DCAF5

撰文丨nagashi编辑丨王多鱼排版丨水成文在微观尺度下，人体就像是一个复杂的、由不同细胞组成的社会。这一微观化的细胞社会极具多样性，如果把体细胞比作普通人，红细胞比作运输工人，免疫细胞比作警察，那么癌细胞就可以视作细胞社会里的“罪犯”。这些细胞罪犯四处流窜（肿瘤扩散），抢夺钱财（抢占生存资源），到处搞破坏（破坏机体正常功能），处理方式往往是免疫细胞发现并杀死它们。众所周知，人体所有细胞都来源于同一个受精卵，癌细胞也是由正常细胞恶化而来。如果我们能“逆转时光”，将这些癌细胞的“时钟”拨回到癌变之前，是否就能让它们改过自新，重新做细胞？近日，美国圣裘德儿童研究医院和Dana-Farber癌症研究所的研究人员在 Nature 期刊发表了题为：Targeting DCAF5 suppresses SMARCB1-mutant cancer by stabilizing SWI/SNF 的研究论文。该研究开发了一种逆转癌细胞时钟的全新疗法，将恶性癌细胞恢复到正常状态，并在一种侵袭性癌症——横纹肌样瘤中取得成功。该研究表明，DCAF5对于SMARCB1突变型癌症的生存至关重要，靶向DCAF5可以使横纹肌样瘤组织恢复到癌变前，逆转癌细胞的身份。事实上，想要直接击毙癌变的“细胞罪犯”并不是一件简单的事情。在许多癌症中，没有可成药的治疗靶点，这类癌症通常因缺失某种肿瘤抑制因子引起，相比蛋白质获得性驱动癌症更难以治疗。因此，急需找到一种干预和治疗肿瘤抑制因子缺失性癌症的全新疗法。在这项新研究中，研究团队注意到了SMARCB1突变型癌症，这是一类由SWI/SNF染色质重塑复合物亚基失活驱动的高致命性恶性肿瘤，例如横纹肌样瘤。为了深入探究SMARCB1突变的后果及其治疗靶点，研究团队将14个SMARCB1突变细胞系纳入了近全基因组CRISPR筛选。这项研究也是癌症依赖图谱项目（DepMap）的一部分，该项目利用数百种癌细胞系系统地识别遗传依赖性、小分子敏感性和预测挖掘其生物标志物。SMARCB1突变型癌症对DCAF5具有特异性依赖通过分析CRISPR筛选数据，研究团队发现CUL4-DDB1 E3泛素蛋白连接酶复合物的底物受体DCAF5在SMARCB1缺失的横纹肌样瘤细胞系中具有独特依赖性。相比之下，在其他非SMARCB1缺失的SWI/SNF突变型癌症中未观察到DCAF5依赖性生存。研究团队进一步发现，DCAF5的敲低导致了对SMARCB1缺失的横纹肌样瘤细胞的强选择，但对其他细胞系没有效果。DCAF5敲低的横纹肌样瘤细胞系通常在几天后开始重新生长，并且随着时间推移DCAF5的敲低效果将逐渐消失。此外，研究团队无法使用CRISPR基因编辑系统在横纹肌样瘤细胞系中敲除DCAF5，但能够用对照的MCF7细胞系做到这一点。为了证实SMARCB1缺失细胞系对DCAF5的依赖性，研究团队使用CRISPR-Cas9生成SMARCB1敲除的HEK293T细胞系，然后进行回补实验诱导其重新表达SMARCB1。结果表明，DCAF5的敲低对表达SMARCB1的HEK293T细胞系没有影响，但会损害SMARCB1缺失的HEK293T细胞系的增殖。这些数据表明，在SMARCB1缺失的情况下，DCAF5对细胞存活至关重要。在SMARCB1缺失的情况下，DCAF5对细胞存活至关重要进一步研究表明，DCAF5对SWI/SNF复合物具有质量控制功能，并在没有SMARCB1的情况下促进不完全组装的SWI/SNF复合物的降解。当DCAF5被敲低后，SMARCB1缺失细胞系的SWI/SNF复合物重新积累并结合靶位点，将SWI/SNF介导的基因表达恢复到足以逆转癌症状态的水平。抑制DCAF5可以恢复SMARCB1缺失细胞中的SWI/SNF功能简而言之，在横纹肌样瘤等SMARCB1突变型癌症中，对DCAF5进行了基因敲除或化学降解，可以将这类癌细胞恢复到非癌变状态——仿佛将癌细胞时间倒流到癌变之前，令其改过自新，重新再造。此外，这一效应即使在小鼠模型中也持续存在。论文通讯作者 Charles W. M. Roberts 博士表示，这项研究展示了一个优雅的原理证明——没有制造直接杀死横纹肌样瘤的毒性事件，而是通过使细胞恢复正常来逆转癌症状态。