來那度胺雷利度胺(LENALIDOMIDE)治療多發性骨髓瘤的作用機制

來那度胺

（lenalidomide）是由美國Celgene生物製藥公司開發的抗腫瘤藥物，化學結構與沙利度胺相似，具有抗腫瘤、免疫調節和抗血管生成等多重作用。它可抑制前炎性細胞因子的分泌，增加外周血單核細胞抗炎性細胞因子的分泌。作為沙利度胺的新一代衍生物，其藥效比沙利度胺強100倍。根據三期臨床試驗的結果，來那度胺是目前治療多發性骨髓瘤療效最顯著的藥品，超過一半的病人服用該藥後可以延長存活時間達到3年以上。不僅僅是多發性骨髓瘤，來那度胺對其他B細胞淋巴瘤也具有臨床治療活性，具有抗腫瘤、免疫調節和抗血管生成等多重作用，但確切的分子作用機制尚不十分清楚。

一、來那度胺直接結合E3泛素連線酶成分DDB1和CRBN

首先，研究人員使用

來那度胺

的固定化衍生物結合基於SILAC的定量質譜（MS），發現來那度胺能夠DDB1和CRBN。DDB1與CUL4和ROC1一起形成E3泛素連線酶（CRL4）。定量蛋白質組學研究為CRBN-DDB1與來那度胺和沙利度胺結合提供了強有力的證據，證明這種泛素連線酶複合物是此類藥物分子的主要直接結合的因子。

二、來那度胺增加IKZF1和IKZF3與CRBN-DDB1泛素連線酶複合物的結合，導致泛素化增加和隨之而來的降解

假設來那度胺的治療作用是由靶蛋白泛素化引起的，而CRL4泛素連線酶的特異性由底物受體介導，因此我們需要確定底物受體CRBN的靶標。研究人員透過定量質譜的方法研究了多發性骨髓瘤MM1S細胞系中泛素化譜和蛋白質組的變化。發現Ikaros（IKZF1）和Aiolos（IKZF3）兩種蛋白質的表達和泛素化都明顯受到來那度胺的調節作用。來那度胺促進IKZF3和IKZF1泛素化並降低其丰度。同時co-IP實驗證明IKZF1和IKZF3與CRBN底物受體的結合在來那度胺存在下增強。

三、來那度胺透過E3泛素連線酶選擇性的調節IKZF1和IKZF3表達水平

為了驗證這種推定的機制，研究人員分析了來那度胺是否會導致IKZF1和IKZF3蛋白丰度的轉錄後調節。細胞系實驗證實，在穩定表達HA-IKZF1或HA-IKZF3的MM1S細胞中，來那度胺引起兩種蛋白質的劑量依賴性減少。我們接下來檢查了響應來那度胺的內源性蛋白質表達。來那度胺以劑量依賴性方式強烈降低細胞系以及原發性多發性骨髓瘤樣本中IKZF1和IKZF3的蛋白丰度，但未改變IKZF1和IKZF3mRNA水平。來那度胺能夠誘導外源和內源IKZF1和IKZF3泛素化。使用CRL4的抑制劑MLN-4924處理可阻止來那度胺誘導的IKZF1和IKZF3蛋白減少。這些實驗表明，來那度胺誘導的IKZF1和IKZF3降解涉及基於E3泛素連線酶的泛素化。

四、CRBN是IKZF1和IKZF3的底物受體

我們接下來試圖確定

來那度胺

誘導的IKZF1和IKZF3泛素化是否是由這些蛋白質與CRBN的結合改變引起的。我們證實，在來那度胺處理的細胞中，更多的IKZF1和IKZF3與內源性CRBN共免疫沉澱。shRNA敲低CRBN以及不結合來那度胺的CRBNYWAA突變體的表達消除了IKZF1和IKZF3的降解，並賦予MM1S細胞來那度胺抗性。這些研究表明，來那度胺導致IKZF1和IKZF3與CRBN的結合增加，並促進它們的泛素化和降解。

五、來那度胺透過調節IKZF1/IKZF3，影響多發性骨髓瘤細胞的增殖以及下游蛋白表達

研究人員使用shRNA對IKZF1/IKZF3進行基因沉默，發現來那度胺敏感的多發性骨髓瘤細胞系的生長被抑制，而來那度胺不敏感的細胞系不受影響。此外，當與表達野生型IKZF3的MM1S細胞競爭時，表達來那度胺耐藥IKZF3Q147H突變的MM1S細胞對來那度胺具有相對耐藥性。這些研究表明，來那度胺在多發性骨髓瘤細胞中的抗增殖作用是由IKZF1和IKZF3的消耗介導的。轉錄因子IRF4先前被報道是多發性骨髓瘤中的必需基因，並且與來那度胺在這種疾病中的活性有關。研究人員觀察到來那度胺處理24小時或更長時間時IRF4mRNA和蛋白質水平顯著降低。IKZF3敲低能夠抑制了IRF4mRNA水平，說明IRF4是IKZF3的轉錄靶標。類似的，來那度胺能夠透過調節IKZF3表達來調節IL2水平。

總的來說，這項研究發現了來那度胺藥物治療多發性骨髓瘤的一種分子機制，透過與E3泛素連線酶相互作用，加強底物受體CRBN與IKZF1/IKZF3的結合，促進靶蛋白Ikaros轉錄因子IKZF1/IKZF3的選擇性泛素化和降解。IKZF1/IKZF3在B和T細胞生物學中發揮核心作用，尤其是IKZF3在多發性骨髓瘤的發病過程中至關重要。

來那度胺

能夠促進這些轉錄因子降解，介導下游蛋白的表達調控（IRF4、IL2、TNFα等），從而在多發性骨髓瘤淋巴瘤中發揮治療作用。