范清玲 柴燕玲 王紹宇

根據世界衛(wèi)生組織(Word Health Organization,WHO)報告的數據[1],肺癌仍是常見的癌癥死亡原因之一,2020年有180萬例患者死于肺癌。肺癌患者中約80%～85%為非小細胞肺癌。以往研究表明[2],免疫檢查點抑制劑能夠有效改善晚期NSCLC患者的預后,特別是對于靶向驅動基因陰性的晚期NSCLC患者,抗程序性死亡受體-1(programmed cell death-1,PD-1)/程序性死亡受體-配體1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)抗體已經成為一線治療的基石。然而受多種因素影響,只有約20%～40%的患者能從免疫檢查點抑制劑藥物中獲益。前蛋白轉化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型(propmtein convertase subtilisin/kexin 9,PCSK9)(最早被發(fā)現與脂質代謝相關,其抑制劑目前已被用于某些心血管疾病的預防和治療,近年來,有研究者發(fā)現PCSK9可調節(jié)細胞表面主要組織相容性復合體1(major histocompatibility complex-1,MHC1)的含量,改變腫瘤微環(huán)境,PCSK9與乳腺癌、前列腺癌、結腸癌均相關,其抑制劑聯合PD-1抗體也被用于某些惡性腫瘤的治療,同樣地,也有一些研究PCSK9與NSCLC密切相關,其在肺癌細胞的遷移、凋亡及化學耐藥中均發(fā)揮調節(jié)作用。研究PCSK9及其抑制劑在NSCLC中的作用,可能將有助于尋找新的治療靶點,也有可能對ICIs耐藥的驅動基因陰性的NCSLC患者提供新的治療思路。

一、PCSK9

1.PCSK9的特性

PCSK9是一種前蛋白轉換酶,屬于枯草蛋白酶亞家族,主要由肝臟分泌,在肝、腎臟、小腸、腦等組織中表達。PCSK9存在于細胞表面,由前域、催化域和結構域組成,前域與催化域間由氫鍵連接。其在肝、腎和腸道細胞的內質網中合成酶原之后,能夠在翻譯和切除殘基1～3后進行自我催化作用的同時,裂解谷氨酰胺(Gln)152和絲氨酸(Ser)153之間的共價鍵[3]。經過上述過程后,前域能夠在空間結構上阻礙底物與相應位點的結合,從而使成熟蛋白質失去催化活性,產生抑制低密度脂蛋白受體(lower density lipoprotein receptor,LDL-R)再循環(huán)的作用。PCSK9與LDLR結合,可介導其進入細胞內降解,導致細胞表面LDLR減少,最終導致血漿內富含低密度脂蛋白(lower density lipoprotein,LDL)的膽固醇含量升高,血漿LDL-C水平升高可引起高膽固醇血癥,從而介導腫瘤細胞生長[4]。除了影響LDL-C的代謝,PCSK9過表達還可引起細胞周期、凋亡、炎癥及應激反應等多條通路失調,與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關[5]。2020年,Liu等人報道PCSK9與癌細胞表面的MHC1結合,并將其重定向到溶酶體降解,從而降低細胞表面MHC1水平和TSA表現。敲除PCSK9或抑制循環(huán)PCSK9可增加小鼠腫瘤內CD8+T細胞的浸潤,增強CD8+T細胞的抗腫瘤活性[6]。同樣地,Yuan[7]等人也發(fā)現腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)通過腫瘤細胞衍生的PCSK9下調CD8+T細胞LDLR水平和T細胞抗原受體(T cell antigen receptor,TCR)信號傳導,該前蛋白轉化酶與LDLR結合并阻止LDLR和TCR循環(huán)到質膜,從而抑制細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocytes,CTL)的效應。

