2024年11月4日，北京大学深圳研究生院黄昊教授团队在期刊《Cell Reports》上发表了题为“USP7去泛素化KRAS并促进非小细胞肺癌（NSCLC）[1]”的研究论文。研究结果表明，USP7是调节RAS蛋白稳定性的关键去泛素化酶，并在细胞水平和小鼠模型中评估了USP7抑制剂治疗KRAS耐药NSCLC的疗效，证明了靶向USP7是克服NSCLC中KRAS抑制剂耐药的一种有前途的策略。
【肿瘤资讯】特邀本研究通讯作者黄昊教授进行深入点评，特此整理，以飨读者。
2016年加入北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院。加拿大卡尔加里大学博士，加拿大多伦多西奈山医院博士后，曾经在英国Astex制药公司担任高级研究员永久职位，利用PyramidTM平台从事基于片段的抗肿瘤药物开发。在药物化学生物学和结构生物学等领域以第一作者或通讯作者发表多篇高水平研究论文，包括Nat. Chem. Biol. (2014), Mol. Cell (2014), J. Am. Chem. Soc. (2012), PNAS (2020)，Nat. Commun (2021), Sci. Signal ( x 2, 2023)，Angew Chem（2023），Cell Rep（2024）等研究论文。先后获得加拿大CIHR博士后基金、国家高层次青年人才，拜耳-北京大学研究员等奖励。
研究兴趣在于开发化学小分子抗肿瘤、抗病毒药物，研究对象主要是泛素化体系和激酶家族中的重要靶标蛋白，比如去泛素化酶（DUB）和假性激酶RNase L。实验室利用基于结构的药物设计和基于片段的药物开发方法，开发具有高特异性、高亲和力的靶向性先导化合物。实验室同时进行泛素蛋白酶体系统和激酶家族领域内的信号传导肿瘤细胞生物学研究，希望解析重要蛋白对癌症发生发展的调控作用，并且发现新的抗癌药物开发靶点。
USP7与KRAS相互作用的发现及其去泛素化功能的验证
研究者首先利用免疫沉淀结合质谱（IP-MS）分析携带KRAS-G12C突变NSCLC细胞，发现USP7是与KRAS结合的去泛素化酶之一，使用共免疫沉淀（coIP）和Western Blot确认了USP7和KRAS之间的直接结合。并通过细胞实验和体外NMR、等温滴定量热法（ITC）等表征技术揭示了USP7与KRAS之间的互作模式，并利用AlphaFold 2和分子动力学实验提供相互作用结构模型。
体外去泛素化实验证实，USP7的TRAF-CD结构域能够以浓度依赖性的方式去泛素化KRAS，因此确认USP7是KRAS的真正去泛素化酶（图1），并且USP7可以与所有RAS蛋白亚型相互作用并使其去泛素化。此外，该团队证实了USP7可以直接调控KRAS的第147赖氨酸位点上的K48链多聚泛素化。
USP7和KRAS在NSCLC患者中的过表达及其相关性
通过免疫组化（IHC）染色分析NSCLC患者组织，发现USP7和KRAS在NSCLC组织中的高表达率分别为46%和76%，并在肺癌组织中呈现显著正相关。患者生存分析显示，高表达USP7或KRAS的患者生存率显著低于低表达水平的患者。在KRAS敲除的A549细胞中重新引入野生型（WT）KRAS或KRAS-K147R，发现USP7能够增强WT A549细胞和KRAS敲除A549细胞的增殖，尤其在WT KRAS A549细胞中效果更明显。因此，USP7-KRAS轴可能在肺癌的发展和进展中扮演关键角色，针对这一轴的治疗策略可能成为NSCLC的新疗法。
NSCLC中USP7抑制剂和KRAS G12C抑制剂联用具有协同抗肿瘤作用
为了深入研究靶向USP7在KRAS突变的NSCLC治疗中的作用，研究者建立了KRAS G12C表达的NSCLC细胞系的AMG510耐药株（AMGR）。USP7抑制剂HBX41,108或GNE-6776单独或与AMG510联用都能更有效地抑制AMGR细胞的增殖。在小鼠模型中，AMG510和GNE-6776单独使用均能抑制肿瘤生长，而联合使用效果更明显，且治疗过程中小鼠体重仅轻微下降（图2）。研究结果表明，USP7抑制剂单独或与AMG510联合使用，可能是抑制NSCLC细胞增殖和克服AMG510耐药的有效治疗策略，尤其对KRAS-G12C突变的NSCLC。
结论及展望
该研究揭示了USP7通过去泛素化来调节RAS家族蛋白的稳定性，从而激活RAS下游信号通路并促进癌症的发生和进展（图3）。鉴于USP7能够无差别地去泛素化所有RAS蛋白家族成员，USP7抑制剂可能为携带KRAS、HRAS或NRAS致癌突变的癌症提供治疗益处。因此，KRAS抑制剂与USP7抑制剂的联合使用为治疗KRAS抑制剂耐药的癌症（包括但不限于NSCLC）提供了新的策略。该研究结果对于癌症病理学研究和开发有效治疗干预措施具有重要意义。
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1. Huang B, Cao D, Yuan X, Xiong Y, Chen B, Wang Y, Niu X, Tian R, Huang H. USP7 deubiquitinates KRAS and promotes non-small cell lung cancer. Cell Rep. 2024 Nov 4;43(11):114917. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114917. Epub ahead of print. PMID: 39499616.
排版编辑：肿瘤资讯-明小丽