这种全新的癌症治疗方式将是变革性的，这一范式也可以应用于其他肿瘤抑制因子缺失引起的癌症。DCAF5是一个在体内易于成药的靶点从治疗的角度来看，这一发现十分具有吸引力，此前DCAF蛋白家族已被证明可以成药。在安全性方面，敲除DCAF5对小鼠没有明显健康影响，但对于SMARCB1缺失突变的癌细胞却有治疗奇效。因此，靶向DCAF5将避免放射或化疗的脱靶毒性，可作为一种十分有前景的癌症治疗新靶点。不仅如此，这一发现还将拓宽广泛的、肿瘤抑制因子缺失性癌症的治疗思路，让研究人员开始思考通过逆转癌细胞的时钟来恢复健康，而不仅仅只是杀死它们。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07250-1声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

*仅供医学专业人士阅读参考大家肯定都注意到了。无论是大家耳熟能详的TKIs（酪氨酸激酶抑制剂），还是炙手可热的ICIs（免疫检查点抑制剂），它们都是通过抑制过度活跃的促癌蛋白/通路的活性，达到抗癌的目的。如果抑癌基因发生突变，导致抑癌蛋白失去抗癌功能，我们想要恢复它们的功能就难了。就拿目前研究最多、几乎家喻户晓的抑癌蛋白p53来说，虽然大约50%的癌症患者体内存在编码基因的突变，但是目前临床上没有针对性的治疗药物。如果传统的“多啥灭啥，缺啥补啥”思路走不通，那么或许就该换个思路了。近日，由圣裘德儿童研究医院Charles W. M. Roberts和丹娜-法伯癌症研究院Eric S. Fischer领衔的研究团队[1]，在顶级期刊《自然》上发表了一项重磅研究成果。他们在一种罕见癌症——横纹肌样瘤中发现，导致癌症发生的抑癌蛋白发生失活变异之后，如果再让一个关键的蛋白失活，竟然可以恢复癌细胞的分化，逆转癌细胞表型，让癌细胞恢复到正常状态。研究人员认为，他们的这一发现表明，让癌细胞恢复到正常状态，而不是杀死癌细胞，或许也是一种可行的抗癌疗法。论文首页截图作为一名儿科肿瘤学家，Roberts研究的横纹肌样瘤就是研究抑癌蛋白失活癌症的最佳对象。因为抑癌蛋白SMARCB1缺失，是横纹肌样瘤唯一确定的驱动因素。如果能以横纹肌样瘤为突破口，找到抑癌蛋白缺失癌症的弱点，或许就能给所有抑癌蛋白缺失驱动的癌症，打造一个寻找潜在治疗药物的范式。Roberts的研究思路倒是很好理解：既然横纹肌样瘤的抑癌蛋白SMARCB1缺失了，那就看看再缺失哪个蛋白会导致癌细胞崩溃。大家肯定已经发现了，这就是我们熟知的合成致死原理。于是，借助于CRISPR-Cas9基因编辑技术，Roberts团队开始了全基因组级别的筛选，结果还真找到了，这个关键蛋白就是DCAF5。通过反复验证之后，他们发现，在SMARCB1蛋白缺失的情况下，DCAF5成为癌细胞存活的必要条件。DCAF5基因现身那这个DCAF5蛋白又是什么来头呢？实际上，围绕DCAF5蛋白的研究已经有很多了。它可以与一种E3泛素化酶复合物的关键组分相互作用，从而促进蛋白酶体引导的蛋白质降解。简单来说，DCAF5是调节蛋白降解的。既然在SMARCB1蛋白缺失的情况下，DCAF5的缺失会导致癌细胞的消亡，那DCAF5的存在肯定帮助癌细胞消除了一些对癌细胞不利的蛋白。Roberts团队将目光投在了SWI/SNF复合物（一种染色质重塑复合物，负责调控基因表达）上。实际上，SMARCB1就是SWI/SNF复合物的重要组成部分，SMARCB1的缺失会导致SWI/SNF复合物发生不完全组装。他们推测，在SMARCB1缺失的情况下，DCAF5会促进不完整的SWI/SNF复合物降解；而在DCAF5缺失的情况下，不完整的SWI/SNF复合物会积累，这可能会干扰关键基因的转录，进而对癌细胞产生毒性。DCAF5与E3连接酶复合物结合为了验证上述猜想，Roberts团队通过检测DCAF5缺失的情况下，SWI/SNF复合物亚基及缺失SMARCB1的不完整SWI/SNF复合物水平，证实DCAF5的缺失确实会导致缺失SMARCB1的不完整SWI/SNF复合物水平缺失升高，而DCAF5的存在有相反的作用。