小胞体ストレスはPERK/eIF2α/ATF4/CHOP経路を介してデランゾミブ誘発性アポトーシスを誘発する

Endoplasmic reticulum stress triggers delanzomib-induced apoptosis in HCC cells through the PERK/eIF2α/ATF4/CHOP pathway.

• Jun Li
• Jian-Yong Zhuo
• Wei Zhou
• Jia-Wei Hong
• Rong-Gao Chen
• Hai-Yang Xie
• Lin Zhou
• Shu-Sen Zheng
• Dong-Hai Jiang

抄録

ソラフェニブの臨床効果が限られていることや後天的な抵抗性があることから、進行性肝細胞癌（HCC）に対する新たな治療戦略と分子標的が急務となっています。本研究では、第二世代プロテアソーム阻害薬デランゾミブのHCCに対する潜在的な抗腫瘍効果を評価することを目的とした。その結果、デランゾミブは、ソラフェニブに対して感受性または抵抗性を有するHCC細胞に対して、G2/M細胞周期停止およびアポトーシスをin vitroで誘導することにより、時間および用量に応じた優れた抗腫瘍効果を示した。細胞周期停止はp21/Cdc2/サイクリンB1経路の活性化と関連し、細胞のアポトーシスはPARPとカスパーゼ-3切断により確認された。また、デランゾミブは、PERKやp-eIF2α、ATF4、CHOPなどのERS関連タンパク質を活性化することで、HCC細胞に小胞体ストレス（ERS）を誘導した。サラブリナルによるeIF2αの脱リン酸化を選択的に阻害することで、デランゾミブによるHCC細胞のアポトーシスを有意に減少させることができた。また、デランゾミブは、in vivoでは、患者由来のHCCの異種移植マウスモデルにおいても有効な抗腫瘍効果を示し、薬剤による細胞毒性は相対的に低いことが示されました。対照群と比較して、デランゾミブ3mg/kg投与では3週間後に腫瘍体積が33.1％、10mg/kg投与では87.2％減少し、体重、ALT、AST、BUNを含む血清生化学的指標に有意な変化は認められなかった。以上のことから、デランゾミブは、ERSを誘導し、PERK/eIF2α/ATF4/CHOP経路を活性化することで、HCC細胞に対して前臨床で良好な抗腫瘍効果を示す可能性があり、進行性HCC患者の治療薬候補として有望であると考えられた。

For limited clinical benefits and acquired resistance by sorafenib, new therapeutic strategies and molecular targets for the treatment of advanced hepatocellular carcinoma (HCC) are urgently needed. This study aimed to evaluate the potential antitumor effects of the second-generation proteasome inhibitor delanzomib on HCC. The results demonstrated that delanzomib displayed excellent antitumor activity on HCC cells with sensitivity or resistance to sorafenib in a time- and dose-response manner, by inducing G2/M cell cycle arrest and apoptosis in vitro. Cell cycle arrest was associated with the activation of p21/Cdc2/cyclin B1 pathway, and cell apoptosis was confirmed by PARP and caspase-3 cleavage. In addition, delanzomib induced endoplasmic reticulum stress (ERS) in HCC cells by activating the PERK and ERS-associated proteins including p-eIF2α, ATF4 and CHOP. Selective inhibition of eIF2α dephosphorylation by salubrinal could significantly reduce delanzomib-induced apoptosis in HCC cells. In vivo, delanzomib could also exhibit effective antitumor properties on patient-derived xenograft mouse model of HCC with relative low drug-associated cytotoxicity. Compared to control group, 3 and 10 mg/kg of delanzomib significantly reduced the tumor volume by 33.1% and 87.2% respectively after 3 weeks treatment, with no significant change on the body weight and the level of serum biochemical indexes including ALT, AST and BUN. In conclusion, delanzomib could exhibit good pre-clinical antitumor effects against HCC cells by inducing ERS and activating the PERK/eIF2α/ATF4/CHOP pathway, as potential drug candidate on treatment of advanced HCC patients.

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