利用CDK9抑制剂zotiraciclib靶向IDH突变型胶质瘤的代谢脆弱性：从机制探索到临床转化

《iScience》：Exploiting the therapeutic vulnerability of IDH-mutant gliomas with zotiraciclib

编辑推荐：针对IDH突变型胶质瘤缺乏有效靶向治疗的难题，美国国立癌症研究院Jing Wu团队通过高通量筛选发现CDK9抑制剂zotiraciclib(ZTR)可选择性抑制IDH1R132H突变肿瘤生长。研究揭示ZTR通过双重抑制CDK9/PIM激酶导致线粒体复合体I功能障碍、NAD+耗竭和氧化应激，相关发现已推动NCT05588141临床试验开展，为这类难治性肿瘤提供了新治疗策略。

　　

胶质瘤作为中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤，其治疗始终面临两大核心挑战：肿瘤的高度异质性和血脑屏障(BBB)对药物递送的阻碍。其中，异柠檬酸脱氢酶(IDH)突变型胶质瘤虽然预后相对较好，但其独特的代谢特征——通过突变型IDH酶产生致癌代谢物2-羟基戊二酸(2-HG)并消耗NADPH——造就了特殊的生物学弱点。这类肿瘤表现出明显的氧化还原失衡、DNA损伤修复异常以及对线粒体功能的深度依赖，理论上应存在可被靶向的代谢脆弱性，但临床上仍缺乏针对性的有效治疗手段。

美国国立癌症研究院神经肿瘤分部的Jing Wu团队在《iScience》发表的最新研究，从临床前发现到临床转化系统探索了多激酶抑制剂zotiraciclib(ZTR)对IDH突变型胶质瘤的特异性杀伤机制。研究始于一项包含2481种FDA批准/试验药物的高通量筛选，发现ZTR在MPO评分(评估血脑屏障穿透能力)>4且AUC Z值<-3的标准下，成为极少数同时具备高效性和中枢活性的候选药物。这一发现促使研究者深入探究ZTR在IDH突变背景下发挥选择性抗肿瘤作用的分子机制。

关键技术方法包括：1)采用患者来源的IDH1^R132H突变和野生型胶质瘤干细胞(GSC)三维培养模型进行药物敏感性测试；2)通过同源重组构建NPA/NPAI等基因工程小鼠模型和患者来源异种移植(PDX)模型评估体内疗效；3)整合RNA测序、激酶组分析和代谢组学技术解析作用机制；4)应用Seahorse能量代谢分析仪和蓝绿温和胶电泳(BN-PAGE)检测线粒体功能；5)建立3D微肿瘤模型验证临床样本的药物反应。

研究结果部分呈现了多层次证据：
"Zotiraciclib在IDH突变型胶质瘤细胞中具有优越疗效"：在6株患者来源GSC中，IDH突变型(TS603、BT142)的IC₅₀值(7.06-9.00 nM)显著低于野生型(23.53-31.95 nM)。单碱基编辑构建的等基因细胞系也证实，IDH1^R132H突变使细胞对ZTR敏感性提高1.7倍。

"ZTR在IDH突变型胶质瘤体内模型中延长生存期"：在原位移植模型中，ZTR治疗使IDH突变型小鼠中位生存期从30天延长至33天(p=0.01)，而野生型仅延长2天(p=0.07)。PDX模型同样显示突变组生存获益(69 vs 76天，p=0.03)，且肿瘤组织检测到CDK9磷酸化抑制和γ-H2A.X表达升高。

"低剂量ZTR诱导IDH突变细胞的转录组显著改变"：15 nM ZTR处理24小时后，IDH突变型TS603细胞出现915个差异表达基因，显著多于野生型GSC923。通路富集显示细胞周期相关通路被抑制，而核糖体生物发生和自噬通路激活，提示细胞试图应对转录抑制带来的压力。

"ZTR引发IDH突变型胶质瘤线粒体应激"：电镜观察到突变型细胞线粒体形态异常和自噬小体增多。MitoTracker染色显示线粒体质量减少30%，Seahorse检测发现氧耗率(OCR)和细胞外酸化率(ECAR)同步下降，导致ATP产量锐减60%。蓝绿温和胶电泳证实复合体I活性特异性抑制。

"ZTR加剧IDH突变细胞的氧化还原失衡"：突变型细胞基线NAD⁺/NADH比野生型低40%，ZTR处理后进一步降低55%。NADPH/NADP比值下降30-40%，伴随GSH/GSSG比率降低和ROS水平升高2.5倍。抗氧化反应元件(ARE)活性反常抑制，导致DNA断裂增加3倍。

"PIM激酶被鉴定为ZTR的新靶点"：激酶活性检测意外发现ZTR对PIM1/3的半数抑制浓度(IC₅₀)分别为8 nM和11 nM。IDH突变细胞中PIM1/3蛋白表达量是野生型的2-3倍，且PIM抑制剂AZD1208能重现ZTR的代谢抑制表型。生物信息学分析证实PIM相关线粒体基因在44例IDH突变患者肿瘤中显著富集。

结论与讨论部分强调，该研究首次揭示ZTR通过"双靶点抑制"机制——同时靶向CDK9(影响转录调控)和PIM激酶(破坏代谢稳态)——选择性杀伤IDH突变型胶质瘤。这种协同作用在分子层面表现为：1)CDK9抑制导致RNA聚合酶II磷酸化减少，下调MCL-1等短寿抗凋亡蛋白；2)PIM抑制引发线粒体复合体I组装障碍，加剧IDH突变细胞固有的NAD⁺缺乏；3)氧化应激与DDR缺陷共同导致不可逆的DNA损伤。值得注意的是，研究者发现IDH突变型胶质瘤存在"PIM激酶成瘾"现象，这为理解其代谢依赖性提供了新视角。基于这些发现开展的NCT05588141临床试验，有望为这类疾病开辟靶向治疗新途径。