mTORC2信號通路與多發性骨髓瘤的研究進展

張亞男 傅云峰 劉 競*

（中南大學湘雅三醫院血液內科，湖南 長沙 410013）

mTORC2信號通路與多發性骨髓瘤的研究進展

張亞男 傅云峰 劉 競*

（中南大學湘雅三醫院血液內科，湖南 長沙 410013）

多發性骨髓瘤目前仍是一種無法治愈的造血系統惡性腫瘤。近年來隨著蛋白組學等生物技術的發展，對多發性骨髓瘤的發病機制有了更深入的認識，從而提出更側重于微環境和細胞因子網絡的靶向治療。最近腫瘤生物學研究表明，雷帕霉素靶蛋白復合物2（mTORC2）的活性對一些腫瘤細胞的轉移和活力起著至關重要的作用，卻對正常細胞無影響，且關于mTORC2及其功能調控仍存在許多懸而未決的問題。本文就mTORC2信號通路和多發性骨髓瘤的靶向治療前景作一綜述。

mTORC2信號通路；多發性骨髓瘤；mTOR抑制劑

多發性骨髓瘤（multiple myeloma，MM ）是一種漿細胞克隆性增生性惡性腫瘤，其特征是骨髓被惡性漿細胞取代，異常免疫球蛋白大量生成和骨質破壞，從而產生一系列臨床癥狀與體征，嚴重威脅中老年人的生命及生活質量。其目前主要治療方法是聯合化療和干細胞移植，由于瘤細胞的增殖比例低及多發耐藥株的形成，骨髓瘤的臨床治療療效仍不甚理想，尋找新的治療靶點迫在眉睫。最近腫瘤生物學研究表明，mTORC2的活性對一些腫瘤細胞的轉移和活力起著至關重要的作用，卻對正常細胞無影響，因而開發特異性mTORC2抑制劑成為熱點。然而，關于mTORC2及其功能調控仍存在許多懸而未決的問題。本文就mTORC2信號通路和多發性骨髓瘤的靶向治療前景作一綜述。

1 mTORC2的相關介紹

TOR基因是于1991年在酵母作為雷帕霉素（rapamycin） 靶蛋白被發現，mTOR為 PIKK （phosphoinositidekinase-related kinase） 家族成員之一，有蛋白激酶及信號轉導的功能，是一種不典型的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，能使底物的Ser/Thr發生磷酸化，其功能受FRB結構域影響。FRB （FKBP12/rapamycinbinding）是FKBP-rapamycin 復合物結合區，在雷帕霉素特異性抑制mTOR 的過程中起連接作用。雷帕霉素與其細胞內受體FK506 結合蛋白12結合，形成FKBPrapamycin復合物，再與mTOR的FRB相結合，從而抑制mTOR的激酶活性。其有兩種不同的mTOR復合物，分別是mTOR復合物1 （mTORC1）與mTOR復合物2 （mTORC2）[1]。mTORC1主要包括mTOR、mLST8（mammalian ortholog of LST8）和Raptor（regulatory associated protein of mTOR），其主要功能是調節蛋白質合成和細胞周期進程；而mTORC2則在肌動蛋白細胞骨架組織和細胞存活方面發揮重要作用，這些功能的發揮受到生長因子、營養素、能量、應激狀態的影響[2]。

