文章题目

Auranofin repurposing for lung and pancreatic cancer: low CA12 expression as a marker of sensitivity in patient-derived organoids, with potentiated efficacy by AKT inhibition

第一作者：Christophe Deben

通讯作者：Filip Lardon 和Evelien Smits

通讯单位：安特卫普大学

杂志：Journal of experimental & clinical cancer research

影响因子：11.3/IF

DOI：10.1186/s13046-024-03012-z

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研究路线图

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研究结果

1  高通量药物筛选
本研究每两例类器官使用了10个384微孔板，以4×6药物协同矩阵（AF x DrugX）分配11种药物组合，定量测量了120小时内不同例类器官的生长速率。结果显示，不同类器官的基线生长率存在显著差异，因此采用基于生长率的指标来评估治疗效果，即标准化类器官生长率（NOGR），它考虑了基础类器官生长率以及活力。

 2  2 与肺类器官相比，AF对NSCLC和PDAC类器官具有选择性
 用4种浓度的金诺芬（500、909、1651、3000 nM AF）处理类器官120小时，观察到患者之间的反应存在很大差异，正常的肺类器官，特别是LU_46N和LU_51N，表现出强烈反应，细胞毒性需要较高浓度的金诺芬。表明需要采取联合策略来增强AF的疗效。

3  CA12低表达与AF敏感性相关
根据NOGR剂量-反应曲线的归一化面积（AOC），我们将9例类器官分为耐药、中等和敏感三类。基于这个分类，显示IGFL1高表达为耐药性生物标志物，将CA12低表达为敏感性生物标志物。在PDAC类器官PDAC_087上测试，该类器官IGFL2低表达和CA12高表达，对应于NOGR AOC值低于0.4295，将PDAC_087分类为中间响应者。
已知AF会抑制NF-κB信号传导，因此对CA12和NF-κB相关基因进行了相关性分析，发现与NKFB1、NFKB2和RELB亚基等呈强正相关，与NFKBID和NKRF 呈负相关，是NF-κB信号传导的负调节因子。
此外，与NF-κB信号传导相关的基因集在敏感类器官和耐药类器官中呈低富集，包括响应ROS/缺氧的NF-κB存活信号传导。因此，NF-κB信号传导受损的细胞对AF治疗更敏感。

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接着，还发现除了一种耐药细胞系外，所有细胞系都CA12高表达，分析进一步支持使用CA12作为这些细胞系中AF反应（敏感与耐药）的准确生物标志物（AUC：0.871，P=0.0112），在TPM削减时灵敏度为86%，特异性为 100% – 4.645。综上，基于类器官和2D细胞系对AF反应的综合分析，表明CA12低表达是预测AF治疗敏感性的潜在生物标志物。
为了检查CA12的临床意义，使用来自公开数据库的单细胞RNA-seq数据分析了其表达，重点关注23名患者样本的PDAC和44名患者样本的NSCLC，特别是在癌细胞群体中，与PDO中的观察结果一致，患者中CA12表达存在明显的异质性，这在个体患者细胞水平上也很明显。

  

4 肿瘤类器官转录组谱特征

除了观察单个生物标志物之外，还根据9个类器官系的AF NOGR AOC值最相关的基因来制作预测转录组特征。
热图显示了前25个负相关和前25个正相关基因以及簇的Hallmark基因集集合的相应功能注释。具有高p53通路活性、IL6_JAK_STAT3和PI3K_AKT_MTOR 信号传导的样本似乎对AF更具抵抗力，这与之前的发现一致。
接下来，从显著（P<0.01）正相关基因和负相关基因中得出两个预测特征，并对PDAC_08与敏感、中间和耐药类器官进行基因集富集分析。与耐药组相比PDAC_087正相关基因特征（PCGS）中的基因呈正富集（NES=2.791，P=0.003），负相关基因中的基因呈负富集（NES=-2.324，P=0.003）设置（NCGS）指示PDAC_087将响应AF。相反，与敏感组相比，PDAC_087在PCGS中的基因呈负富集（NES=-1.859，P=0.003），在NCGS中的基因呈正富集（NES=2.041，P=0.003），表明它具有中间响应。综上，这些结果成功证明了转录组谱特征在将类器官分类为适当的AF反应类别中的实用性。

  

5  与金诺芬药物协同作用

本研究的目的是评估AF与11种不同抗癌药物一起使用时的有效性。对AF 和每种抗癌药物的综合作用进行广泛评估，结果表明AF成为唯一一种对癌细胞比健康肺细胞具有选择性的化合物。与AKT抑制剂MK2206组合时观察到最明显的协同和细胞毒性作用，如高组合敏感性评分（CSS）所示，这种效应在AF中间反应组中尤为显著，而在健康类器官中不存在，在高度敏感的类器官中，仍然获得了加性效应，导致类器官在低浓度的MK2206和AF（909 nM）下的高细胞死亡率。
研究MAPK/ERK通路，发现Trametinib（MEK1/2）和ASTX029（ERK1/2）没有选择性靶向癌细胞，这表明MAPK/ERK通路可能对正常上皮细胞的存活至关重要，至少在类器官中是如此。值得注意的是，这种协同作用主要是细胞抑制作用，在纳摩尔范围内无法诱导癌细胞死亡。

  

 

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结论

本研究探讨抗风湿药物金诺芬（AF）治疗非小细胞肺癌（NSCLC）腺癌和胰腺导管腺癌（PDAC）的潜在机会。研究重点是评估金诺芬对癌细胞的选择性细胞毒性，采用综合药物筛选的方法，联合11种抗癌药物在PDAC和非小细胞肺癌患者类器官（n=7）和肺类器官（n=2）进行联合应用。通过RNA组学研究，确定了金诺芬敏感性的潜在生物标志物CA12，并试验了各种药物组合，优化了金诺芬的治疗效果，并发现了与MK2206和其他治疗药物联合使用时，金诺芬疗效增强，为个性化癌症治疗提供了一条有希望的途径。

Deben C, Boullosa LF, Fortes FR, et al. Auranofin repurposing for lung and pancreatic cancer: low CA12 expression as a marker of sensitivity in patient-derived organoids, with potentiated efficacy by AKT inhibition. J Exp Clin Cancer Res. 2024;43(1):88. Published 2024 Mar 22. doi:10.1186/s13046-024-03012-z