑制剂等，并观察细胞的反应。
3. 检测和分析方法：运用多种实验技术来检测细胞的变化，如基因集富集分析用于确定基因表达特征，蛋白质印迹法检测蛋白表达和磷酸化水平，流式细胞术分析细胞周期和细胞死亡情况，Pamgene 激酶测定评估蛋白激酶活性等。通过这些方法，研究人员能够深入了解细胞在分子和细胞水平上的变化机制。

研究结果

1. MEKi 耐药细胞的特征：MEKi 耐药的 PDAC 细胞系表现出 G2/M 检查点相关基因的富集，且这些细胞中 Polo 样激酶 1（PLK1）及其它 G2/M 检查点相关蛋白的表达水平较高。同时，MEKi 耐药细胞对 PLK1i 敏感，而 MEKi 敏感细胞则对 PLK1 抑制具有抗性。
2. PLK1 在 MEKi 耐药中的作用：通过短发夹 RNA（shRNA）介导的PLK1基因敲低实验表明，PLK1的缺失会导致细胞周期在 G2/M 期停滞，从而使 PLK1^high的 MEKi 耐药 PDAC 细胞对 MEK 抑制重新敏感。但在 PLK1 低表达的 MEKi 耐药细胞系中，PLK1敲低仅引起适度的 G2/M 期细胞周期停滞，对 MEKi 敏感性的改善不明显。
3. 联合抑制的协同作用：联合抑制 MEK 和 PLK1 通路在体外实验中展现出强大的协同活性，能够有效诱导细胞死亡。在多种人源和鼠源的 PDAC 细胞系以及患者来源的肿瘤类器官中，这种联合抑制的效果均得到了验证。不过，在类器官系统中，由于更复杂的细胞 - 细胞和细胞 - 基质相互作用，协同作用相对较弱。
4. 与KRAS抑制剂联合的效果：研究人员对KRAS^G12C抑制剂（如 sotorasib 和 adagrasib）和KRAS^G12D抑制剂（MRTX1133）与 PLK1i 联合使用的效果进行了研究。结果发现，不同细胞系对这些联合治疗的反应存在差异，表现出异质性的协同模式。
5. 联合抑制对细胞周期的影响：单独使用 trametinib（一种 MEKi）会导致细胞周期在 G1/S 期停滞，单独使用 volasertib（一种 PLK1i）会使细胞周期在 G2/M 期停滞。而联合使用 MEKi 和 PLK1i 则会导致细胞周期在早期出现双 G1/S 和 G2/M 期停滞，随后主要为 G2/M 期停滞。这种联合抑制还会影响关键细胞周期调节蛋白的表达和激活。
6. 协同作用的机制：通过 Pamgene 激酶测定发现，联合抑制 MEK 和 PLK1 会激活 c-JUN，而 c-JUN 的激活对于这种协同作用至关重要。抑制 c-JUN 的磷酸化，无论是通过小干扰 RNA（siRNA）介导的敲低还是 JNK 的药理抑制，都会显著降低联合抑制的协同活性。
7. 体内实验结果：在小鼠模型中，联合使用 MEK 和 PLK1 抑制剂能够有效延缓肿瘤复发，抑制肿瘤生长。与单一药物治疗相比，联合治疗展现出更强的抗肿瘤效果，且在实验过程中未观察到动物体重的显著变化。

研究讨论

本研究揭示了 PLK1 在 PDAC 对 MEK 抑制耐药中的重要作用，发现 PLK1 高表达与 MEKi 耐药相关，且联合抑制 MEK 和 PLK1 能够激活 JNK/c-JUN 通路，诱导癌细胞死亡。这一发现为 PDAC 的治疗提供了新的潜在治疗策略。

然而，该研究也存在一定的局限性。例如，缺乏在人类患者中的验证，因为从接受 MEK 抑制剂治疗的 PDAC 患者中获取的数据和生物材料有限。此外，研究未涉及对最近开发的 pan-RAS 和 KRAS^G12D靶向化合物（包括分子降解剂和胶水）的研究，这些将是未来研究的重要方向。

总体而言，本研究为 PDAC 的治疗提供了新的思路和潜在靶点，有望推动 PDAC 治疗领域的进一步发展，为改善患者的预后带来新的希望。