Impact factor: 4.8（2024）

Published online：2024-3-13 

研究背景

食管鳞状细胞癌（Esophageal Squamous Cell Carcinoma，ESCC）是一种常见的恶性肿瘤，在亚洲、东非和南美洲的一些地区，ESCC的发病率尤为突出。尽管近年来在癌症治疗领域取得了显著进展，但ESCC的治疗仍然面临重大挑战。大多数患者在确诊时已处于疾病晚期，导致治疗选择有限，且现有治疗方法的疗效并不理想，开发新的治疗药物和策略对于改善ESCC患者的预后至关重要。

本研究通过高通量药物筛选技术发现罗米地辛（Romidepsin）具有潜在的抗ESCC活性。罗米地辛是一种组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylase, HDAC）抑制剂，通过增加组蛋白的乙酰化水平，改变染色质的结构，从而促进基因的表达。罗米地辛对实体瘤（卵巢癌、乳腺癌、肺癌、胰腺癌等）和血液瘤（皮肤T细胞淋巴瘤、外周T细胞淋巴瘤）均显示出体内抗肿瘤活性，但罗米地辛的体内抗ESCC活性尚未见报道。本研究通过体内外实验评估了罗米地辛对ESCC的抗肿瘤活性。 

研究结果

1.筛选潜在的抗ESCC药物

本研究使用TE-1和KYSE-150细胞（两种ESCC细胞系），并采用高通量筛选(High throughput screening，HTS)技术从FDA批准的1469中小分子药物中筛选出抗ESCC候选药物。第一轮筛选使用10μΜ药物浓度处理细胞72h，筛选出61种药物可抑制50%以上癌细胞生长；将药物浓度降低到1μΜ，复筛出8种药物可抑制50%以上癌细胞生长；再次通过3D培养的TE-1、KYSE-150细胞进行药物筛选，发现罗米地辛具有抗ESCC的潜力（图A）。 

2.罗米地辛在体内外均具有抗ESCC活性 

研究者测定了罗米地辛在TE-1和KYSE-150细胞中（2D或3D培养条件）的半抑制浓度（Half maximal inhibitory concentration，IC50），2D培养的TE-1和KYSE-150细胞中的IC50值分别为3.3和4.0nM(图A)；3D中培养的TE-1和KYSE-150细胞对罗米地辛的抗性更强，IC50值分别为12.4和37.9nM（图B），且对正常食管上皮细胞的细胞毒性较低。 

研究者还发现罗米地辛可导致TE-1和KYSE-150细胞集落形成效率降低（图D）、细胞凋亡速率增加（图E）、细胞周期停滞（图F）。 

研究者通过建立TE-1细胞系异种移植（Cell line-derived xenograft，CDX）模型，评估了罗米地辛在荷瘤小鼠体内对肿瘤的生长抑制作用。与对照组相比，罗米地辛治疗组肿瘤体积和重量显著降低，且两组平均体重无显著差异（图A~D）。 

异种移植肿瘤的HE染色显示，罗米地辛降低了肿瘤的恶性程度（图E）；免疫组化结果显示，罗米地辛显著降低了Ki-67染色阳性的细胞数量（图F），导致凋亡（图G，TUNEL染色）和周期停滞（图H，p21基因，细胞周期依耐性激酶抑制剂）的细胞数量显著增多。 

3.罗米地辛在DDIT4基因的启动子区域引起组蛋白高乙酰化，诱导DDIT4基因转录上调 

为了探究罗米地辛对ESCC细胞抑制的分子机制，研究者对罗米地辛处理前后的ESCC细胞进行了RNA测序。测序发现罗米地辛处理后，TE-1和KYSE-150细胞中有877个mRNA发生了相同的趋势的改变，包括 432个上调和445个下调的mRNA。研究者选择5个表达差异最大的基因来验证RNA测序的结果。发现罗米地辛处理后，DDIT4（DNA损伤诱导转录蛋白4）的mRNA和蛋白水平在两个ESCC细胞系中上调（图C、D）。在罗米地辛处理72h后，显著增强了ESCC细胞中的组蛋白H3和H4乙酰化（图E），且在DDIT4启动子区域的富集（图F）。表明罗米地辛通过增强DDIT4基因启动子的乙酰化来增强其转录。

