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在乳腺癌的研究领域中，三阴性乳腺癌（TNBC）一直是最为棘手的难题，乳腺癌严重威胁着全球女性的健康，而TNBC因其特殊的生物学特性，治疗难度极大。
蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）在多种癌症中高表达，且在TNBC进展中起着关键作用，但现有的PRMT5抑制剂存在诸多问题。PROTAC技术的出现为开发新型抗癌药物带来了希望，它能够利用泛素-蛋白酶体系统降解靶蛋白，具有活性高、安全性强、耐药性低和毒性小等优势，在癌症治疗领域展现出巨大的潜力。
01
研究亮点
精准靶向突破：成功利用PROTAC技术研发出针对PRMT5的新型降解剂YZ-836P，能够精准地靶向降解PRMT5蛋白，为TNBC治疗开辟了新的分子靶点途径。
显著抗癌效果：YZ-836P在体外实验中展现出强大的抑制TNBC细胞活力和DNA合成的能力，可诱导细胞周期停滞在G1期并显著促进细胞凋亡；在体内实验中，能有效抑制患者来源的类器官和异种移植肿瘤的生长，为TNBC治疗提供了极具潜力的药物候选。
独特作用机制：揭示了YZ-836P通过招募CRBN诱导PRMT5的泛素化和蛋白酶体降解，进而影响下游关键蛋白KLF5，阐明了其独特的抗癌作用机制，为深入理解TNBC发病机理和药物研发提供了重要理论依据。
标题：Targeting PRMT5 through PROTAC for the treatment of triple-negativebreast cancer.
译名：通过PROTAC靶向PRMT5治疗三阴性乳腺癌
期刊：Journal of experimental & clinical cancer research
影响因子：IF=11.4
发表时间：2024年11月30
通讯作者:陈益华、余之刚、李富兵；第一作者：郭亚迅、李宇展
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02
研究思路
研究团队首先基于PRMT5抑制剂GSK3326595和CRBN配体设计合成了一系列PROTAC化合物，并以TNBC细胞系HCC1806和HCC1937为模型进行筛选。随后，对筛选出的有效化合物YZ-836P进行了全面的体外细胞功能实验，包括细胞活力、细胞周期、凋亡等检测，以及体内肿瘤模型实验，同时深入探究其作用机制，如与PRMT5的相互作用、对下游通路的影响等。
03
主要内容
1.高效PRMT5降解剂YZ-836P的发现
研究人员合成了一系列靶向PRMT5的PROTAC化合物。经过对TNBC细胞系的严格筛选，发现YZ-836P效果显著。在HCC1806和HCC1937细胞中，48小时后YZ-836P能显著降低细胞活力，并呈剂量和时间依赖性地降低PRMT5及其下游关键蛋白KLF5的水平，其抑制活性明显强于已报道的PRMT5PROTAC降解剂（Fig1B-E）。通过Westernblot检测发现多种乳腺癌细胞系及永生化乳腺上皮细胞系中PRMT5和KLF5蛋白表达水平，为后续研究提供基础信息（Fig1A）。同时展示了YZ-836P和阴性对照YZ-850A的分子式及分子量（Fig1F）。
Fig1、YZ-836P 在 TNBC 中被鉴定为 PRMT5 PROTAC
2.YZ-836P抑制TNBC细胞生长和DNA合成
YZ-836P在HCC1806和HCC1937细胞中的半最大抑制浓度(IC50)分别为2.1μM和1.0μM。它能诱导细胞出现核碎裂、皱缩和分离等形态学变化（Fig2C），同时以浓度依赖的方式抑制细胞集落形成（Fig2D-F）和DNA合成（Fig2G-J），有力地证明了其对TNBC细胞生长的抑制作用，并通过图表统计分析了YZ-836P在不同细胞系中的IC50值（Fig2A-B）。