1.1 mTORC2特有的結合蛋白

①Rictor：有研究證實[3,4]，Rictor是mTOR 結合蛋白，RictormTOR復合體主要參與細胞骨架蛋白的構造，是Akt/PKB在Ser473位點磷酸化必需結構，并進一步促進Akt在Thr308位點的磷酸化，增加Akt激酶活性，影響腫瘤細胞的增殖和存活。FKBP1-雷帕霉素復合物不能結合在Rictor-mTOR復合物上，因此該復合物對雷帕霉素耐受。但研究[5]顯示延長雷帕霉素的暴露時間可能也會影響mTORC2 的組裝和Akt信號通路。另一研究[6]發現S6K1以雷帕霉素敏感的方式磷酸化Rictor-Thr1135位點，抑制mTOR和Akt信號通路，但對mTORC2蛋白組裝和激酶活性無影響，且mTORC2 磷酸化Akt作用機制尚未闡明。②Sin1：Sin1是mTORC2所特有的亞單位，在mTORC2磷酸化Akt/PKB中起著非常重要的作用。Sin1基因敲除干擾Rictor-mTOR的相互作用，抑制Akt-Ser473的磷酸化，但只影響Akt 的一個亞群（包括FoxO1/3a） ，對Akt其他靶點及mTORC1底物無影響。此外，Sin1和Rictor形成穩定的化合物，它們之間的結合作用比各自與mTOR結合更穩定。敲除Sin1或Rictor后降低了mTORC2激酶活性，不能排除其與其他激酶結合調節Akt的可能性，Sin1或Rictor可能具有更廣泛的非依賴于mTORC2 的生理功能。最新發現[3]，Sin1作為mTORC2選擇性的連接蛋白，為招募mTORC2其他靶點起重要作用。

1.2 mTORC2相關結合蛋白

①mLST8：mLST8 特異性作用于mTOR分子中激酶催化域，起到激活并穩定mTOR的作用。當營養素等上游因子不存在時，mLST8 將mTOR、Raptor緊密地鎖在一起，使得mTOR不能與下游的靶基因結合；反之，其發生空間構象改變，使得mLST8和Raptor 之間的結合斷裂，暴露出mTOR，從而使其可與下游靶基因結合。研究發現，在細胞中利用RNAi技術敲除mLST8抑制mTORC1底物磷酸化，其并沒有改變底物的磷酸化及mTORC與Raptor之間的作用，說明mLST8不是mTORC1發揮功能所必需結構。②DEPTOR：DEPTOR蛋白與mTOR的C端的DEP結構域結合，負性調節mTORC1和mTORC2的活性。當mTOR 信號通路激活時，DEPTOR被磷酸化并且快速地被泛素-蛋白酶體降解。DEPTOR 缺失可激活mTORC1和mTORC2的活性，促使S6K、Akt和SGK1磷酸化，促進細胞的成長和生存；過度表達DEPTOR則使S6K抑制，由于負反饋環路抑制使Akt過度激活，28%的多發性骨髓瘤中過度表達DEPTOR，這些細胞需要高表達DEPTOR來維持PI3K及Akt 的活性，DEPTOR水平降低將導致細胞死亡。最新研究表明，DEPTOR作為內源性抑制劑，在mTORC1和mTORC2的作用機制及生物學作用中發揮重要的橋梁作用。

2 mTORC2信號通路與多發性骨髓瘤

2.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路（不擾亂依賴mTORC1的負反饋作用）

MM的復發難治在于腫瘤細胞之間的作用、骨髓微環境的改變以及目前雷帕霉素及其類似物即使在高濃度亦不能完全抑制mTORC2活性所致。mTORC2信號的激活可直接磷酸化Akt，而其前提是受AKT最大活化調節，而pAkt-T308以及pAkt-S473為mTORC2的下游信號，促進多發性骨髓瘤的生存。PTEN是一種抑癌基因，可負性調節PI3K/ Akt/mTOR信號通路，在某些MM細胞中存在突變及缺失，而Rictor可逆轉PTEN的缺失，并通過PI3K/Akt/mTOR抑制mTORC2活性而促進MM細胞的凋亡。

2.2 mTORC2信號通路影響多發性骨髓瘤的自噬作用

PI3K、mTOR及Akt1等癌基因會抑制凋亡和自噬的發生，而某些抑癌基因，如TSC1 /2、PTEN、LKB1等則會誘導凋亡和自噬的發生。目前數據顯示mTOR因抑制自噬發生，在肺癌、多發性骨髓瘤等發揮重要作用。目前普遍認為mTOR通過兩種機制發揮對自噬的調節作用：①mTOR介導的信號轉導作于下游效應物，如4E-BP1、S6K1激酶，啟動相關基因轉錄和翻譯，從而控制自噬；②mTOR激酶直接作用于Atg蛋白來調節自噬體的形成。mTOR作為多條信號通路中的中間環節，同時也受上游調節物的調節，能量感受器激酶AMPK在胞內AMP/ATP 比值增高時活化使mTOR失活等。