2.PCSK9與腫瘤

越來越多的證據表明PCSK9的表達在各種類型的癌癥和惡性腫瘤中不受調控。PCSK9在肝癌、胃腺癌、前列腺癌、結腸癌、乳腺細胞系等多種癌癥中均有高表達,在上述癌癥中,PCSK9也被認為是腫瘤細胞凋亡、轉移和侵襲的潛在因素[8]。Zhang等報道PCSK9在原發(fā)性肝癌中的高表達,PCSK9可通過Bax/Bcl-2/Caspase9/3途徑促進體外細胞增殖,促進體內原發(fā)性肝癌進展,與患者預后不良相關[9]。一項研究中顯示PCSK9在原發(fā)性胃癌組織中的表達高于鄰近正常組織,且胃癌患者可發(fā)現血清PCSK9水平升高。PSCK9通過上調HSP70促進MAPK信號通路從而促進胃癌轉移和抑制凋亡,這種過表達與淋巴結轉移和預后不良有關,強調了其作為GC診斷和預后生物標志物的潛力。Fang[10]等人采用藥物孟德爾隨機化分析評估 LDL-c 降低藥物靶點的遺傳代理抑制與前列腺癌風險的關聯,結果表明PCSK9的遺傳代理抑制與較低的總前列腺癌風險和早發(fā)性前列腺癌風險之間存在很強的關聯。在一項比較Ⅲ期乳腺癌女性與癌前或良性乳腺病變女性的 PCSK9、ANGPTL3和低密度脂蛋白a循環(huán)水平的研究中,Wong[11]等人發(fā)現PCSK9水平隨著乳腺疾病的嚴重程度而升高。PI3K/AKT通路在惡性腫瘤中發(fā)揮重要作用,關靖[12]等人發(fā)現肺癌患者中,腫瘤相關成纖維細胞外泌體通過激活PI3K/AKT通路促進肺癌細胞的增殖、遷移、侵襲,抑制肺癌細胞的凋亡。在一項關于結腸癌的研究中,Wang[13]等人發(fā)現PCSK9通過調節(jié)腫瘤細胞的腫瘤微環(huán)境和PI3K/AKT信號通路調節(jié)腫瘤的生長和遷移,靶向PCSK9表達或活性可有效控制結腸癌。為此,可推測在肺癌患者中使用PCSK9抑制劑或許可以通過影響PI3K/AKT信號通路延緩腫瘤相關成纖維細胞外泌體對肺癌細胞的作用,延緩肺癌進展。

二、PCSK9抑制劑

自2003年PCSK9被發(fā)現以來,其被證明可以靶向特定受體以降解核內體/溶酶體,包括 LDLR 和其他家族成員,從而提高循環(huán)低密度脂蛋白膽固醇 (LDLc)的水平。 因此,PCSK9的抑制劑,現在被用于世界各地的診所,與他汀類藥物和/或依折麥布聯合可有效、安全地治療高膽固醇血癥患者。自2008年PCSK9 的新靶點開始被確定以來,其用途逐漸從LDL-c調節(jié)擴展到炎癥、病原體感染和細胞增殖和各種癌癥領域。PCSK9在脂質穩(wěn)態(tài)中的重要作用使其成為許多疾病(如家族性高膽固醇血癥、心血管疾病,特別是癌癥)的一個有吸引力的靶點。到目前為止,研究者在大多數癌癥中觀察到PCSK9的高表達,這表明靶向它可以作為一種有效的抗癌策略。涉及癌癥動物模型和癌細胞系的不同研究表明,PCSK9作為許多疾病的潛在治療靶點具有很高的潛力。

1.PCSK9抑制劑的種類

目前對PCSK9的抑制主要通過2種途徑[14]。一是對細胞外PCSK9蛋白水平的抑制,阻斷PCSK9和LDLR間的相互作用,包括單克隆抗體、模擬肽、口服小分子抑制劑等。目前研發(fā)最為成功的就是單克隆抗體,具有靶向性強、特異性高和副作用低等特點,其中依洛尤單抗和阿利西尤單抗在全球已獲批準上市并已進入我國醫(yī)保。該策略使用人源化單克隆抗體,能夠識別并結合PCSK9的催化結構域,從而阻斷其與LDLR的特定結構域的相互作用,因此,PCSK9不能結合LDLR,從而避免LDLR降解。二是細胞內PCSK9信使核糖核酸(mRNA)水平的抑制劑,包括小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)類、反義核苷酸類等。最有希望的是siRNA藥物英克西蘭(Inclisiran),其在2020年12月上市,2021年12月被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準用于治療接受最高耐受劑量他汀治療后仍存在高水平LDL-C的成人患者。

