乳腺癌细胞系中的曲美替尼(trametinib)反应

　　涉及 mTOR、PI3K 和 ERK 的细胞信号通路主导了最近的乳腺癌生物学研究，这些通路的抑制剂已成为众多临床试验的焦点。我们选择了曲美替尼（trametinib），一种在 ERK 途径中靶向 MEK 的药物，以解决两个问题。首先，通过蛋白质磷酸化测量的信号通路的抑制是否可以预测曲美替尼的抗增殖活性？其次，mTOR 和 PI3K 通路抑制剂是否与曲美替尼协同作用于细胞增殖？选择了 30 个人类乳腺癌细胞系，包括可以根据它们是否为 ER 和 PR 阳性、HER2 过表达和“三阴性”进行分类的细胞系。依维莫司（靶向 mTOR），选择 NVP-BEZ235 和 GSK2126458（均针对 PI3K/mTOR）进行组合实验。通过IC测量细胞增殖的抑制50值和途径利用通过信号激酶的磷酸化来测量。总体而言，未发现曲美替尼 IC50值与 ERK 信号传导抑制之间存在相关性。在不影响增殖的曲美替尼浓度下观察到 ERK 磷酸化的抑制，并且在具有低 ERK 磷酸化的细胞系中发现细胞增殖对曲美替尼的敏感性。有证据表明曲美替尼（trametinib）与依维莫司、NVP-BEZ235 或 GSK2126458 之间存在协同作用，但这是细胞系特异性的。该结果对 PI3K/mTOR 和 MEK 抑制剂的临床应用具有影响。

　　在这项研究中，我们选择了一系列广泛的乳腺癌细胞系，并研究了它们对 MEK 通路抑制剂曲美替尼（trametinib）的敏感性。根据 IC50值测量，曲美替尼的敏感性在超过 180 倍的范围内变化。这个范围可能反映了通路的活性和药物摄取的差异；曲美替尼是 ATP 结合盒式外排转运蛋白（如 p-糖蛋白）的抑制剂（见 MEKINIST 曲美替尼片剂产品专论），但摄取/外排的差异不应影响敏感性和通路利用之间的关系。在我们的一系列细胞系中，敏感性似乎与突变状态无关。三阴性状态也没有对曲美替尼敏感性的细胞系进行分层。这一结果与之前的研究结果不同，报告具有基础亚型的细胞系对曲美替尼的敏感性增加，尽管作者确实指出基础亚型不等同于三阴性亚型。

　　我们接下来测量了 ERK 通路的利用率，并得出结论，对于这一系列的细胞系，通路激活无法预测在标准培养条件下对曲美替尼的反应。缺乏相关性的一个可能原因是有许多机制决定曲美替尼的敏感性或耐药性。最近的一项审查将这些机制分为两类，ERK 依赖性和 ERK 独立。ERK 独立通路可以补偿 ERK 活性的丧失，例如当来自 IGF1R 和其他 RTK 的信号增加激活 AKT 信号时，MEK 抗性细胞显示出 AKT 磷酸化水平升高。一个不依赖 MEK 的代偿性 ERK 激活回路可能由 T47D 细胞中的 TOPK 或其他一些未鉴定的激酶介导和 MEK 非依赖性 ERK 激活对许多 MEK 抑制剂的抑制具有抵抗力。耐药性肝细胞癌细胞显示 p-ERK 的短期下降，并在 24 小时后反弹至基线，这表明患者中 MEK/ERK 通路的状态可以预测对 MEK 抑制剂的反应。然而，曲美替尼是一种非常有效的 MEK 抑制剂，在我们的研究中，在 T47D、MCF-7 或 SKBr3 细胞中未观察到长达 24 小时的代偿性 ERK 激活。在没有生长抑制作用的情况下，最低浓度的曲美替尼 (5 nM) 显着降低 ERK 磷酸化表明存在控制进入细胞分裂周期的冗余途径，但这些可能是细胞系特异性的。在三阴性乳腺癌中，较高的细胞 ERK 蛋白表达与较短的生存期相关。有趣的是，许多（但不是全部）MCF-7 激素抗性亚系对曲美替尼高度敏感，无论其雌激素受体状态如何，并且所有三阴性亚系均敏感，尽管水平较低ERK 磷酸化。然而，这种低磷酸化水平可能足以维持信号级联反应并促进细胞增殖。

　　在 MCF-7、T47D 和 SKBr3 细胞中，曲美替尼（trametinib）与依维莫司的组合通常显示出对生长的协同作用，而曲美替尼与 mTOR/PI3K 双重抑制剂 NVP-BEZ235 的组合在某些测试浓度下对 T47D 细胞显示出弱拮抗作用。双抑制剂可直接抑制 mTOR，或通过刺激 BRAF-MEK 间接激活它。另一项研究报道，同时阻断 PI3K/AKT/mTOR（与 mTOR 抑制剂 AZD8055）和 RAS/MEK/ERK（与 MEK 抑制剂 AZD6244）通路协同抑制横纹肌肉瘤细胞生长。进一步的研究表明，将特定的 PI3K 抑制剂 (GDC-0941) 与 MEK 抑制剂联合使用，而不是双重 mTOR/PI3K 抑制剂 (NVP-BEZ235) 可在结直肠癌细胞系中产生协同作用。综上所述，这些结果表明多种途径之间存在细胞系依赖性串扰。

　　同时靶向 PI3K/mTOR 和 MAPK 通路的信号反应不能预测 MCF-7、T47D 和 SKBr3 乳腺癌细胞系的生长抑制作用。依维莫司有效抑制 MCF-7、T47D 和 SKBr3 细胞系中 p70S6K 和 rpS6 的磷酸化，有和没有曲美替尼治疗。AKT 磷酸化在三种细胞系中单独被 NVP-BEZ235 下调，但通过在 SKBr3 细胞中添加曲美替尼消除了抑制作用。GSK2126458 在所有测试的细胞系中抑制 AKT 磷酸化，无论是单独使用还是与曲美替尼（trametinib）联合使用，但当与曲美替尼联合使用时，在 SKBr3 中观察到对生长的累加效应。因此，无论有无 ERK 激活，AKT（PI3K 通路）的失活都不能预测生长敏感性。

　　总之，蛋白质磷酸化测量作为曲美替尼（trametinib）敏感性预测因子的有效性缺乏增加了识别靶向抗癌治疗的预测性生物标志物的难度。此外，由信号成分的磷酸化决定的 MEK-ERK 信号通路的利用在一系列细胞系中差异很大，并且不直接反映编码这些成分的基因的突变。我们的研究意味着对肿瘤活检中 ERK 磷酸化程度的检查不会预测治疗反应，并强调控制对个体靶向药物反应的细胞信号通路的复杂性和细胞系特异性。微信扫描下方二维码了解更多：