科吉酸(Kojic acid)通过靶向MYC–CCNA2/KPNA2轴来抑制黑色素瘤的进展

时间:2026年2月18日
来源:Gene

编辑推荐:

曲酸通过抑制MYC驱动的转录程序阻断黑素瘤增殖,其机制涉及干扰MYC与CCNA2、KPNA2的相互作用,并验证了体外及裸鼠体内抑制效果。

广告
   X   

陈月|王倩|史一凡|陈金茂|刘佳
教育部工业微生物学与食品生物技术工程研究中心重点实验室,天津科技大学生物技术学院,天津300457,中国

摘要

真菌代谢产物是抗癌剂的重要来源,但由于其作用机制尚未完全明确,这一潜力尚未得到充分挖掘。曲酸(KA)是一种真菌次级代谢产物,具有抗黑色素瘤活性,但其作用机制仍不清楚。本研究发现,曲酸通过干扰MYC驱动的转录程序来抑制黑色素瘤的进展。体外实验表明,曲酸能够抑制黑色素瘤细胞的增殖并诱导其凋亡;在异种移植模型中,曲酸还能抑制肿瘤生长。转录组分析显示,曲酸对MYC靶基因具有剂量依赖性的抑制作用,其中CCNA2KPNA2被确定为关键效应因子。这两个基因均被证实为MYC的直接靶标,并且与黑色素瘤患者的不良预后相关(TCGA-SKCM数据)。曲酸并未改变MYC的表达,但干扰了其对CCNA2KPNA2的转录激活。单细胞分析进一步表明,这种作用主要发生在具有增殖能力的有丝分裂亚群中。这些发现揭示了曲酸抑制黑色素瘤生长的新机制,提示针对MYC–CCNA2/KPNA2通路可能成为治疗黑色素瘤的有效策略。

引言

皮肤黑色素瘤是最致命的皮肤癌类型之一,其特征是高水平的紫外线(UV)诱导的突变以及致癌信号通路的反复改变,这些改变导致MAPK/ERK级联反应的持续激活(Davies等人,2002年;Hodis等人,2012年)。目前的治疗手段主要依赖于靶向治疗和免疫检查点阻断。针对BRAF和MEK突变的靶向药物对相关肿瘤有效(Ziogas等人,2021年;Bahar等人,2023年)。免疫检查点阻断通过抑制抑制性受体来恢复抗肿瘤免疫(Keir等人,2008年;Pardoll等人,2012年;Topalian等人,2012年)。尽管这些方法在临床上取得了一定的成功,但它们都受到原发性或获得性耐药性的限制,响应持续时间有限,并且存在与免疫相关的不良事件(Postow等人,2018年;Zhong等人,2022年)。因此,迫切需要寻找新的治疗药物和替代分子靶点来克服现有治疗的局限性(Franklin等人,2017年)。越来越多的证据表明,来自真菌的生物活性成分能够抑制肿瘤生长、干扰促肿瘤信号通路,在某些情况下还能增强抗肿瘤免疫,这使天然产物成为辅助或替代肿瘤治疗的有希望的选择(Ashique等人,2023年;Guo等人,2024年;Liang等人,2024年)。
真菌代谢产物特别有吸引力,因为它们具有丰富的结构多样性、类似药物的理化性质,并且常常作用于传统的small molecule难以靶向的转录或表观遗传调控因子(Shakour和Farag,2022年;Chu等人,2023年;Evidente,2024年)。其中,曲酸(KA)是一种由曲霉青霉广泛产生的低分子量真菌代谢产物,由于其已证实的安全性、金属螯合/氧化还原活性以及早期的抗肿瘤效果,成为了一个有前景的候选物质(Chang等人,2023年;Felipe等人,2023年;Sharma等人,2023年)。从结构上看,曲酸含有一个亲水性的吡喃酮环和羟基取代基,这些结构赋予了它多种生物活性(Bentley,2006年)。曲酸最著名的作用是通过铜螯合抑制酪氨酸酶,几十年来一直被安全地用于治疗色素沉着障碍的皮肤科制剂中(Cabanes等人,1994年;Chang,2009年;Cardoso等人,2021年;Phasha等人,2022年;Zilles等人,2022年)。最近,曲酸的抗肿瘤潜力受到了关注(Felipe等人,2023年;Sharma等人,2023年)。先前的研究显示,曲酸及其衍生物在A375和B16等黑色素瘤细胞系中表现出抗增殖和促凋亡作用(Cheng等人,2006年;Nawarak等人,2008年;Lajis等人,2012年;Chen等人,2019年),表明其可能具有抗黑色素瘤活性。然而,其在体内的疗效尚未得到验证,其作用机制,尤其是对致癌信号通路的影响仍不清楚,这成为其作为抗癌剂发展的关键知识空白。
黑色素瘤位于皮肤表面,因此可以通过局部应用、缓释制剂或肿瘤内注射等方式进行给药,从而将药物集中在病变部位,同时减少全身暴露。例如,伊莫昔莫德(一种TLR7激动剂)被用于原位黑色素瘤或恶性雀斑的治疗,通过刺激局部免疫发挥作用(Scarfì等人,2020年;Vaienti等人,2023年)。鉴于曲酸的抗黑色素瘤潜力、良好的安全性以及适合皮肤给药的特点,它成为局部治疗黑色素瘤的理想候选药物。因此,阐明曲酸的抗肿瘤机制及其精确的分子靶标不仅将为黑色素瘤治疗提供新的见解,还将扩展真菌代谢产物在肿瘤学中的应用潜力。
本研究评估了曲酸的抗黑色素瘤潜力及其作用机制。通过体外和体内实验研究了曲酸对黑色素瘤细胞生长和存活的影响,并通过转录组分析确定了相关的重要信号通路和下游效应因子。这些研究为进一步探索曲酸作为黑色素瘤治疗候选物质提供了理论依据。

