CXCR4拮抗剂WZ811在多发性骨髓瘤中的抗肿瘤活性：机制、疗效与联合治疗探索

《Journal of Molecular Medicine》：Anti-myeloma activity of the CXCR4 antagonist WZ811

为解决恶性浆细胞与骨髓微环境互作驱动的多发性骨髓瘤（MM）疾病进展难题，本文研究者针对CXCR4-CXCL12轴开展干预研究。结果显示，CXCR4拮抗剂WZ811在体外体内均能有效抑制MM细胞活力并降低肿瘤负荷，其机制涉及诱导凋亡与自噬、造成G0/G1期细胞周期阻滞、消除干细胞样侧群细胞，并与多种抗MM药物（如DOX、BTZ、LEN等）产生协同效应，为MM的靶向与联合治疗提供了新的临床前依据。

　　

多发性骨髓瘤是一种恶性浆细胞在骨髓中不受控制增殖的血液肿瘤，它常导致骨痛、贫血、肾功能衰竭和高钙血症等器官损害。尽管近年来疗法不断进步，但疾病复发、耐药以及肿瘤细胞与骨髓微环境之间复杂的“共生”关系，仍是治愈路上的主要绊脚石。在这场细胞与微环境的“亲密对话”中，CXCR4-CXCL12轴扮演着关键的信使角色。CXCR4是肿瘤细胞表面的一个受体，而骨髓基质细胞分泌的CXCL12则像一把钥匙，两者结合后，不仅能将恶性浆细胞“锚定”在骨髓的保护性生态位中，还能激活一系列促进其生存、增殖和抵抗治疗的信号通路。因此，阻断这一轴心，被视作将肿瘤细胞从其“避风港”中驱离并予以杀伤的潜在策略。然而，现有的CXCR4靶向药物主要侧重于辅助干细胞动员，其直接抗肿瘤的效力如何，与常用抗骨髓瘤药物联用是“协同作战”还是“相互掣肘”，仍需深入探索。发表在《Journal of Molecular Medicine》上的这项研究，聚焦于一种名为WZ811的新型小分子CXCR4拮抗剂，系统评估了其在多发性骨髓瘤治疗中的潜能。

研究团队综合运用了多种体外与体内实验技术来验证WZ811的疗效与机制。关键技术方法包括：利用细胞活力检测（MTT法和CellTiter-Glo法）评估药物敏感性；通过流式细胞术分析细胞凋亡（Annexin V/PI染色）、线粒体膜电位（JC-1染色）、细胞周期（PI染色）以及干细胞样侧群（Hoechst 33342染色）；采用蛋白质免疫印迹（Western blot）和实时定量PCR（qRT-PCR）检测相关蛋白与mRNA的表达变化；并建立了基于CB17/SCID小鼠的MM.1S细胞异种移植瘤模型进行体内药效评价。研究所用的样本涵盖14种MM细胞系（包括对常规药物耐药的亚系），以及从多发性骨髓瘤患者和健康供者骨髓中分离的原代恶性浆细胞和肿瘤微环境细胞。

研究结果

CXCR4在MM细胞中的表达水平

研究人员首先确认了CXCR4是多发性骨髓瘤的一个潜在靶点。他们在14种MM细胞系中检测到30%至97%的细胞表达CXCR4蛋白，其中RPMI-S、OPM-1和OCI-My5细胞系的表达率超过90%。在mRNA和蛋白水平上也观察到了CXCR4的过表达。更重要的是，对患者样本的分析显示，从癌前病变（MGUS，意义未明的单克隆丙种球蛋白病）到活动期（新诊断和复发/难治性）MM患者的恶性浆细胞中，CXCR4阳性细胞比例均显著高于健康供者的正常浆细胞。这表明CXCR4在MM的发生和发展过程中持续高表达。

WZ811降低MM细胞活力

WZ811对MM细胞表现出显著的抗增殖活性。在14种细胞系中，WZ811以浓度和时间依赖的方式降低细胞存活率，计算出的半数有效浓度（EC₅₀）值在20-40 μM范围内。这种效果在对传统治疗药物（如多柔比星、美法仑）耐药的细胞系中依然存在。对原代患者细胞的分析进一步证实，WZ811能有效抑制恶性浆细胞的活力，其EC₅₀值（21-177 μM）显著低于对来自同一患者的肿瘤微环境非浆细胞或健康供者外周血单个核细胞的毒性，显示出对肿瘤细胞的选择性。

WZ811诱导MM细胞发生凋亡性和自噬性细胞死亡

为了探究WZ811如何杀死MM细胞，研究人员分析了细胞死亡机制。流式细胞术检测发现，WZ811处理会导致线粒体膜电位下降以及磷脂酰丝氨酸外翻，这些都是细胞凋亡的早期特征。蛋白质免疫印迹分析进一步显示，WZ811能激活caspase-3、caspase-7、caspase-8，并切割其底物PARP蛋白，同时上调促凋亡蛋白Bax和Mcl-1S（Mcl-1的促凋亡异构体）的表达，表明其通过内源性和外源性途径诱导凋亡。此外，自噬相关蛋白LC3A/B、SQSTM1/p62、ATG7和ATG16L1的水平也随着WZ811处理而增加，提示自噬过程也被激活。因此，WZ811的抗MM活性同时涉及凋亡和自噬机制。

