中国科学技术大学：发现肝癌治疗的潜在策略

11月27日，中国科学技术大学研究团队在期刊《Cell Reports》上发表了研究论文，题为“Carbonic anhydrase 2 facilitates sorafenib resistance by counteracting MCT4-mediated intracellular pH dysregulation in HCC”，本研究中，研究人员发现CA2是索拉非尼耐药的关键调节因子。机制上，索拉非尼通过抑制MCT4的表达来降低细胞内pH (pHi)，而高水平的CA2抵消了MCT4在索拉非尼处理后介导的pHi失调，维持pHi稳态，从而促进细胞存活和索拉非尼耐药。在体外和体内，靶向CA2可使索拉非尼对耐药的肝癌细胞重新增敏。重要的是，对临床样本的分析表明，在HCC患者中，CA2表达水平与索拉非尼的治疗效果之间有很强的相关性。本研究结果强调了CA2在促进索拉非尼耐药中的重要意义，并提出靶向CA2作为克服HCC患者索拉非尼耐药的潜在策略。

背景信息

肝癌是全球第六大常见癌症，2020年导致80多万人死亡。肝细胞癌（HCC）约占原发性肝癌病例的90%。由于缺乏可靠的早期肝细胞癌检测标志物，导致相当大比例的患者被诊断为晚期，无法进行手术干预。索拉非尼是一种酪氨酸激酶抑制剂，以抑制肿瘤血管生成和增殖而闻名，已广泛用于晚期HCC的治疗。然而，索拉非尼在HCC患者中的抗癌效果并不令人满意，只有约30%的患者起初从索拉非尼治疗中获益并在6个月内获得耐药。这强调了迫切需要阐明索拉非尼耐药的详细机制。

近期的研究表明，代谢重编程参与驱动肝癌索拉非尼耐药。索拉非尼耐药的肿瘤细胞表现出增强的糖酵解活性，靶向糖酵解的干预已被证明可恢复肝癌细胞对索拉非尼的敏感性。肿瘤细胞即使在富氧环境中也表现出对糖酵解的偏好，这种现象被称为瓦博格效应，导致乳酸的产生。微碱性的pHi有利于肿瘤细胞的增殖和逃避凋亡。肿瘤细胞pHi稳态的维持受到多种机制的精确调控，包括通过肌肽等代谢物进行缓冲和转运，通过离子泵和单羧酸转运蛋白1/4 （MCT1/4）等转运蛋白进行输出，以及碳酸酐酶（CA）介导的中和作用。此外，前期研究表明，pHi的靶向调节因子，如钠氢交换蛋白1 (NHE1)，在胰腺导管腺癌中观察到与某些抗癌药物有协同作用。这强调了将破坏pHi稳态作为克服耐药性策略的潜力。

CA2抑制剂可增加肝癌对索拉非尼的敏感性

为了探索克服索拉非尼抵抗的潜在治疗策略，研究人员研究了钙离子抑制剂盐酸多佐胺对索拉非尼抵抗的作用，盐酸多佐胺是临床上可用于治疗青光眼和高眼压症的药物。IC50检测结果显示，可增强PLC细胞对索拉非尼的敏感性。此外，索拉非尼或多佐胺单独用药对PLC细胞的凋亡和克隆形成无明显影响，而联合用药显著抑制凋亡和克隆形成。多拉唑胺或索拉非尼单独用药不影响pHi；然而，它们的联合处理导致PLC细胞的pHi下降。随后，IC50检测和类器官活力检测表明，多佐胺增强了HCC类器官对索拉非尼的敏感性。类似地，在SR-HO1类器官中，索拉非尼和多佐胺联合处理导致pHi降低。

CA2抑制剂可增加肝癌对索拉非尼的敏感性

为了评估索拉非尼和多佐胺联合治疗的体内抗肿瘤效果，研究人员利用PLC细胞的裸鼠移植瘤。与体外研究结果一致，单独使用多佐胺对肿瘤生长没有影响，但增强了低剂量索拉非尼的肿瘤生长抑制作用。此外，与对照组相比，多佐胺和索拉非尼的联合应用导致了较大的肿瘤重量抑制。重要的是，在yap - 5sa诱导的原位肝细胞癌模型中，索拉非尼和多佐胺联合治疗显著抑制肿瘤进展，而单一治疗显示出较小的疗效。

除耐药性外，药物毒性是限制药物临床效用的另一个问题。为了评估联合治疗的潜在副作用，研究人员检测了索拉非尼和多佐胺单独或联合给药对小鼠体重的影响。结果显示，各实验组之间的体重没有显著差异。血液检测提示索拉非尼和多佐胺单独或联合用药对小鼠肝肾功能均无不良影响。此外，联合治疗组的血常规检查显示血红蛋白、血小板、中性粒细胞无明显变化，提示联合治疗是安全的。联合组白细胞水平略有下降，可能与肿瘤相对较小、炎症较少有关。综上所述，数据表明，在多个临床前模型中，索拉非尼与CA2抑制剂多佐胺的联合应用有效地抑制了肿瘤细胞的生长。

CA2水平与索拉非尼在HCC患者中的抗肿瘤疗效相关

为了确定CA2水平是否与临床HCC患者索拉非尼治疗的疗效相关，研究人员使用免疫组织化学分析肿瘤组织和相应患者来源的类器官中的CA2表达。HCC肿瘤组织中CA2水平的定量数据表明，HCC患者之间存在差异，HCC类器官维持了与原发肿瘤组织相似的CA2表达水平。随后，研究人员测量了这些患者来源的类器官中索拉非尼的IC50值，结果表明CA2水平较高的类器官对索拉非尼的耐药性更强。CA2水平与索拉非尼IC50值的Pearson相关分析也显示，CA2水平与索拉非尼耐药呈强正相关。

此外，在高CA2水平的索拉非尼耐药类器官中，CA2抑制剂多佐胺增加了这些类器官对索拉非尼的敏感性。这些结果表明，CA2低表达的HCC患者更有可能对索拉非尼治疗产生响应。此外，研究人员通过数据集分析了正常肝组织和HCC组织中CA2 mRNA的表达水平。正常肝组织和肝癌组织的CA2 mRNA水平无显著差异，但肝癌患者的CA2 mRNA水平存在较大差异。研究人员还观察到，在接受索拉非尼治疗的HCC患者中，索拉非尼无响应者的CA2 mRNA水平高于索拉非尼有响应者，进一步证明了CA2作为生物标志物在预测索拉非尼对HCC患者的疗效方面的显著作用。