索拉非尼是一种多靶点酪氨酸激酶抑制剂，如ponatinib帕纳替尼靶向PDGFR、VEGFR和Raf激酶，也是FDA批准的晚期HCC靶向疗法之一，因为其具有抗增殖和抗血管生成作用。然而，药物不耐受和对索拉非尼的耐药性限制了它在几次III期临床试验阴性后的使用。因此，开发能够有效阻断HCC增殖的更强大的激酶抑制剂势在必行。
这项工作的最初目标是确定HCC细胞系对哪些信号药物敏感，然后利用该信息阐明驱动这些细胞增殖的信号机制，并制定治疗此类癌细胞的策略。初步筛选显示，ponatinib是HCC细胞系最有效的抑制剂。HCC细胞对ponatinib反应的表征表明ponatinib对HCC细胞具有复杂而广泛的影响。一些效果与阻断HCC细胞增殖的目标一致，而其他效果可能会适得其反。
当前研究的总体目标是了解ponatinib对HCC细胞系SK-Hep-1和SNU-423的复杂影响，这可能是开发有效治疗方法的基础。为此，我们首先探索了两种HCC细胞系对九种酪氨酸激酶抑制剂的反应，发现ponatinib显示出最好的抑制作用。然后，我们研究了普纳替尼对SK-Hep-1和SNU-423细胞增殖的影响。我们的结果表明，ponatinib导致SK-Hep-1和SNU-423细胞凋亡，这通过caspase-3/7活性的上调得到证实。细胞在G1期积累以响应治疗，这显然是由抑制CDK4/6/细胞周期蛋白D1复合物引起的。此外，细胞周期进程的抑制似乎是由于ERK通路的抑制，因为Mek1/2和Erk1/2磷酸化水平都降低了。我们还观察到两种细胞中Akt/mTOR通路的激活和仅SNU-423细胞中Jak2/Stat3的抑制。
已经开发出许多针对已确立的致癌激酶的有效抑制剂，但这些抑制剂在临床试验中作为有效药物经常失败。原因可能多种多样且复杂，了解失败背后的原因是开发更有效靶向治疗的关键。当前研究中的发现为这样一个原因提供了一个例子。Ponatinib是一种有效的多靶点PTK抑制剂，是治疗慢性粒细胞白血病(CML)和费城染色体阳性急性淋巴细胞白血病(Ph+ALL)，尤其是T315I突变的非常有用和关键的药物。除了通过阻断几种增殖刺激信号通路诱导细胞凋亡和抑制细胞分裂和增殖外，它还激活PDK1/Akt/mTOR存活通路，
Ponatinib抑制近一半（28个受体PTKs和15个可溶性PTKs）的所有人类PTKs（总数=94），IC50值低于50nM。与这种广泛的特异性一致，ponatinib在SK-Hep-1和SNU-423HCC细胞中导致细胞凋亡并诱导细胞周期停滞在G1期。在分子水平上，凋亡的caspase-3/7活性被激活，CDK4/6/CyclinD1复合物被ponatinib抑制。许多激酶信号通路被普纳替尼抑制，包括MAPK通路、Src信号通路和JAK2/STAT3通路。抑制这些途径可能有助于帕纳替尼的抗增殖作用。
令人惊讶的是，ponatinib还激活了PDK1/Akt/mTOR信号通路。这种激活降低了普纳替尼作为HCC增殖抑制剂的有效性。尽管单独的mTOR和Akt抑制剂不是HCC细胞增殖的有效抑制剂，但它们使细胞对ponatinib的杀伤作用显着敏感，表明PDK1/Akt/mTOR的激活可能增强了细胞的存活能力。这一结果表明，如果ponatinib没有激活PDK1/Akt/mTOR通路，它可能是一种更有效的HCC细胞抑制剂。关于ponatinib是否抑制或激活存在相互矛盾的报告]文献中的Akt信号。这种差异表明ponatinib对Akt信号传导的影响可能取决于细胞信号传导背景。
研究结果表明，PDK1/Akt/mTOR的意外激活可能是强效PTKI（如ponatinb）尽管对其预期靶标具有强效抑制作用，但可能无法很好地对抗某些癌症的原因之一。结果提出了两种可能的方法来克服这个问题。从长远来看，开发仅抑制癌症促进途径而不激活Akt的PTK抑制剂将为有效的靶向治疗药物提供最好的希望。为此，阐明药物作用的分子机制至关重要。短期内，Akt/mTOR通路抑制剂与普纳替尼的组合也可以克服这一障碍。
除了ponatinib之外，据报道其他PTK抑制剂也能激活Akt。另一种广泛的PTKI，达沙替尼，也被证明可以激活Akt。克唑替尼是一种Met激酶抑制剂，被证明可以激活胃癌细胞中的Akt信号传导，尽管它对这些细胞具有整体抗增殖作用。此外，Akt信号的共同抑制增强了克唑替尼对胃癌细胞的抗增殖作用，表明Akt通路的激活在克唑替尼对胃癌细胞的抗增殖作用中适得其反。U0126是一种非ATP竞争性MEK抑制剂，也被证明可触发神经祖细胞中S473和T308的Akt磷酸化显着增加。因此，Akt/mTOR信号的激活可能是许多PTK抑制剂的不良副作用。这种现象的传播范围有多大有待进一步调查。
ponatinb对HCC细胞信号传导的影响很复杂，但与已发表的数据一致。Src磷酸化对Tyr527的抑制可能是由于ponatinib抑制Csk(IC50=12.7nM)。尽管阻断Src上的Tyr527磷酸化应该激活Src活性，但这种激活对Src功能的整体影响可能无关紧要，因为Src活性也被ponatinib抑制。Ponatinib还抑制Jak2，IC50小于200nM。
如果多种PTK有助于癌细胞的增殖，那么广谱PTK抑制剂可能是有益的，而多PTK抑制剂（如普纳替尼）可用于阻断所有涉及的PTK。然而，广谱PTK抑制剂可能会阻断其他可能发挥重要正常生理功能的PTK。抑制此类PTK可能会导致不良影响，例如激活Akt/mTOR促生存信号传导甚至细胞毒性。尽管我们专注于一些与癌症相关的信号通路，但普纳替尼对其他PTK的影响也可能对细胞生理学产生重要影响，包括潜在的细胞毒性作用。事实上，有许多关于普纳替尼和其他广谱PTK抑制剂引起毒性的报告。所有批准的BCR-ABL抑制剂显示肌细胞，心血管疾病和肝脏毒性，并且通常关联到缺乏特异性[毒性的某些级别]。此外，与TKI相关的毒性还包括高血糖、肺动脉高压、肺炎、胸腔积液、肌肉骨骼疼痛、脂肪酶升高/胰腺炎和骨髓抑制。在不失去目标收益的情况下仔细管理脱靶副作用将是有效开发和应用此类抑制剂的关键。
总之，我们目前的研究表明，ponatinib可以诱导细胞毒性、半胱天冬酶依赖性细胞凋亡和细胞周期停滞，这可能是肝癌治疗的潜在药物。该研究提供了证明ponatinib抑制多种导致肿瘤抑制的途径。在未来的研究中，特定途径的基因敲除或沉默将能够为此类机制提供进一步的证实。此外，单独或与Akt/mTOR抑制剂联合使用ponatinib治疗的体内研究也将进一步验证该结论。详情请扫码咨询：
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