PARP抑制剂：抗癌突破不断，实体瘤克星

PARP全称为poly-ADP-ribose polymerase，即多聚ADP核糖聚合酶，参与了包括DNA修复、基因组稳定性等在内的一系列细胞过程。该蛋白家族由17个成员组成，它们都包含一个约230个氨基酸的共同催化结构域。家族中有四个成员（PARP1、2、5a和5b）可附着在其靶底物上催化聚ADP-核糖（PAR）链合成，其余成员被称为monoPARP，除PARP13外，仅能够转移一个单ADP-核糖（MAR）部分，而PARP13似乎缺乏ADP-核糖转移酶活性。

新晋成员，彰显实力

PARP7：助力肿瘤躲避免疫监测

MonoPARP蛋白家族在与癌症、炎性疾病和神经退行性疾病发展相关的多种应激反应中起作用，其成员PARP7被证明在肿瘤中过度活跃，且在癌细胞生存中起着关键作用。研究发现，许多癌细胞都依赖PARP7来实现内在的细胞存活，而PARP7则使癌细胞能够“躲藏”在免疫系统之外。抑制PARP7可有效抑制癌细胞的生长并恢复干扰素信号传导，有效释放癌症用于躲避免疫系统，抑制先天和适应性免疫机制的“刹车”。在几种癌症模型中，PARP7抑制剂表现出持久的肿瘤生长抑制作用、有效的抗增殖活性以及干扰素信号传导恢复作用。

RBN-2397：First-in-class的PARP7抑制剂

Ribon Therapeutics在今年召开的网络虚拟AACR会上发布了相关PARP7和PARP14抑制剂的最新动态，特别是PARP7抑制剂，作为首个新晋PARP抑制剂类药物，已经在开展临床I期试验（NCT04053673）。Ribon首先也是通过HTS发现苗头化合物，针对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)结合口袋关键区域的靶标相互作用进行了先导化合物的优化。

在腺苷口袋，利用与PARP7 Gly541的正相互作用，区别与其他PARP中的庞大残基的不利作用优化了选择性；同时去除芳环，以改善溶解度和微粒体稳定性，最终发现临床候选化合物RBN-2397。RBN-2397的临床前研究显示其达到了高活性和高选择性。RBN-2397对PARP7的IC50小于3nM，较其他家族成员的选择性大于50倍以上。

PARP7抑制作用“释放”了胞质核酸，重新激活有效的核酸传感并阻止肿瘤细胞增殖和诱导肿瘤消退。临床前研究测试了多个瘤种的125种衍生细胞系，在NCI-H1373 (人肺癌腺癌细胞)细胞的异种模型中，PARP7抑制剂RBN-2397每天口服一次在≥30mg/kg的剂量下，显示出强大的抗肿瘤增长作用，并且呈剂量依赖性增长；重要的是，在实现无肿瘤的小鼠中，再次给与感染，能够对CT26细胞持续抑制，证明PARP7抑制剂RBN-2397诱导了肿瘤特异性适应性免疫记忆。

进一步的机制研究发现，这种作用是PARP抑制在肿瘤中通过激活免疫细胞中的IFN-β信号传导，发展了免疫记忆作用从而增强免疫系统信号，实现免疫记忆。

老牌选手，不甘示弱

Lynparza（奥拉帕利）是基于DNA修复损伤机制（DNA damage response，DDR）在全球首个上市的PARP抑制剂，最早在2014年12月被FDA加速批准。当前全球共有4款PARP抑制剂上市，除奥拉帕利，还包括rucaparib（鲁卡帕尼）、niraparib （尼拉帕利）以及talazoparib（他拉唑帕尼）。最近，尼拉帕利和奥拉帕利先后获批mCRPC新适应症；此外，不久前，奥拉帕利联合bevacizumab获批作为一线维持疗法，治疗接受铂化疗后进入完全或部分缓解的卵巢癌患者；葛兰素史克的尼拉帕利也获得了一线维持资格，用于对铂类化疗后完全或部分缓解的晚期上皮性卵巢癌、输卵管癌或原发性腹膜癌成人患者。可以说老牌“选手”仍在不断发力，频获突破，继续彰显着PARP抑制剂的不俗潜力。

适应证上，PARP抑制剂已经获批和在研的疾病囊括了卵巢癌、胰腺癌、输卵管癌、去势抵抗前列腺癌、尿路上皮癌、小细胞肺癌、乳腺癌、腹膜癌等多个实体瘤。然而，获批的PARP抑制剂中，目前更多的是集中在BRCA突变瘤种中。不过，此前已经有报道称，DNA甲基转移酶(DNMT)抑制剂和RAD51抑制剂能够诱导类似BRCA突变状态，而近期发表在Cancer Research的一篇文章揭示，脯氨酰异构酶Pin1的失活同样能够使PARP抑制剂对BRCA1成熟（野生）的肿瘤实现抑制作用。

具体来说，在这项新研究中，研究人员首先确认了Pin1与BRCA1确实在丝氨酸1191（S1191A）存在相互作用，并且被CDK1磷酸化的Ser1191是允许Pin1与Pro1192异构化结合的磷酸化位点；其次，研究证明Pin1与BRCA1的Ser1191-Pro基序结合催化S1191/P1192脯氨酰异构化，防止BRCA1的Lysine1037泛素化以实现稳定BRCA1的作用，从而使其能够招募到DNA损伤修复灶。