不难看出，在SMARCB1失活的情况下，DCAF5确实在调节不完整SWI/SNF复合物的水平。而且后续的实验还证实，DCAF5是直接促进了SWI/SNF亚基的泛素化和降解。接下来的问题是，SMARCB1失活后，不完整的SWI/SNF复合物为啥对癌细胞有害呢？既然SWI/SNF复合物是调控基因表达的，那就得从基因表达的变化入手解决上述问题。Roberts团队发现，虽然没有SMARCB1的SWI/SNF复合物不完整了，但是它仍能在一定程度上调控基因的表达；而DCAF5的存在让SWI/SNF复合物彻底丧失了调节基因表达的功能，于是癌症就发生。有意思的是，Roberts和他的同事发现，DCAF5缺失介导的抗癌活性，实际上是在一定程度上恢复了SWI/SNF复合物的功能，通过调节癌细胞的转录组，打通癌细胞的分化通路，最终将癌细胞逆转为正常状态。机制示意图很显然，一种针对抑癌蛋白失活驱动癌症的新治疗思路诞生了。不过，还有一个重要的问题需要解决：抑制体内一个正常蛋白的活性，有毒副作用吗？Roberts团队构建了胚系Dcaf5基因缺失小鼠，至少在12周龄内与同窝对照小鼠没有区别。初步看来，在SMARCB1失活的癌症中，抑制DCAF5的活性可能是可行的。总的来说，Roberts团队认为，他们发现了一种全新的合成致“死”机制，这种抗癌思路不杀死靶细胞，而是通过恢复癌细胞的转录组状态，将癌细胞正常化。无论如何，希望这项研究成果能为抑癌基因失活驱动的癌症的治疗，打开一扇窗。参考文献：[1].Radko-Juettner S, Yue H, Myers JA, et al. Targeting DCAF5 suppresses SMARCB1-mutant cancer by stabilizing SWI/SNF. Nature. 2024. doi:10.1038/s41586-024-07250-1本文作者丨BioTalker

▎药明康德内容团队编辑编者按：近三年，FDA批准的新药里具有创新机制的药物占比均超过一半。创新药物的起点往往都是相关靶点的发现和验证。这也意味着医药行业的不断创新仰赖于不断发掘新靶点以及不断探索新的生物学机理。正如多位嘉宾在药明康德BOLD系列论坛中指出的那样，很多“容易的靶点”已经转化为了创新疗法，如今的新药发现公司需要探索更为复杂、更难治疗的疾病，而这个过程依赖于对于靶点及其生物学的深度认知，也需要前沿科技的更多进步。近日，药明康德内容团队盘点了2024年3月发布于国际知名科研期刊中的潜力靶点，以供各位医药界的朋友们参考。这些潜力靶点涵盖癌症、免疫、代谢类疾病、中枢神经系统疾病、心血管、传染病、罕见病等多个方向，有的是靶向不可成药的抑癌基因突变，有的是新发现的抑制胆固醇合成的激素，有的为溶酶体贮积症提供潜在的常规治疗方案，都具有潜在转化价值。在这篇文章中，我们优选6个值得关注的靶点做详细报道。欲获取完整靶点列表，您可以扫描下方二维码，获取《2024年3月潜在可转化创新靶点》分析报告。靶点：DCAF5应用：靶向SMARCB1突变型癌症期刊 / PMID：《自然》 / 38538798与原癌基因突变相比，抑癌基因的失活突变在癌症中更常见。但是，由于这类突变导致原本具有抑制肿瘤作用的蛋白质缺失，因而难以成为靶向治疗的对象。SMARCB1突变型癌症就是如此，这类高度致命的恶性肿瘤由SWI/SNF（也称为BAF）染色质重塑复合物的一个亚基失活所驱动。本论文的作者深入研究了SMARCB1突变的后果，发现DCAF5基因对SMARCB1突变型癌症的生存至关重要。DCAF5蛋白对SWI/SNF复合物起着质量监控作用，缺乏SMARCB1的情况下会促进未完全组装的SWI/SNF复合物的降解。而DCAF5蛋白缺失时，缺乏SMARCB1的SWI/SNF复合物可以重新积累，还能结合到靶向的基因位点，并且恢复SWI/SNF介导的基因表达到足以逆转癌症状态的水平。这意味着SMARCB1突变型癌症中，癌症形成不是由于SMARCB1功能的丧失，而是由于DCAF5介导的SWI/SNF复合物的降解。这些数据表明，靶向DCAF5可以有效地逆转SMARCB1缺失导致的癌变，有望为这类目前没有靶向药物的癌症带来全新机理的靶向药。