2.3 mTORC2信號通路影響多發性骨髓瘤的骨髓微環境

MM的治療面臨耐藥、復發等瓶頸，可能與骨髓微環境成分相關，包括IL-6、IGF-I等相關細胞因子，其在細胞與細胞，細胞與細胞外基質的相互作用中發揮重要作用，在多發性骨髓瘤細胞的遷移、分化及營養供應上起著舉足輕重的影響。有研究表明抑制mTOR和mTORC2/ Rictor的活性后下調AKT-Ser473活性，繼而激活轉錄因子FOXO，使胞膜再表達CD81/CD82分子，從而發揮抗骨髓瘤效益。另Rictor抑制PHOGD12以及mTORC2與PREX1的相互作用可抑制細胞的遷移，有利于骨髓瘤轉移的控制。

2.4 DEPTOR的內源性抑制作用

DEPTOR的正常功能為抑制mTORC1和mTORC2信號通路。當其過度表達時，其抑制mTORC1信號通路，出乎意料的是，它激活了PI3K/ mTORC2 /Akt信號通路。這種間接的PI3K的激活模式在一些MM細胞的亞群中的生存起著重要的作用，否則其將因缺乏PI3K的激活而突變。

Peterson等證實，DEPTOR過度表達抑制mTORC1時，反而減輕mTORC1介導的PI3K的抑制作用，從而導致PI3K的激活以及mTORC2相關蛋白及酶的輸出。被證明具有拷貝數增加和相關的表達增加基因在染色體8q24區域包含DEPTOR，這種染色體異位后將導致轉錄因子c-MAF或MAFB的過表達，通過c-MAF或MAFB促進DEPTOR過度表達從而維持某些MM細胞亞群存活。Ge等證實予以降低DEPTOR的水平，其將通過自噬及凋亡途徑促進MM細胞凋亡。

3 mTORC2靶向藥物在多發性骨髓瘤中應用情況

3.1 雷帕霉素

雷帕霉素是最早被發現mTOR抑制劑，其能結合FKBP，抑制mTOR，阻止P70S6K和4EBP磷酸化，同時也間接抑制了其他相關蛋白轉錄和翻譯，具有抗菌、免疫抑制和抗腫瘤作用。在許多腫瘤組織培養和動物模型中, 雷帕霉素均具有濃度依賴性的抑制腫瘤細胞生長的活性，如白血病、惡性淋巴瘤等。目前大量研究表明，雷帕霉素與地塞米松、馬法蘭等化療藥物以及與HSP-90抑制劑聯用，在MM治療取得較好的效果，由于雷帕霉素對多種腫瘤的治療有很好的前景，人們繼續研發雷帕霉素的衍生物：CCI-779、RAD001、AP23573。與雷帕霉素相比，其有更好的水溶性和穩定性, 因而具有更廣泛的臨床應用前景，目前尚處于臨床試驗階段。

3.2 ATP競爭性mTOR抑制劑

因多發性骨髓瘤疾病進展及多發耐藥株的產生，目前資料顯示mTORC1抑制劑的臨床療效有限，很大程度上歸因于Akt的活化激活了mTORC2 活性，ATP競爭性mTOR抑制劑是新一代mTOR抑制劑，其可同時抑制mTORC1和mTORC2，副作用更小，目前已研發藥物包括Torin1、PP242、PP30、Ku-0063794、WAY-600/687/354和AZD8055。已有研究表明PP242在多發性骨髓瘤治療上優于雷帕霉素[5]。另最近有PI3K，Akt和mTOR新型抑制劑正在被開發，其中有一些進入臨床試驗，一個新的變構Akt抑制劑：MK-2206，在體外實驗其可抑制MM細胞增殖、誘導細胞凋亡甚至降低骨髓基質干細胞或腫瘤促進因子。目前相關研究正在進行中，PI3K/Akt/mTOR信號通路上雙重抑制可能在難治復發的MM的治療中給予新的希望。

