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Blood(IF=21)丨突破血液肿瘤耐药难题:新一代BCL2抑制剂sonrotoclax的研究进展
世界生命科学大会 2024-06-28 15:03:27 发表于 北京



INTRODUCTION

研究介绍



研究背景

Background

BCL2蛋白首个被确认的内在凋亡调节蛋白,其过度表达与多种血液肿瘤的发生发展有关;BCL2介导的凋亡信号通路的阻断对癌细胞的存活是有益的;因此,通过小分子抑制剂破坏BCL2与促凋亡蛋白之间的关联以促进凋亡,长期以来一直是癌症治疗的一个有吸引力的策略。

 Venetoclax作为首个BCL2抑制剂,它破坏了BCL2与促凋亡蛋白之间的相互作用,促进了恶性细胞的凋亡。Venetoclax是复发性慢性淋巴细胞白血病治疗的主要手段,并且在多项临床试验中正在被研究用于治疗各种癌症,但耐药性问题限制了其应用。




研究目的

Objectives

在用Venetoclax治疗后复发的患者中,经常观察到BCL2的G101V突变,并且可以通过干扰化合物结合来克服Venetoclax的耐药性。因此,迫切需要开发下一代BCL2抑制剂以克服药物耐药性在本研究中,作者发现sonrotoclax,一种强效且选择性的BCL2抑制剂,在各种血液癌细胞中展现出比Venetoclax更强的细胞毒性,并且在多种血液肿瘤模型中对肿瘤生长的抑制更明显。

METHODS

研究方法

研究亮点

1

蛋白质纯化(Protein purification)人类BCL2蛋白被表达并纯化,所有突变体通过定点突变系统生成,并通过与野生型BCL2相似的方法进行纯化。

2

表面等离子共振(SPR, Surface Plasmon Resonance)在Biacore 8K系统上进行SPR实验,测量sonrotoclax和venetoclax对His标签BCL2及其变体的结合动力学。使用HBS-N缓冲液,通过调整pH和离子浓度,以特定流速使药物在传感器芯片上流动,计算KD值。

3

细胞活性测定

使用CellTiter-Glo试剂检测细胞活性。细胞经化合物处理后,加入试剂混合并孵育,以产生量化ATP和细胞数量的发光信号。IC50值通过GraphPad Prism软件分析得出(Figure 1)

4

异种移植模型(Xenograft model)购买了雌性NCG小鼠,将肿瘤细胞注射至其右侧腹部,根据肿瘤大小和体重进行分组。分组后,小鼠每天接受venetoclax或sonrotoclax的口服治疗,药物溶于特定比例的丙二醇、聚乙二醇和乙醇。定期测量肿瘤大小和体重,评估治疗效果。研究期间,监测小鼠的临床反应,并用统计方法比较两种药物对肿瘤体积的影响。

Figure 1. Sonrotoclax is a second-generation BCL2 inhibitor with superior potency and selectivity


Figure 2. Molecular mechanism of the interaction between BCL2 and sonrotoclax


FINDINGS

研究发现

基本信息描述

1

晶体结构分析:通过晶体结构分析揭示了sonrotoclax通过新的结合模式克服G101V突变引起的venetoclax耐药性;由于G101V突变,E152的侧链旋转,这影响了venetoclax的结合,导致药物亲和力下降,从而引起对venetoclax的抗性。然而,sonrotoclax由于其与BCL2的结合方式不同,似乎不受这种构象变化的影响,因此能够保持对G101V突变体的高亲和力(Figure 3)

2

Sonrotoclax在不同的血液癌细胞和异种移植模型中展现出比venetoclax更强的效力

2.1细胞活性比较:研究者比较了sonrotoclax和venetoclax在RS4;11细胞中破坏BCL2:BIM复合体的能力。结果显示,sonrotoclax的IC50值为3.9 nM,比venetoclax强约5倍

2.2 细胞凋亡标志物:Sonrotoclax在诱导细胞凋亡标志物方面比venetoclax有效6到10倍,包括caspase激活、磷脂酰丝氨酸外化和sub-G0/G1期DNA积累。

2.3 跨细胞系的细胞毒性:多种淋巴瘤和髓系白血病细胞系中,包括MV4-11(急性髓系白血病[AML])、MAVER-1(套细胞淋巴瘤[MCL])和Toledo(弥漫大B细胞淋巴瘤[DLBCL])中,sonrotoclax显示出比venetoclax更强的细胞毒性

2.4 机制研究:使用对BCL2抑制敏感的KMS-12-PE细胞进行的机制研究表明,凋亡下游介质BAK和BAX的缺失,使得sonrotoclax和venetoclax都无法杀死细胞。这表明两种化合物都通过靶向BCL2介导的抗凋亡途径来杀伤细胞

2.5 体内药效学和药代动力学:在RS4;11异种移植小鼠模型中评估了sonrotoclax的体内药效学和药代动力学。单剂量治疗后,sonrotoclax在肿瘤中诱导的caspase-3裂解比venetoclax更强,表明sonrotoclax在体内诱导细胞凋亡的效力更强

2.6 疗效研究:每天口服sonrotoclax低剂量5 mg/kg在治疗后第14天产生了98%的肿瘤生长抑制(TGI)率,显著高于相同剂量的venetoclax(67%);在15 mg/kg的更高剂量下,venetoclax最初导致肿瘤迅速缩小,但在治疗21天后肿瘤复发。相比之下,sonrotoclax不仅显著抑制了肿瘤生长,还将肿瘤复发延迟到第39天(Figure 4)

2.7 组合疗法的潜力:sonrotoclax与第二代BTK布鲁顿氏酪氨酸激酶抑制剂zanubrutinib的组合,在JeKo-1异种移植模型中显示出比单一药物更强的抗肿瘤活性,表明sonrotoclax在组合疗法中的潜在应用。


Figure 3.Crystal structure of the BCL2 G101V mutant in complex with sonrotoclax


Figure 4. Sonrotoclax is more efficacious than venetoclax in both cancer cells and xenograft mouse models


DISCUSSION

研究讨论

研究意义

1

克服耐药性:sonrotoclax为克服venetoclax耐药性提供了新的策略,尤其对G101V突变的BCL2具有显著效果。

2

治疗潜力:作为潜在的第二代BCL2抑制剂,sonrotoclax在治疗其他BCL2变异体的血液肿瘤方面也展现出了广泛的应用前景。

PROFILE

刘雪松

上海科技大学


研究方向:肿瘤分子遗传与免疫基因组学 

研究内容: 实验室方向是从基因组DNA变异角度研究肿瘤发生以及演化的规律,寻找预测肿瘤临床表现的标志物,并设计针对性的治疗策略。



参考文献

[1] Sonrotoclax overcomes BCL2 G101V mutation–induced venetoclax resistance in preclinical models of hematologic malignancy[J].Blood, 2024, 143(18):1825-1836. DOI:10.1182/blood.2023019706.



END

文案 | Mehta

排版 | Mehta

审核 | Mehta

发布|姜笑南


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