《British Journal of Pharmacology》：Enhancing antitumour response to proteasome inhibitors with inhibitors of insulin-degrading enzyme, a new molecular vulnerability in multiple myeloma
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多发性骨髓瘤（MM）患者常对蛋白酶体抑制剂（PIs）产生耐药。本研究聚焦于胰岛素降解酶（IDE），发现高IDE表达是MM的不良预后指标。研究人员开发了新型细胞渗透性IDE抑制剂，这些抑制剂可增强PIs的细胞毒性，恢复耐药MM细胞的敏感性，并在体外和体内（小鼠模型）证实了其有效性。机制上，IDE抑制剂使蛋白酶体对PIs更敏感，诱导整合应激反应（ISR）、DNA损伤和c-Myc下调。研究表明，IDE是MM的一个新的生物标志物和治疗靶点，IDE抑制剂与PIs联用有望克服PI耐药，为复发/难治性MM患者提供新的治疗策略。
多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）是一种恶性浆细胞肿瘤，占血液系统恶性肿瘤的15%。蛋白酶体抑制剂（Proteasome Inhibitors, PIs）如硼替佐米（Bortezomib, BTZ）和卡非佐米（Carfilzomib, CFZ）是MM治疗的基石，它们通过干扰细胞内的蛋白质降解系统，诱导肿瘤细胞死亡。然而，临床治疗中一个棘手的难题是，大多数患者最终会对PIs产生耐药，导致疾病复发或进展。因此，寻找能够增强PI疗效或克服耐药的新靶点，成为当前MM研究领域的迫切需求。
胰岛素降解酶（Insulin-Degrading Enzyme, IDE）是一种广泛存在的锌金属蛋白酶，最初因其降解胰岛素的能力而被命名。但后续研究发现，IDE的功能远不止于此，它还能降解多种淀粉样蛋白肽，并作为羧基二肽基肽酶作用于泛素。更重要的是，IDE被发现能与蛋白酶体结合，并可能正向调节其活性。那么，一个有趣的问题产生了：如果抑制IDE，是否会“扰动”蛋白酶体的功能，从而让MM细胞对PIs变得更敏感？甚至有可能让那些已经对PIs“无动于衷”的耐药细胞重新“缴械投降”？来自法国、比利时、美国等多国研究团队在《British Journal of Pharmacology》上发表的研究，正是围绕这个核心假设展开探索。
为了验证这一假设，研究人员综合运用了多种关键技术方法。首先，他们通过分析多个MM患者队列（包括CoMMpass、TT2、TT3及Mulligan队列）的转录组数据，评估了IDE表达与患者预后的相关性。其次，他们利用基于结构的药物设计，开发并优化了一系列新型的、具有细胞渗透性的IDE小分子抑制剂（如BDM44768、化合物1a、1b），并通过X射线晶体学解析了抑制剂与IDE的复合物结构。接着，在体外实验中，他们使用多种MM细胞系（包括敏感株和PI耐药株）以及原代MM患者细胞，通过高内涵成像分析细胞凋亡、测定蛋白酶体糜蛋白酶活性、进行RNA测序（RNA-seq）和基因集富集分析（GSEA），并利用蛋白质印迹法检测相关蛋白表达，以评估IDE抑制剂与PIs联用的协同效应并探索其分子机制。最后，在体内实验中，他们使用免疫健全的5T33MM同系小鼠模型，评估了优化后的IDE抑制剂1b与硼替佐米联用的抗肿瘤效果。
3.1 IDE是MM的不良预后因子，并与PI耐药相关
研究人员首先在患者数据中寻找线索。他们发现，与正常的骨髓浆细胞相比，MM患者原代细胞和MM细胞系中IDE的表达显著升高。更重要的是，在多个独立的MM患者队列中，高IDE表达与更短的总生存期（OS）和无事件生存期（EFS）显著相关。在一组接受硼替佐米单药治疗的复发患者队列中，高IDE表达同样预示着更差的预后。这些数据首次将IDE确立为MM的一个潜在不良预后生物标志物，提示IDE可能参与MM的进展和对PI治疗的抵抗。
3.2 发现和优化细胞渗透性IDE抑制剂
基于上述发现，研究团队着手开发能够靶向IDE的工具。他们通过动力学靶向引导合成（KTGS）策略，发现了先导化合物BDM44768。随后经过两轮优化，得到了活性更高、细胞靶点占有率（OC50）更佳的化合物1a，以及具有更佳水溶性和药代动力学性质、适用于体内研究的化合物1b。X射线晶体结构显示，1b能高效地结合在IDE的催化口袋中，将其锁定在闭合构象。