3.3 mTORC2特異性抑制劑

目前尚無該類藥物，研發該類抑制劑有可能的機制[4, 5]是：①通過干擾固有mTORC2信號的蛋白質相互作用。如予以一個小分子阻止Rictor、msin1、depetor和mLST8裝配或促進其分離，從而瓦解mTOR的功能。②設計一個缺乏三維結構的小分子，并予以目標底物結合接口，抑制mTORC2與下游發生關系而影響其功能。③找到一個可抑制mTORC2定位的分子。例如，如果msin1 PH結構域把mTORC2定位于胞膜上，小分子抑制劑就是抑制脂質結合界面，而且其可能對細胞中mTORC2功能不會有抑制。

3.4 DEPTOR抑制劑

由于DEPTOR在MM細胞生長、凋亡、自噬及耐藥性的重要性，其抑制劑可用于多發性骨髓瘤的治療。然而，目前尚無DEPTOR抑制劑被開發。最近研究發現白藜蘆醇，其為一種天然存在的多酚，有促進mTOR和DEPTOR之間的相互作用，從而抑制mTOR信號。部分學者認為白藜蘆醇可能直接與mTOR或DEPTOR相互作用，導致在這兩種蛋白質之間的相互作用增強；也可能是白藜蘆醇間接通過結合一個輔助蛋白到DEPTOR上，促進與mTOR之間相互作用。另外，白藜蘆醇亦可激活其他的信號通路，化學修飾DEPTOR或mTOR，導致這些蛋白之間的相互作用增強。這均需進一步研究。

4 目前仍存在的問題與展望

目前積極尋找治療MM的新靶點具有十分重要的現實意義，mTORC2信號通路為我們提供新的治療思路，其目前相關研究正在進行中，大量實驗數據表明多發性骨髓瘤細胞可通過該信號通路影響自噬、骨髓微環境、內源性抑制及信號通路的多向性、反饋性促進MM細胞的凋亡，對MM有一定治療作用。mTORC2信號通路與AKT的磷酸化、PTEN基因的缺失、突變以及骨髓微環境有影響，其與多發性骨髓瘤的具體機制尚不明確，尤其最新研究表明雷帕霉素及其類似物對多發性骨髓瘤的臨床療效并不如預期理想，mTORC2靶向抑制藥物的更具臨床意義，故MM與mTORC2之間具體作用分子及位點成為研究熱點，其相應的作用機制有待進一步研究。

[1] 陳莉君,史道華.mTOR結合蛋白的研究進展[J].現代腫瘤醫學,20 12,137(11):2435-2438.

[2] Sengupta S,Peterson TR,Sabatini DM.Regulation of the mTOR complex 1 pathway by nutrients,growth factors,and stress[J].Mol Cell,2010,40(2):310-322.

[3] Oh WJ,Jacinto E.mTOR complex 2 signaling and functions[J]. Cell Cycle,2011,10(14):2305-2316.

[4] Sparks CA,Guertin DA.Targeting mTOR: prospects for mTOR complex 2 inhibitors in cancer therapy[J].Oncogene,2010,29(26):3733-3744.

[5] Hoang B.Targeting TORC2 in multiple myeloma with a new mTOR kinase inhibitor[J].Blood,2010,116(22):4560-4568.

[6] Boulbes D.Rictor phosphorylation on the Thr-1135 site does not require mammalian target of rapamycin complex 2[J].Mol Cancer Res,2010,8(6):896-906.

Advance in Research on the Relationship between mTORC2 Signaling Pathway and Multiple Myeloma

ZHANG Ya-nan, FU Yun-feng, LIU Jing*
(Department of Hemopathology, Third Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410013, China)

Multiple myeloma remains an incurable hematopoietic malignancies. In recent years, with the development of proteomics technology, more in-depth understanding of the pathogenesis of MM has been put forward, which focuses more on the microenvironment and cytokine network in the targeted therapy. Recent studies in cancer biology indicate that mTORC2 activity is essential for the transformation and vitality of a number of cancer cell types, but in many normal cells, mTORC2 activity is less essential. However, there are many open questions regarding the function and regulation of mTORC2 and its function in both normal and cancer cells. Here, we summarize exciting new research into the biology of mTORC2 signaling and highlight the current state and future prospects for mTOR-targeted therapy on MM.

mTORC2 signaling pathway; Multiple myeloma; mTOR inhibitors

R733.3

A

1671-8194（2014）11-0054-03

*通訊作者