2.PCSK9抑制劑與腫瘤

PCSK9缺陷能夠強烈抑制所有細胞系中的細胞增殖。在脂質代謝水平,PCSK9抑制表現為細胞內中性脂質、磷脂和多不飽和脂肪酸的增加以及脂質氫過氧化物的更高積累。Alannan[15]等人通過斑馬魚異種移植實驗驗證了抑制 PCSK9 可誘導代謝衰竭并增強癌細胞對鐵引發(fā)的脂質過氧化的脆弱性,有效破壞致癌代謝過程。Wong[16]等人在研究KRAS 突變結直腸癌的靶向治療時發(fā)現PCSK9 抑制劑可抑制 APC/KRAS 突變結直腸癌細胞、類器官和異種移植物的生長,在與辛伐他汀聯合使用時,PCSK9 抑制劑的這種抑制作用會更強。另外,如前所述,抑制 PCSK9 可以通過促進 CD8+T 細胞的浸潤和 調節(jié)性T細胞(Treg 細胞)的排斥,增強 PD-1 抑制劑在結直腸癌中的抗腫瘤作用[17]。偽黃素 A (Pseurotin A ,PsA)具有雙重抑制 PCSK9 表達和與 LDLR 的蛋白質-蛋白質相互作用 (PPI) 的能力,是一種新型的一流 PCSK9 靶向先導物,其可導致抗高膽固醇作用和調節(jié) PCSK9 軸在乳腺癌和前列腺癌進展和復發(fā)中的致癌作用。Abdelwahed[18]等人的一項研究顯示每日口服 10 mg/kg PsA可抑制原位裸鼠異種移植模型中激素依賴性 BT-474 BC 細胞的進展,適用于控制激素依賴性乳腺癌的進展和復發(fā)。同樣Abdelwahed[19]等人的一項研究顯示Pseurotin A通過調節(jié)PCSK9-LDLR 軸抑制轉移性去勢抵抗性前列腺癌的復發(fā)。

三、PCSK9與非小細胞肺癌

目前關于PCSK9與肺癌的研究逐步由細胞系水平過渡到了血清學水平。Luo[20]等人通過篩選出肺腺癌及健康對照組的差別基因構建了肺癌發(fā)生及預后的風險模型,其發(fā)現PCSK9, RPL22, ENO1, SNX7和LCE5A是肺腺癌不良預后基因。Wang[21]等人同樣發(fā)現內質網應激相關基因PCSK9是肺癌患者不良結果的預測因素。一項研究人肺癌腫瘤中蛋白轉化酶mRNA的表達水平的研究顯示,鄰近未受累組織中PCSK9的表達顯著降低[22]。2019年,Bonaventura等人發(fā)現高血清PCSK9水平可作為晚期NSCLC患者的預后指標[23]。以上研究逐步發(fā)現了PCSK9在肺癌中的作用,以下將具體闡述PCSK9對肺癌細胞的遷移、凋亡、化學耐藥性的調節(jié)作用。

1.PCSK9介導非小細胞肺癌細胞的遷移

研究表明核剛度調節(jié)癌細胞的細胞骨架力學,從而調節(jié)其遷移和侵襲性,膽固醇代謝是癌細胞侵襲的關鍵機制[24]。低細胞內膽固醇水平保持細胞硬度并促進遷移[25]。細胞膜中膽固醇含量的增加可減弱細胞遷移[26]。當PCSK9結合LDLR時,LDLR的再循環(huán)和膽固醇攝入受到抑制,抑制PCSK9可導致LDL-LDLR復合物內化和受體再循環(huán),從而提高細胞內膽固醇含量,降低細胞的遷移能力。López-Alonso等人觀察到使用機械通氣可通過升高A459肺腺癌小鼠及肺腺癌患者體內PCSK9水平而使肺腺癌細胞有更強的侵襲力,且這一作用很可能是通過膽固醇代謝途徑進行的,使用阿尤利昔單抗阻斷PCSK9與LDLR的結合可一定程度上抑制肺腺癌細胞的遷移,延緩肺腺癌患者的疾病進展[27]。

2.PCSK9與非小細胞肺癌細胞的凋亡

在人神經膠質瘤中,PCSK9小干擾(si)RNA通過激活Caspase-3和下調某些抗凋亡蛋白來促進細胞凋亡,而PCSK9過表達則阻斷細胞凋亡[28]。近年來研究發(fā)現內質網應激在肺腺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用,Xu[29]等人的一項研究表明PCSK9 siRNA通過誘導肺腺癌細胞凋亡表現出抗腫瘤活性,同時PCSK9 siRNA升高Bax水平,降低Bcl-2水平,導致Bax/Bcl-2比值升高,影響線粒體膜的穩(wěn)定性從而導致肺腺癌細胞凋亡。PCSK9 siRNA還通過上調GRP94、GRP78、p-PERK和p-eIF2α的水平介導內質網應激信號通路誘導細胞凋亡。