靶点：Cholesin应用：抑制胆固醇合成的一种新激素期刊 / PMID：《细胞》/ 38503280胆固醇的肠道吸收和肝脏合成之间的相互协调对于维持胆固醇稳态至关重要，然而科学家对这些过程的调控机制仍然知之甚少。在这篇论文里，作者识别了一种新激素cholesin，它能够抑制肝脏中的胆固醇合成，从而降低循环系统中的胆固醇水平。Cholesin由一个过去未知功能的基因编码（人类中为C7orf50；小鼠中为3110082I17Rik）。胆固醇被吸收时，肠道会分泌cholesin，后者可以结合到GPR146上，通过抑制PKA信号传导从而抑制SREBP2控制的肝脏胆固醇合成。该研究显示cholesin-GPR146通路介导了肠道胆固醇吸收时对肝脏胆固醇合成的抑制作用。而这种新发现的激素cholesin，也有望转化为对抗高胆固醇血症和动脉粥样硬化的新治疗方法。靶点：Adropin应用：组织纤维化的新治疗靶点期刊 / PMID：Science Translational Medicine / 38536934系统性硬化症通常表现为皮肤纤维化，目前尚无治愈方法。在这项研究中，研究人员确定了肽激素adropin是成纤维细胞活化的抑制剂，其活性在系统性硬化症患者中经常失调。研究人员发现使用具有生物活性的adropin 34-76号位氨基酸肽片段可以恢复adropin信号转导，进而抑制TGFβ诱导的人体皮肤成纤维细胞活化和纤维组织重塑。这在原代人体真皮成纤维细胞、三维全厚度皮肤模型、博来霉素诱导的肺纤维化和硬皮病性慢性移植物抗宿主病的小鼠模型以及精准切割人体皮肤片中均得到验证。这些发现意味着adropin可能是包括系统性硬化症在内的组织纤维化疾病的潜在治疗靶点。靶点：APOBEC3C/APOBEC3D应用：改善胰腺癌化疗药物疗效的靶点期刊 / PMID：Nature Cancer / 38448522吉西他滨是DNA复制的高效抑制剂，是胰腺导管腺癌（PDAC）在内的多种癌症的主要治疗药物。然而，大多数肿瘤对吉西他滨疗法仍然具有抵抗性。为了探究癌细胞对吉西他滨的反应，研究人员在PDAC细胞中进行了CRISPR-Cas9化学遗传筛选，发现敲除胞嘧啶脱氨酶APOBEC3C和APOBEC3D基因可以选择性降低细胞健康水平。在吉西他滨治疗后，APOBEC3C和APOBEC3D通过在细胞核中催化胞嘧啶脱氨来促进DNA复制应激抵抗和细胞存活，以确保PDAC细胞中DNA复制叉的重启和修复。进一步研究表明APOBEC3C或APOBEC3D与吉西他滨之间的化学遗传相互作用在非转化（nontransformed）细胞中不存在，但在不同的PDAC细胞系、PDAC器官样体和PDAC异种移植模型中均得到验证。因此，该研究揭示了APOBEC3C和APOBEC3D在DNA复制应激抵抗中起作用，也是改善PDAC吉西他滨治疗的可行靶点。靶点：Bhlhe40/41应用：阿尔茨海默病期刊 / PMID：Nature Communications / 38448474阿尔茨海默病的风险等位基因和风险基因可能通过影响巨噬细胞（包括小胶质细胞）对脑等含脂质高的组织损伤的转录和细胞反应，从而改变疾病的易感性。老化和退行性脑部以及其他患有脂质丰富组织疾病的巨噬细胞亚群中的单细胞/单核RNA测序（sc/nRNA-seq）研究也发现了类似的转录激活状态。在本研究中，作者将这些小胶质细胞和外周巨噬细胞的亚群合称为DLAMs，利用来自健康和患有疾病的人类和小鼠脂质丰富组织的sc/nRNA-seq数据，重建基因调控网络，确定了11个DLAM反应的跨物种候选转录调控因子。而在诱导多能干细胞（iPSC）衍生的小胶质细胞、THP-1巨噬细胞系以及小鼠小胶质细胞中，敲除或减少两种转录因子Bhlhe40/41，能导致DLAM细胞群中胆固醇清除和溶酶体处理相关的基因表达增加，增加胆固醇外流和储存，提升溶酶体质量和降解能力。这些发现为阿尔茨海默症和其他影响脂质丰富组织的疾病，提供了调节巨噬细胞/小胶质细胞功能的潜在药物靶点。靶点：SNX8应用：溶酶体贮积症的常规治疗靶点期刊 / PMID：Nature Communications / 38519472溶酶体贮积症（Lysosomal Storage Disorders，LSDs）由溶酶体相关基因突变引起，共同的表型包括溶酶体增大和缺陷的溶酶体贮积。