Aurora激酶抑制剂：三代EGFR-TKI的极光女神-医荟园

　　Aurora激酶，因为半个月前发表在《Nature medicine》上的一篇论文，再次引起人们的关注。论文题目如下：论文直接把Aurora激酶A的作用和三代EGFR-TKI的耐药联系在了一起，很是博人眼球，因为依照此种思路发展，针对三代TKI耐药机制的理解就更加丰富，而解决耐药问题的方案也许就在Aurora激酶抑制剂的身上。

　　暂时抛开这篇论文的内容，我们先来认识一下Aurora激酶到底是何方神圣。

　　其实早在上世纪90年代中期，Aurora激酶就已经被发现，比人类认识到EGFR突变在肺癌中的作用还要早大概10年左右，而发现这个酶的契机就在于对真核细胞最为普通却又必不可少的行为：有丝分裂的研究。

　　说到有丝分裂，相信大家是绝对不会陌生的，下面这张图在高中时期不知看过了多少遍，纺锤体，中心粒，赤道板这些概念，有没有似曾相识的感觉？

　　细胞核中的染色体复制，核膜逐渐增大，溶解，中心粒分向两极，染色体排列在虚拟的赤道板上，以纺锤丝与中心粒相连，随后染色体分开，向中心粒收缩靠近，细胞质同时自中部凹陷，最后分裂成两个细胞......这就是细胞分裂的简要过程。

　　在这个过程中，人们在果蝇实验中发现了一些特殊的细胞，它们的染色体复制之后并没有分开，而最终成为了4倍体，其中一个关键的原因在于：中心粒并没有分开向细胞两极移动，从而影响后续分裂过程。是什么原因使得中心粒没有分开呢？

　　1995年，苏格兰Dundee大学的解剖与生理学研究中心的Glover 教授和他的团队首先揭开了这个谜题。

　　Glover发现果蝇细胞内有一种丝氨酸-苏氨酸蛋白酶参与了细胞分裂的过程，而当这种酶发生突变的时候，中心粒就不会分离，从而形成所谓“单极纺锤体”的形态，影响细胞分裂，最终形成多倍体。

　　如上图显示，在对细胞进行免疫荧光染色后Glover进一步证实，很多编码这种蛋白酶的基因发生突变后，细胞都只含有一个中心粒，或者是两个挨得很紧的中心粒，最后都集中在了细胞的一极，在染色状态下，无论是位置还是形态，都和地球的极光非常相似，因此，Glover命名这种蛋白酶为Aurora Kinase，Aurora就是极光的意思，相应的基因称为Aur基因。

　　进一步研究显示，人类的Aurora激酶共分为三个亚型：A,B和C，其中A和B亚型在人体许多细胞中表达，而C亚型主要在睾丸组织中表达。

　　正常情况下，Aurora激酶的活化受到严格的调控。以Aurora A为例，其编码基因位于20号染色体，酶的活化需要共作用因子 TPX2的结合，TPX2在后文中也会着重提到，它是一种微管相关蛋白，在纺锤体聚集的过程中多有涉及。Aurora A与TPX2结合后，使Aurora激酶的构象发生了改变，活化段移动至催化口袋，阻止了苏氨酸的去磷酸化，保持了Aurora激酶的活性。

　　此后越来越多的研究发现，aurora激酶不仅在失活状态下可以导致多倍体的形成，在很多肿瘤细胞中，该激酶也存在过表达的现象，对此目前存在多种解释。

　　刚才提到，在正常细胞中，aurora激酶A主要是在G2/M期发挥作用，影响中心粒成熟，纺锤体形成等过程，而在肿瘤细胞中的情况不同，激酶A在整个细胞周期中均有表达，这种过度表达的直接结果就是会影响多个胞浆内其他蛋白的功能，导致细胞的异质性。

　　Aurora激酶A会干扰细胞周期中关键的checkpoint。正常的细胞在G2末期，即将进入M期之前存在一个checkpoint，可以阻止有DNA损伤的细胞进入有丝分裂期，而过度表达的激酶A会干扰这种核查功能，不仅如此，过度表达的激酶A还会影响第二个checkpoint---纺锤体的聚集过程，该过程被干扰紊乱后，会导致异常纺锤体的形成。此外，过度表达的Aurora A还会影响细胞质分离的过程，最终会形成多倍体。

　　非整倍体的形成，是肿瘤细胞产生的基础之一。当非整倍体在正常的细胞周期中出现的时候，会在M/G1期的checkpoint引发凋亡机制，也就是说，即便是有丝分裂完成了，此类细胞也不会存活，这种凋亡机制的开启依赖于P52信号通路的活化。Aurora A的过表达会抑制P53通路的正常运作，使凋亡过程受阻，异常细胞得以继续生存。还有多项研究表明，除了P53以外，Aurora A还可以和其他多个抑癌蛋白（BRCA1, Chfr）发生作用，使其失活，导致肿瘤细胞生成。