WZ811诱导MM细胞发生细胞周期阻滞

细胞周期分析表明，WZ811处理72小时后，能显著增加MM.1S、RPMI-S和OPM-1细胞处于G₀/G₁期的比例，同时减少S期细胞，表明发生了G₀/G₁期阻滞。机制研究发现，与DNA损伤应答相关的蛋白ATM、Chk2、H2AX及其磷酸化形式（p-H2AX）水平上调。此外，mTOR信号通路被激活（仅MM.1S细胞），SIRT1蛋白增加（仅RPMI-S细胞），而c-Myc和Notch1蛋白水平下降。有趣的是，WZ811处理并未降低CXCR4本身的mRNA或蛋白表达水平。

WZ811减少干细胞样侧群细胞比例并增加CXCL12及细胞外基质蛋白胶原IV和层粘连蛋白在MM细胞中的表达

癌症干细胞样细胞被认为是复发和耐药的根源。研究显示，WZ811能显著减少MM细胞中具有干细胞特性的侧群（SP，Side Population）细胞比例，即使在骨髓基质细胞共培养的微环境保护下，此效应虽然略有减弱但仍持续存在。另一方面，WZ811处理上调了MM细胞自身CXCL12、胶原IV和层粘连蛋白的表达，在骨髓基质细胞存在时，这种上调在部分细胞系中更为明显。

WZ811在体内异种移植小鼠模型中抑制MM负荷

在MM.1S细胞构建的CB17/SCID小鼠异种移植瘤模型中，口服给予WZ811（40 mg/kg）能显著抑制肿瘤生长，从治疗第14天起肿瘤体积明显小于对照组。重要的是，治疗期间小鼠体重没有显著变化，表明WZ811耐受性良好。生存分析显示，WZ811单药治疗能显著延长荷瘤小鼠的生存期。

WZ811与抗MM药物联用增强体外抗MM细胞毒性

探索WZ811与临床常用MM治疗药物的联合效果是本研究的关键一环。通过计算联合指数（CI）进行分析，发现WZ811与多种药物表现出协同效应（CI < 1）：包括传统药物多柔比星（DOX）、地塞米松（DEX），以及新型药物硼替佐米（BTZ， Velcade）、来那度胺（LEN）和泊马度胺（POM）。与美法仑（MEL）的联合效果因细胞系和时间点而异，呈拮抗-相加-协同的混合效应。值得注意的是，WZ811与第二代蛋白酶体抑制剂卡非佐米（CFZ）联用主要表现出拮抗作用（CI > 1）。这些结果为WZ811未来的临床联合用药方案提供了重要参考。

研究结论与讨论

本研究系统阐述了CXCR4拮抗剂WZ811在多发性骨髓瘤中的抗肿瘤活性。结论表明，WZ811通过直接抑制CXCR4信号，在临床前模型中有效对抗MM，其机制是多方面的：它不仅能诱导肿瘤细胞发生凋亡和自噬，还能将其阻滞在细胞周期G₀/G₁期，并靶向清除可能导致疾病复发的干细胞样侧群细胞。体内实验证实了其单药降低肿瘤负荷、延长生存期的疗效。尤为重要的是，WZ811与当前MM一线及后线治疗中的多种核心药物（如DOX、DEX、BTZ、LEN、POM）具有协同作用，这为设计基于CXCR4抑制的联合疗法奠定了坚实基础。

在讨论中，作者将WZ811与已获批的CXCR4拮抗剂（如普乐沙福、莫替沙福肽）进行了对比，指出后者主要功能在于动员造血干细胞，而WZ811则展现出更强的直接抗肿瘤潜力。研究也揭示了其作用的分子细节，包括激活DNA损伤应答通路（ATM/Chk2/H2AX）、调节mTOR、SIRT1、c-Myc和Notch1等关键信号分子，以及上调CXCL12和细胞外基质成分的可能反馈机制。对于联合治疗中观察到的差异（如与CFZ的拮抗），提示需要根据药物作用机制谨慎选择联用伙伴。

总之，这项研究不仅验证了靶向CXCR4-CXCL12轴在多发性骨髓瘤治疗中的可行性，更凸显了WZ811作为一种具有直接抗肿瘤活性的新型CXCR4抑制剂的转化医学价值。它所展示的单一及联合治疗潜力，为克服骨髓微环境介导的耐药、改善MM患者预后提供了新的策略和有力的临床前依据，支持推动WZ811进入进一步的临床研究阶段。