研究者们认为，Pin1稳定BRCA1并促进其在DNA损伤修复灶中的功能增加了Pin1敲除可破坏BRCA1稳定性的可能。接下来的研究显示，通过shRNA抑制Pin1会降低电离辐射后的细胞存活率（下图A-C），在MCF10A细胞（BRCA1和P53成熟型）中，Pin1抑制使5Gy IR下的集落形成减少了35％（图A），而在MCF-7（BRCA1和P53成熟型）乳腺癌细胞中，Pin1缺失使集落形成减少了约55％（图B），在T47D细胞（BRCA1+/P53-）中，Pin1缺失后辐射形成的集落减少了约74％（图C）。另一方面，在SUM149细胞中，BRCA1突变体（2288delT）Pin1敲低并没有进一步降低集落形成效率，表明Pin1的缺失对于BRCA1突变型未起到增效作用。

研究进一步分析了Pin1缺失对野生型BRCA1乳腺癌细胞MDA-MB 231（三阴性）以及MCF-7和T47D（ER+）对PARP抑制剂敏感性的影响。结果发现，在Pin1缺失后用奥拉帕利处理的情况下，具有野生型BRCA1的乳腺癌细胞，无论是三阴性还是ER阳性，都显示出集落形成的急剧减少（图D-F），而BRCA1突变的SUM149则不受Pin1缺失影响。这些结果表明，在野生型BRCA1癌细胞中，PARP抑制与Pin1的缺失可以协同致死。

同样，细胞活力分析表明，通过Pin1敲低或奥拉帕利单药治疗可适度延迟MDA-MB 231和MCF-7细胞的生长，而在Pin1敲低的细胞中用奥拉帕利治疗导致细胞增殖几乎完全被阻滞（图G，H）。此外，当在shPin1 MDA-MB 231和MCF-7细胞中添加外源Pin1时，只有野生型，而不是无催化活性的Pin1突变体（S67E），能够挽救Pin1 RNAi与奥拉帕利的协同抑制作用（图 G和H）。

为了确认Pin1缺失在体内对PARP抑制剂的影响，使用nu/nu小鼠建立了表达对照或Pin1 shRNA的MDA-MB 231细胞异种移植，其中添加/不添加外源WT Pin1或突变体Pin1（S67E）。接种肿瘤细胞后2周，对小鼠进行对照或奥拉帕利治疗5周，Pin1敲低或奥拉帕利单药治疗可适度延迟异种移植物的生长，但是，当Pin1敲低与奥拉帕利结合使用时，肿瘤的生长被大大延迟了（图I，J）。当将外源WT Pin1加回到shPin1细胞中时，奥拉帕利治疗仅适度延迟了肿瘤的生长，而突变体Pin1（S67E）没有这种作用（图I，J）。Pin1缺失的异种移植物的平均肿瘤体积比sh control肿瘤小约30％（P <0.01）。当pin1缺失与奥拉帕利联合使用时，平均肿瘤体积和重量显著降低（图i-k）。删除pin1和奥拉帕利的组合可有效降低肿瘤细胞的增殖，并增加肿瘤细胞的凋亡。<>

据报道，所有的反式维甲酸（ATRA）都是Pin1抑制剂，导致Pin1降解，因此研究人员期望用ATRA进行治疗可产生与遗传Pin1缺失相似的效果。结果显示，无论是ATRA还是奥拉帕利，都可以延迟细胞生长，而ATRA和奥拉帕利的组合可以协同抑制细胞生长，这种效果不仅出现在MDA-MB 231和MCF-7细胞中，而且在BRCA1/2-WT胰腺癌细胞PANC-1和前列腺癌细胞VCaP中也是如此。这些体外数据表明，ATRA通过Pin1降解充当HR破坏剂，因此可能使BRCA1-WT肿瘤在体内对PARP抑制敏感。

为了验证这一假设，研究人员用单一药物ATRA、奥拉帕利或它们的组合治疗了携带MDAMB 231异种移植物的小鼠5周，发现ATRA和奥拉帕利的组合显著延迟了肿瘤的生长。通过ATRA抑制Pin1在使BRCA1-WT异种移植物对奥拉帕利治疗敏感方面显示出与shRNA Pin1类似的作用；当ATAR与sh Pin1和奥拉帕利联合使用时，对肿瘤的抑制作用与sh Pin1和奥拉帕利联合使用一样强。这些结果加强了ATRA的作用是通过Pin1介导的。

研究在不包含BRCA1/2突变或HR DNA修复途径中核心基因改变的三阴性乳腺癌PDX中进一步测试了ATRA与奥拉帕利组合的治疗效果。结果显示，ATRA和奥拉帕利的组合显著阻止了肿瘤的生长（下图D-F），而单药治疗只能减缓这些肿瘤的生长。正如预期，ATRA导致Pin1和BRCA1的水平降低（下图G，H），ATRA和奥拉帕利的组合有效降低了肿瘤生长的增殖速率，并提高了凋亡率（图G，I，J）。另一方面，每组小鼠的体重没有显著差异，表明该组合没有明显的全身毒性。

总结来说，以上结果表明，Pin1抑制与临床广泛使用的ATRA均可作为有效的HR破坏剂，使BRCA1成熟型的肿瘤对PARP抑制剂敏感。这些新进展都预示着PARP抑制剂有望进一步扩大其使用范围，使其不再局限于目前治疗的少数遗传性癌症，彰显了这类药物或能拓展用于“全部”实体肿瘤的气势。

参考资料：

1# Ribon Therapeutics官网

2# Inactivation of the Prolyl Isomerase Pin1 Sensitizes BRCA1-Proficient Breast Cancer to PARP Inhibition，Published Online First May 21, 2020，doi:10.1158/0008-5472.CAN-19-2739

来源：医药魔方Pro   作者：树叶