　　除了抑癌蛋白，Aurora A还可以参与多个信号通路。在胰腺癌中，Aurora A是MAPK1 / ERK3通路的一个下游靶点，该通路的过度活化可引起Aurora A的过表达；在卵巢癌和乳腺癌中，Aurora A会参与端粒酶逆转录酶的mRNA转导过程，增强端粒酶的活性，导致肿瘤细胞寿命延长。

　　好了，在对于Aurora 激酶A有了一个总体的认识后，我们回到开篇提到的那一篇论文，看看曙光女神的宽恕是怎么练成的吧。

　　对于于EGFR-TKI的耐药，无论是一代还是三代，想必大家对于已经发现的机制都至少有一个总体的印象，总体来说分为两类：基因突变（T790M/C797S/C-MET扩增/BRAF 等）以及其他非基因突变原因（小细胞转化）导致的耐药，本文提及的Aurora激酶A就属于第二类机制。

　　论文为探讨Aurora A在第三代EGFR-TKI耐药机制中的作用，特别选取了两种第三代TKI：Rociletinib和Osimertinib ，分别对四个EGFR敏感突变的细胞系进行培养至耐药，之后分离出耐药后的细胞株，再继续给与不同的Aurora激酶抑制剂，观察细胞的增殖状况。最终在94个化合物中，筛选出三个抑制效果明显的抑制剂：VX680, AZD1152,还有MLN8237，三个抑制剂对于Aurora激酶的不同亚族抑制力不同，VX680对于A/B/C均显示出抑制作用，AZD1152主要针对激酶B，对A的抑制作用其次，MLN8237则主要对激酶A的抑制作用明显，其中MLN8237在早期的临床实验中被初步验证联合EGFR-TKI的疗效显著。

　　为方便大家理解，小V把Aurora A激酶在三代TKI耐药发生的过程中的作用机制归纳为以下几个步骤，

　　1、研究者首先确定了在耐药的细胞株中，活化的Aurora激酶主要是A亚型，B和C均未明显活化，激酶A的活化主要是靠T288位点的自身磷酸化。

　　2、之后需要确定的问题就是，激酶A的活化的上游驱动因素是什么。在对不同周期的细胞系进行比较后发现，G2/M时期中的激酶A活性远高于其他时间点，这在之前提过，而所有的细胞模型都显示，TPX2的表达也持续增高，这也再次验证了之前关于TPX2和Aurora激酶A结合后导致构象改变的物质基础，同时也提示，TPX2在将来是否可以作为应用 Aurora 激酶抑制剂的一种biomarker？

　　3、研究者进一步验证了MLN 8237 联合Osimertinib 或Rociletinib对耐药细胞株的作用效果。结果显示：各组耐药细胞数目均大幅减少。这不仅说明了联合应用在体外实验的可能性，而且证明，如果解除了Aurora A的作用，本来耐药的细胞还可以恢复对于三代EGFR-TKI的敏感性，也就是说，至少在体外实验中，Aurora A抑制剂可以把现有三代EGFR-TKI的作用最大化。

　　4、进一步探讨联合应用导致细胞凋亡的机制：BIM蛋白。BIM和它的变种蛋白BIM-EL在磷酸化之后可导致蛋白酶体的降解，诱发凋亡。EGFR突变和Aurora激酶A的表达本身都可以抑制BIM及BIM-EL的磷酸化，使其失去诱发凋亡的作用，因此，Aurora激酶抑制剂和EGFR-TKI的共同作用可以重启BIM活性，抑制肿瘤细胞生存。

　　5、从本研究中可知，耐药细胞先后经历了EGFR突变和Aurora 激酶A的活化，那么激酶A的活化的过程是怎样的呢？研究将整个耐药过程分为了a 敏感期，b 耐受期，c 获得性耐药期三个部分，敏感期以BIM介导的凋亡为主要特点，耐受期中TPX2和磷酸化Aurora A的表达逐渐升高，同时BIM的表达急速下降，最后进入获得性耐药的平台期。有意思的是，除了TPX2的升高，研究者同时观察到T790M突变以及Met扩增等基因突变发生，也就是说，两类机制是可以共存的。

　　对于Aurora激酶的研究已经有了20多年的时间，目前走的最快的应该就是MLN 8237，作为单药治疗已经进入多瘤种的III期临床研究阶段，其他多个类似物也在进行临床研究，相信这篇论文为联合EGFR-TKI更加明确了方向，也坚定了开发者的信心。

　　王尔德说：我喜欢有未来的男人和有过去的女人.....奥希替尼，和其他的三代TKI，可能是第一次找到了可以一起开拓未来的另一半......Aurora 激酶有着很多故事，未来等着你们书写。

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