肿瘤抑制蛋白p53由TP53 基因编码，在维持基因组完整性方面至关重要，其失活是癌细胞逃避凋亡的常见策略。TP53突变在实体瘤中较为常见，但在急性淋巴细胞白血病ALL中相对罕见，尤其是儿童 ALL。由于p53蛋白缺乏明显的小分子药物结合口袋，直接靶向p53的药物研发面临诸多挑战，因此，靶向p53结合蛋白成为替代途径。E3泛素连接酶MDM2对p53进行负向调控——MDM2催化p53蛋白进行泛素化修饰，使p53被蛋白酶体识别并降解。既往研究表明，MDM2拮抗剂idasanutlin能够阻断该降解过程，使得p53蛋白在肿瘤细胞中重新累积并发挥其抗肿瘤功能，然而该类药物的治疗效果有限，因此需要通过药物联合应用等方式进一步提高携带TP53突变患者的临床疗效。近日，Julie A. E. Irving团队于 Leukemia 发表题为 Combination p53 activation and BCL-xL/BCL-2 inhibition as a therapeutic strategy in high-risk and relapsed acute lymphoblastic leukemia的论文，通过高通量筛选，选择BCL-xL/BCL-2抑制剂 navitoclax与MDM2拮抗剂idasanutlin联合应用，该组合通过增强MCL-1结合的凋亡增敏剂NOXA的表达发挥协同抗白血病作用，有望为高危和复发ALL患者提供新的治疗选择。![]()
首先，作者利用携带野生型和单/双等位基因TP53缺失的同基因复发NALM6细胞系模型，确定MDM2抑制剂idasanutlin可以激活p53并以p53依赖的方式诱导细胞凋亡。同时，作者在患者来源B-ALL、T-ALL细胞中进行验证并得到结论：idasanutlin在远低于临床使用的药物浓度水平下能够激活p53，诱导细胞周期阻滞和凋亡，且对携带野生型TP53的各类ALL亚型（如KMT2A重排、Ph+等）均具有抗白血病潜力。图1 Idasanutlin激活p53后，在TP53野生型高危以及复发ALL样本中展现出强大的靶向细胞毒活性接下来，为了找到能够增强idasanutlin活性的药物，作者使用TP53野生型NALM6细胞对1971种FDA已批准或正在进行临床试验的药物进行高通量筛选，根据药物协同作用排序和安全性排序，作者选择了10种候选药物进行进一步的验证。使用Bliss协同指标对药物组合活性进行量化，所有候选药物与idasanutlin组合至少达到相加效果。此外，在同基因p53野生型和p53缺失的NALM6细胞中对每种候选药物进行反向筛选，验证每种药物组合的p53依赖性活性。筛选分析后选择协同作用最为显著的BCL-xL/BCL-2抑制剂navitoclax进行后续验证。![]()
图2 高通量药物筛选找出与idasanutlin具有协同作用的潜在药物为了更好地理解idasanutlin-navitoclax组合在细胞凋亡中的作用，作者研究了该药物组合对细胞周期和凋亡的时间依赖性影响。实验表明，idasanutlin-navitoclax组合优先诱导细胞凋亡而非细胞周期阻滞，作者检测了凋亡相关蛋白的表达，发现抗凋亡蛋白MCL-1增加，其结合蛋白、p53转录调控靶蛋白NOXA的表达也显著上调。采用siRNA敲低NOXA能够显著降低药物联用所导致的细胞凋亡。以上研究表明，idasanutlin-navitoclax通过NOXA优先诱导细胞死亡而非细胞周期阻滞。![]()
图3 idasanutlin-navitoclax通过NOXA优先诱导细胞死亡而非细胞周期阻滞为了评估idasanutlin-navitoclax联合治疗的体内疗效，作者采用两种高危和复发ALL患者来源异种移植PDX模型。idasanutlin和navitoclax单一疗法均能在一定程度上降低白血病负荷，但联合治疗组的疗效更为显著，外周血白血病细胞计数明显低于单一治疗组，且生存期显著延长。![]()
图4 idasanutlin和navitoclax联用可协同抑制高危复发ALL异种移植模型的体内生长综上所述，本研究中，作者通过对大量化合物的筛选，确定了navitoclax是与idasanutlin协同作用最强的候选药物之一。在高危、复发的ALL体内外验证中，idasanutlin-navitoclax通过上调促凋亡蛋白NOXA诱导细胞死亡，联合用药的疗效优于单一疗法，能显著降低白血病负荷并延长生存期联合治疗。该研究结果表明，促p53激活药物与BCL-xL/BCL-2抑制剂联合是一种极具潜力的治疗策略，为高风险和复发ALL患者提供了新的治疗思路和潜在的治疗选择，值得在未来的临床研究中进一步探索。撰文
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Due to the rarity of TP53 mutations in acute lymphoblastic leukemia (ALL), p53 re-activation by antagonism of the p53-MDM2 interaction represents a potential therapeutic strategy for the majority of ALL. Here, we demonstrate the potent antileukemic activity of the MDM2 antagonist idasanutlin in high-risk and relapsed ex vivo coculture models of TP53 wildtype ALL (n = 40). Insufficient clinical responses to monotherapy MDM2 inhibitors in other cancers prompted us to explore optimal drugs for combination therapy. Utilizing high-throughput combination screening of 1971 FDA-approved and clinically advanced compounds, we identified BCL-xL/BCL-2 inhibitor navitoclax as the most promising idasanutlin combination partner. The idasanutlin-navitoclax combination was synergistically lethal to prognostically-poor, primary-derived and primary patient blasts in ex vivo coculture, and reduced leukemia burden in two very high-risk ALL xenograft models at drug concentrations safely attained in patients; in fact, the navitoclax plasma concentrations were equivalent to those attained in contemporary "low-dose" navitoclax clinical trials. We demonstrate a preferential engagement of cell death over G1 cell cycle arrest, mechanistically implicating MCL-1-binding pro-apoptotic sensitizer NOXA. The proposed combination of two clinical-stage compounds independently under clinical evaluation for ALL is of high clinical relevance and warrants consideration for the treatment of patients with high-risk and relapsed ALL.
DOI: 10.1038/s41375-024-02241-7