3.3 药理学IDE抑制剂在体外增强PIs的效力
在MM细胞系中，BDM44768和1a能剂量和时间依赖性地增强多种PIs（包括CFZ、BTZ、伊沙佐米IXA、奥泼佐米OPR）以及免疫蛋白酶体抑制剂Zetomipzomib（ZMZ）诱导细胞凋亡的能力。热变性实验证实，这些抑制剂能有效进入细胞并占据IDE靶点。特别重要的是，在源自患者的原代MM细胞（包括新诊断和复发患者）与骨髓微环境共培养的体系中，1a也能显著增强BTZ和CFZ的细胞毒性，且不影响微环境中的正常细胞。
3.4 IDE抑制剂克服携带PSMB5突变的PI耐药
研究的关键挑战在于克服临床耐药。他们使用了两种对硼替佐米耐药、且携带蛋白酶体β5亚基（PSMB5）突变的MM细胞系（XG2BORTres和XG7BORTres）。令人振奋的是，化合物1a能够恢复这些耐药细胞对BTZ和CFZ的敏感性，协同效应甚至比在亲本敏感细胞中更明显。这为IDE抑制剂用于逆转临床PI耐药提供了强有力的临床前证据。
3.5 IDE抑制剂使蛋白酶体对PI更敏感
机制探索从最直接的假设开始。既然IDE能调节蛋白酶体活性，抑制IDE是否会改变蛋白酶体对PI的反应？实验表明，在用IDE抑制剂处理的细胞中，蛋白酶体的糜蛋白酶样活性对CFZ的抑制变得更加敏感。在PSMB5突变的耐药细胞中，IDE抑制剂1a和1b也能恢复蛋白酶体对CFZ的敏感性。这提示，IDE抑制剂可能通过干扰IDE对蛋白酶体的正常调节，使蛋白酶体复合物处于一个更容易被PI“攻击”的状态。
3.6 IDE抑制剂与PI联用引发强烈的转录组反应
为了全面了解协同作用的机制，研究人员对五种MM细胞系进行了RNA-seq分析。结果显示，1a与CFZ联用（而非单药）引发了广泛的基因表达变化。通路富集分析揭示，联合处理显著上调了与整合应激反应（Integrated Stress Response, ISR）相关的基因，包括未折叠蛋白反应（UPR）和氨基酸反应（AAR）通路。同时，DNA损伤反应、细胞死亡相关通路被激活，而c-Myc和Wnt/β-连环蛋白信号通路则被抑制。
3.7 协同作用的具体机制：诱导ISR、DNA损伤和c-Myc下调
基于转录组线索，研究人员进行了验证。蛋白质水平检测证实，联合处理能更强、更快地诱导ISR的关键转录因子ATF4及其下游促凋亡因子CHOP的表达。同时，联合处理导致了DNA双链断裂标志物γH2AX的积累，以及致癌蛋白c-Myc表达的显著下调。这些事件共同构成了一张导致MM细胞死亡的“网络”：IDE抑制剂加剧了PI引起的蛋白酶体功能抑制和潜在氨基酸匮乏，从而触发强烈的ISR；持续的ISR不仅直接促凋亡，还可能损害DNA损伤修复能力，并抑制c-Myc等促生存信号，最终将细胞推向死亡。
3.8 优化的IDE抑制剂在体内增强PI的抗骨髓瘤活性
最后，研究在体内模型中接受了检验。在免疫健全的5T33MM同系小鼠模型中，化合物1b单药无抗肿瘤效果，低剂量的BTZ单药仅能轻微抑制肿瘤。然而，两者联合治疗能显著降低肿瘤负荷，表现为骨髓中浆细胞比例、血清M蛋白水平和脾脏重量均明显下降。这为IDE抑制剂与PI的联合疗法提供了关键的体内概念验证。
本研究得出结论，胰岛素降解酶（IDE）是多发性骨髓瘤（MM）中一个新的、与不良预后相关的生物标志物和可成药的分子弱点。研究人员成功开发了高效、细胞渗透性的IDE抑制剂，并证实其能作为蛋白酶体抑制剂（PIs）的“增效剂”。这种协同作用的机制是多方面的：IDE抑制剂使蛋白酶体对PIs更加敏感；触发强烈的整合应激反应（ISR）；诱导DNA损伤；并下调关键致癌因子c-Myc。至关重要的是，IDE抑制剂能够在体外克服由PSMB5突变介导的PI耐药，并对原代MM患者细胞（包括复发患者）有效，同时不伤害正常的骨髓微环境细胞。在免疫健全的MM小鼠模型中，优化的IDE抑制剂1b能显著增强硼替佐米的抗肿瘤疗效。
这项研究的科学意义和潜在临床价值重大。它不仅发现了一个新的MM治疗靶点（IDE），更重要的是提供了一种克服PI耐药的全新策略。鉴于PI耐药是MM临床治疗中的主要障碍，将IDE抑制剂与现有PIs联用，有望为复发/难治性MM患者提供新的治疗选择。该研究从生物标志物发现、药物开发、机制探索到体内验证，形成了一个完整的研究链条，为后续的转化医学研究和临床试验奠定了坚实的基础。未来，针对IDE表达水平对患者进行分层，并开展IDE抑制剂与PIs的联合临床试验，将是将这一科学发现转化为患者福祉的关键步骤。