Fig2、YZ-836P 抑制 TNBC 的生长
3.YZ-836P诱导细胞周期停滞和凋亡
经YZ-836P处理48小时后，HCC1806和HCC1937细胞中G1期细胞比例增加，S期细胞减少（Fig3A-B），同时细胞周期相关蛋白CDK4、CDK6和CyclinD1表达下调，p21和p27表达上调（Fig3C）。此外，Annexin-V阳性细胞比例显著增加（Fig3D-E），cleavedPARP和Caspase3表达升高，抗凋亡蛋白XIAP和Mcl-1水平降低，表明YZ-836P可诱导细胞周期停滞和凋亡（Fig3F）。
Fig3、YZ-836P 诱导 TNBC 细胞周期停滞并促进细胞凋亡
4.YZ-836P通过PRMT5-KLF5通路抑制TNBC
构建稳定过表达PRMT5和KLF5的细胞系后发现，过表达PRMT5或KLF5均能显著减弱YZ-836P对TNBC细胞的细胞毒性作用。通过Westernblot验证了HCC1806和HCC1937细胞中PRMT5和KLF5的过表达情况（Fig4A、C、E、G），同时通过实验数据表明过表达对YZ-836P细胞毒性的影响（Fig4B、D、F、H），这表明YZ-836P对TNBC细胞的抑制作用至少部分是通过降解PRMT5进而影响KLF5实现的。
Fig4、YZ-836P 通过 PRMT5-KLF5 通路抑制 TNBC
5.YZ-836P与PRMT5相互作用并通过泛素-蛋白酶体系统降解它
细胞热迁移实验（CETSA）表明，在同一温度梯度下，与DMSO对照组相比，YZ-836P处理组中PRMT5蛋白的降解速率降低（Fig5A）。药物亲和响应靶点稳定性实验（DARTS）显示，加入等量蛋白酶后，YZ-836P处理组中PRMT5蛋白降解速率明显减慢（Fig5B）。
通过siRNA敲低CRBN后发现YZ-836P对TNBC细胞的细胞毒性作用显著受阻（FigS4A-D），且沙利度胺可逆转YZ-836P诱导的PRMT5降解（Fig5C），蛋白酶体抑制剂MG132也能阻断该降解过程（Fig5D）。此外，YZ-836P可显著增加HEK293T细胞中PRMT5的泛素化水平（Fig5E），这些结果证实YZ-836P通过招募CRBN诱导PRMT5的泛素化和蛋白酶体降解。
Fig5、YZ-836P 通过 CRBN 介导的泛素化和蛋白酶体降解与 PRMT5 相互作用并降解 PRMT5
6.YZ-836P抑制TNBC患者来源类器官和异种移植肿瘤生长
利用患者来源的类器官（PDOs）进行实验，发现YZ-836P处理后类器官结构完整性被破坏，细胞活力显著降低。展示了两个TNBC患者的病理数据（Fig6A），通过显微镜观察到YZ-836P处理前后PDOs形态变化（Fig6B），并利用ATP酶活性检测试剂盒测定细胞活力变化（Fig6C）。在体内异种移植肿瘤模型中，YZ-836P治疗组肿瘤体积和重量明显小于对照组（Fig6E-G），且对小鼠体重无显著影响（Fig6H），血清谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）和肌酐（Cr）水平也无明显变化（Fig6I-K），免疫组化分析显示cleavedCaspase3阳性细胞比例增加（Fig6L-M），表明YZ-836P在体内具有良好的抗肿瘤活性和安全性。
Fig6、YZ-836P 在体内抑制 TNBC 患者来源的类器官和异种移植肿瘤的生长
04
文章小结
本研究成功鉴定出YZ-836P是一种极具潜力的CRBN招募型PRMT5降解剂，在TNBC治疗中展现出强大的抗肿瘤活性和良好的安全性。通过对其作用机制的深入研究，为基于PROTAC技术靶向PRMT5及类似蛋白的癌症治疗提供了坚实的理论基础和实验证据，有望成为TNBC治疗的新突破，为广大患者带来新的希望。
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