8月24日，中國僑聯新僑創新創業聯盟副理事長、中南大學教授段燕文所在團隊在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38.1）國際著名權威雜志上在線發表了題為“Discovery of a mammalian FASN inhibitor against xenografts of non-small cell lung cancer and melanoma”的最新研究成果。該論文的第一作者是中南大學2017級博士研究生曹丹鳳，通訊作者是段燕文教授和黃勇研究員。
異常脂質代謝在癌症的發生發展中發揮重要的作用，癌細胞重新編程脂肪酸代謝途徑以滿足其生長和生存的需求。脂肪酸合酶（Fatty acid synthase，FASN）是催化脂肪酸從頭生成的關鍵酶。FASN表達上調被認為與許多癌症預后不良和癌症復發密切相關。由於正常組織主要從細胞外輸入脂質，對 FASN 活性沒有嚴格的要求。因此，FASN成為癌症治療的一個吸引人的靶點。在過去的幾十年裡，雖然針對不同結構域的FASN抑制劑，包括Fasnall，GSK2194069，IPI-9119，orlistat，TVB-2640，TVB-3166 和TVB-3664等在臨床前腫瘤模型或早期臨床試驗中取得了較好的效果，但目前，沒有一個被批准用於治療癌症。平板霉素最初通過與底物酰基載體蛋白（ACP）競爭作為細菌FabF/FabB的抑制劑而被發現，隨后發現其對哺乳動物FASN也顯示出強效的抑制活性（IC50= 0.3μM）。
為了發現針對NSCLC的選擇性FASN抑制劑，該研究首先評價了 107個平板霉素衍生物對KRAS/NRAS突變的A549和NCI-H1299非小細胞肺癌細胞株的細胞毒性，並發現6-芳基取代的衍生物6p的活性和選擇性優於其他FASN抑制劑TVB-3166、orlistat和cerulenin。
化合物6p能誘導A549和NCI-H1299 細胞G2/M周期阻滯和凋亡，並抑制其遷移和侵襲﹔與順鉑聯用后能更明顯降低腫瘤細胞的克隆形成。分子對接顯示 6p 的 3-氨基-2,4二羥基苯甲酸部分可以與人 FASN 酮基合酶結構域（KS）的關鍵活性位點 His293和His331作用﹔分子動力學模擬顯示6p比平板霉素與FASN結合更強。當腫瘤細胞培養基中的血清濃度僅為1%時，6p的細胞毒性可大幅度提高﹔與之相反，外源添加脂肪酸（油酸：棕櫚酸 = 2:1）可以逆轉由6p引起的細胞毒性。初步說明6p通過靶向 FASN 而抑制腫瘤細胞生長。
接下來，研究團隊進一步揭示了6p的作用機制。RNA seq分析顯示 6p明顯下調NCI-H1299細胞中涉及從頭脂肪生成（DNL）、細胞周期、DNA復制、有絲分裂和固醇合成途徑相關基因的表達，並同時上調了細胞凋亡、鐵死亡和氨基酸代謝等相關基因的表達。RT-qPCR結果驗証了6p可以降低固醇調節元件結合轉錄因子 1（SREBF1）、硬脂酰輔酶 A去飽和酶1（SCD1）、乙酰輔酶 A 羧化酶（ACC）和FASN的表達。同時，Western blot 顯示6p能夠以劑量依賴的方式降低A549和 NCI-H1299細胞中FASN、SREBP-1c、p-AKT 及 p-mTOR 的表達。說明 6p通過靶向FASN而整體下調 DNL 及致癌信號通路關鍵蛋白的表達。脂質代謝組學顯示 6p能降低 NCI-H1299 中甘油三脂類飽和脂肪酸（C16:0）和單不飽和脂肪酸（C18:1）的豐度，進一步說明6p靶向FASN的特異性。硬脂酸（C18:0）的顯著積累可能是由 SCD1下調引起的。另外，NCI-H1299 細胞中多不飽和脂肪酸和奇數脂肪酰基鏈的顯著增加，與外源性脂肪酸的代償性攝取有關。最后，在A549裸鼠異種移植瘤模型中，發現6p單獨或者聯合順鉑使用能明顯降低小鼠腫瘤體積和腫瘤重量，並降低腫瘤組織中FASN和p-AKT的表達，且無明顯毒性。進一步在A375裸鼠異種黑色素瘤模型中發現6p也有優異的抗腫瘤作用，這說明6p具有進一步開發的潛力。
總的來說，特異性的 FASN 抑制劑 6p，能夠通過重新編程脂肪酸代謝在體內外發揮強效的抗腫瘤作用。化合物 6p 可能與malonyl-ACP競爭性的抑制KS結構域的催化功能，阻斷脂肪酸合成過程中FASN其他結構域的催化步驟。產物棕櫚酸酯的減少可能會影響包括脂筏在內的膜結構，從而損害受體酪氨酸激酶的活性，導致PI3K-AKT -mTOR信號轉導通路的抑制，最終引起SREBP-1，SCD1和ACC的下調。這些脂質生成酶都可作為靶點來治療癌症，而單獨使用6p治療就能實現它們的全局性抑制作用。這項研究不僅發現了一種針對 KS結構域的特異性FASN抑制劑，具有巨大的轉化潛力，而且還發現針對 FASN 單一結構域而引起從頭脂肪酸合成的全面抑制能力，在以脂質代謝為靶點，攻克癌症的治療方面可能會起到巨大的作用。
該團隊的研究獲得了國家111計劃、國家自然科學基金項目、湖南省科技創新項目和湖南省研究生創新項目的支持。
來源：紅網