实验部分

细胞培养和曲酸处理

人类皮肤黑色素瘤细胞系A375和A2058购自美国典型培养物收藏中心(ATCC),并在添加了10%胎牛血清(FBS)和1%青霉素-链霉素的DMEM培养基中于37°C、5% CO2环境下培养。曲酸(纯度≥98.5%,目录编号:K3125)由Sigma Co., LTD公司提供。曲酸储备溶液(400 mmol/L)用无菌水配制,并通过超声处理帮助溶解,每次实验前均新鲜配制。

曲酸在体外和体内抑制黑色素瘤

为了评估曲酸的抗增殖作用,我们首先观察了其对人类黑色素瘤细胞系A375和A2058的影响(图1A)。CCK-8检测显示,经过48小时处理后,细胞活力显著下降,特别是在2.0和4.0 mmol/L浓度下抑制作用更为明显(图1B)。与细胞活力下降一致,菌落形成实验也证实了曲酸的长期生长抑制效果。

讨论

长期以来,真菌代谢产物被认为是一种含有多种结构多样性和生物活性的化合物的宝贵来源,具有很强的抗癌潜力。许多这类天然产物能够调节常规药物难以作用的细胞通路,包括转录网络、细胞周期调节因子和应激反应通路——这些都是肿瘤进展的核心过程,但由于这些通路被认为“难以成药”,因此往往被忽视。

结论

总之,本研究发现曲酸是一种具有强抗黑色素瘤活性的真菌代谢产物,并阐明了其作用机制:通过抑制MYC与其下游效应因子CCNA2KPNA2的结合,曲酸能够延缓细胞周期进展和肿瘤增殖,从而将MYC–CCNA2/KPNA2信号通路确定为黑色素瘤治疗的有效靶点。除了其机制上的创新性外,曲酸已有的临床应用也证明了其价值。

CRediT作者贡献声明

陈月:撰写初稿、验证、监督、研究、资金申请、概念构思。 王倩:数据可视化、研究、数据管理。 史一凡:验证、研究。 陈金茂:验证、研究。 刘佳:撰写、审稿与编辑、监督、方法学设计、研究、数据分析、概念构思。

资助

本研究得到了国家自然科学基金(编号:32400033)对陈月的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢重庆医科大学儿童医院的郭世鹏博士、中国科学院植物生理与生态研究所的徐周庚博士以及中国科学技术大学国家微尺度物理科学实验室的郭建英博士在RNA-seq分析方面提供的帮助。本研究得到了国家自然科学基金(编号:32400033)对陈月的支持。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有