3.PCSK9與非小細胞肺癌的化學耐藥

以PD-1/PD-L1抗體為代表的免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors ,ICIs)應用于驅動基因陰性的非小細胞肺癌患者的治療[30]。但如前文所述,NSCLC患者對ICIs可產生耐藥性,只有約20%～40%的患者能從ICIs藥物中獲益。NSCLC患者對ICIs的耐藥可分為原發(fā)性耐藥及獲得性耐藥,Isomoto等人[31]及Attili等人[32]進一步揭示了耐藥性產生的機制,耐藥性產生的機制包括腫瘤內在機制和腫瘤外在機制,腫瘤內在機制與影響新抗原表達、抗原呈遞或免疫共抑制信號表達的腫瘤細胞改變有關,其主要通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、PTEN缺失和隨后的磷酸肌苷3激酶(PI3K)激活等途徑導致抗原識別受損,T細胞募集和活性降低。其他腫瘤細胞內在機制包括共抑制信號(PD-L1等)的結構表達、抗原表達缺乏或抗原加工和遞呈缺陷,包括人類白細胞抗原和主要組織相容性復合體調節(jié)。腫瘤外在機制包括宿主免疫穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)和腫瘤微環(huán)境的特征,它們能夠影響T細胞啟動、抗原識別、免疫細胞募集、共抑制或共刺激信號的表達和相互作用。Liu[6]等人的一項研究表明腫瘤組織中分布的高水平PCSK9可能對ICIs的療效有更直接的影響,其可降低ICIs的療效。意大利進行的一項試點研究顯示,在尼武單抗治療的第二個周期,血清PCSK9>95 ng/mL是ICIs預處理晚期NSCLC患者OS降低的獨立預測因子[33]。同時也有報道稱低基線血漿PCSK9水平與晚期NSCLC中ICIs的良好臨床結果相關[34]。除此之外,Gao等人回顧性研究了一組接受抗PD-1免疫治療的晚期NSCLC患者的臨床資料,結果同樣顯示PCSK9在NSCLC組織中的高表達與晚期NSCLC患者抗PD-1免疫治療的療效差相關,并且提示PCSK9高表達與淋巴細胞浸潤不良相關[35]。以上臨床研究均未直接探討NSCLC患者PCSK9水平與NSCLC患者對ICIs耐藥的之間關聯,但如前文所述,在胃癌、結腸癌患者中,PCSK9可以通過MAPK信號通路、PI3K/AKT信號通路等途徑發(fā)揮作用,同時通過介導腫瘤細胞表面MHCI降解,減少NSCLC癌組織CD8+T細胞浸潤,改變腫瘤細胞微環(huán)境。PCSK9可通過腫瘤細胞內在機制和外在機制導致NSCLC對ICIs的耐藥性。

四、PCSK9抑制劑與非小細胞肺癌

1.PCSK9抑制劑單用

PCSK9 siRNA通過調節(jié)凋亡相關因子Caspase-3、XIAP和survivin增加A549細胞的凋亡,且PCSK9可通過線粒體、內質網等途徑誘導肺腺癌細胞凋亡[29]。López-Alonso[27]等人發(fā)現PCSK9單克隆抗體阿尤利昔單抗可以逆轉機械通氣所導致的高侵襲性。

2.PCSK9抑制劑與其他藥物聯用

目前發(fā)現在NSCLC中PCSK9與ICIs(包括抗PD-1)聯用的研究,但如前文所述,Liu[6]等人發(fā)現抑制 PCSK9 通過促進 CD8+T 細胞的浸潤和 Treg 細胞的排斥,增強 PD-1 抑制劑在結直腸癌中的抗腫瘤作用。結合PCSK9在調節(jié)T細胞中的作用及抗PD-1耐藥性產生機制,可猜想PCSK9抑制劑可增強PD-1抑制劑在NSCLC中的治療作用并減少其耐藥性的產生。

五、展望

PCSK9是調節(jié)脂質代謝的重要物質,其在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。此篇綜述主要從參與肺癌的增殖遷移、細胞凋亡、化學耐藥等三個機制方面介紹了PCSK9,并大致概述了PCSK9抑制劑基本種類及其在惡性腫瘤中的運用。肺癌是全球癌癥相關死亡的最高者,且與PCSK9有一定關系,PCSK9可能具有作為潛在的肺癌治療、轉移和預后標志物的重要作用。但是PCSK9在肺癌中的調控作用及影響腫瘤細胞的生長、遷移、侵襲的分子機制仍未完全明確,關于PCSK9抑制劑在NSCLC的療效仍很少,對于PCSK9的研究有助于進一步闡明肺癌的發(fā)生發(fā)展機制,并可能為肺癌的診斷及治療方法提供新的方向。