尽管已经有基因治疗和酶替代治疗的探索，但目前还没有有效的LSD常规治疗方法。当功能性溶酶体池减少时会出现溶酶体再形成，该过程中溶酶体脂质和蛋白质会被循环利用以恢复溶酶体功能。该研究里，作者发现SNX8蛋白能促进溶酶体管状化，这一过程对溶酶体的重塑至关重要。SNX8的缺失会导致人类细胞出现LSD的特征性表型。SNX8的过表达能够逆转细胞中的LSD特征，而利用AAV将SNX8递送到大脑也可以逆转小鼠模型的LSD表型。研究人员还通过筛选自然化合物库发现了三种包含elemicin在内的小分子能增强SNX8与溶酶体的结合，并在人类细胞和小鼠中逆转LSD表型。这些发现为治疗溶酶体贮积症提供了潜在的解决方案。欲了解更多详情，请扫描下方二维码，您将获得我们整理的《2024年3月潜在可转化创新靶点》分析报告（限期免费下载）。参考资料：[1] Radko-Juettner, Sandi et al. “Targeting DCAF5 suppresses SMARCB1-mutant cancer by stabilizing SWI/SNF.” Nature, 10.1038/s41586-024-07250-1. 27 Mar. 2024, doi:10.1038/s41586-024-07250-1[2] Hu, Xiaoli et al. “A gut-derived hormone regulates cholesterol metabolism.” Cell vol. 187,7 (2024): 1685-1700.e18. doi:10.1016/j.cell.2024.02.024[3] Liang, Minrui et al. “Attenuation of fibroblast activation and fibrosis by adropin in systemic sclerosis.” Science translational medicine vol. 16,740 (2024): eadd6570. doi:10.1126/scitranslmed.add6570[4] Ubhi, Tajinder et al. “Cytidine deaminases APOBEC3C and APOBEC3D promote DNA replication stress resistance in pancreatic cancer cells.” Nature cancer, 10.1038/s43018-024-00742-z. 6 Mar. 2024, doi:10.1038/s43018-024-00742-z[5] Podleśny-Drabiniok, Anna et al. “BHLHE40/41 regulate microglia and peripheral macrophage responses associated with Alzheimer's disease and other disorders of lipid-rich tissues.” Nature communications vol. 15,1 2058. 6 Mar. 2024, doi:10.1038/s41467-024-46315-7[6] Li, Xinran et al. “SNX8 enables lysosome reformation and reverses lysosomal storage disorder.” Nature communications vol. 15,1 2553. 22 Mar. 2024, doi:10.1038/s41467-024-46705-x本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「医药观澜」微信公众号留言联系我们。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。