4.DDIT4的上调导致mTORC1途径抑制

研究者发现DDIT4敲低可以显著逆转罗米地辛对ESCC细胞增殖、集落形成、凋亡和周期停滞的影响（图A-D），这表明罗米地辛通过增强DDIT4表达来抑制ESCC细胞增殖。 

有文献表明，DDIT4抑制mTORC1（哺乳动物雷帕霉素复合物1）活性，进一步抑制其下游靶标核糖体蛋白S6激酶β-1（S6K1）和真核翻译起始因子4E结合蛋白1（4EBP1）的激活，导致蛋白质合成和细胞增殖减少，从而抑制肿瘤细胞增殖。ESCC细胞经罗米地辛处理后，可检测到DDIT4的表达增加，并抑制了S6K1和4EBP1的磷酸化（图E）。当DDIT4被敲低后，未发现mTORC1通路的抑制，表明罗米地辛诱导DDIT4表达增加，进而抑制mTORC1通路使ESCC细胞增殖受到抑制。

5.罗米地辛在ESCC PDX模型中表现出高疗效低毒性 

研究者成功的建立了4例ESCC患者来源异种移植模型（Patient-derived xenograft，PDX）, HE和免疫组化检查显示ESCC PDX肿瘤保留了原发肿瘤的形态学特征，并多次传代中维持稳定（图 A、B）。 

研究者使用其中3例PDX模型评估了罗米地辛的药效和毒性，发现常规治疗组（紫杉醇+顺铂）荷瘤小鼠肿瘤体积和重量显著下降，但小鼠体重显著下降，表明这些常规化疗药物对荷瘤小鼠具有毒性；与常规治疗组相比，罗米地辛治疗组荷瘤小鼠肿瘤体积和重量显著下降，对小鼠体重没有显著影响，与体外结果一致，罗米地辛治疗显着诱导异种移植肿瘤中DDIT4的水平（图C~F）。 

鉴于有报道称罗米地辛诱导的心电图（EGC）异常，研究者在罗米地辛治疗前后进行了心电图监测，未发现心率变化和心电图异常（图G）。

综上所述，罗米地辛对ESCC具有比常规抗癌药物更好的效果和更低的毒性，是一种潜在的抗ESCC药物。 

结论

本研究发现，在体外实验中，罗米地辛通过上调DDIT4基因并抑制mTORC1途径，有效降低了ESCC细胞的增殖能力，诱导了细胞凋亡和细胞周期停滞。在体内模型中，与传统化疗药物相比，罗米地辛在PDX小鼠模型中显示出更好的疗效和更低的毒性。这些结果为罗米地辛作为ESCC潜在治疗药物提供了科学依据，并提示DDIT4-mTORC1途径可能是ESCC治疗的新靶点。 

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南昌乐悠生物科技有限公司是一家专业从事肿瘤动物模型构建及抗癌新药临床前药效评价的国家高新技术企业，已经为包括小分子靶向药、大分子靶向药（包括ADC）、溶瘤病毒、细胞药物（TIL、γδT）等多种抗癌新药研发提供了有力的支持，其中部分药物已经进入临床试验申请(IND)阶段。 

REFERENCE：Xia WF, Zheng XL, Liu WY, Huang YT, Wen CJ, Zhou HH, Wu QC, Wu LX. Romidepsin exhibits anti-esophageal squamous cell carcinoma activity through the DDIT4-mTORC1 pathway. Cancer Gene Ther. 2024 May;31(5):778-789. doi: 10.1038/s41417-024-00760-0. Epub 2024 Mar 13. PMID: 38480975.