研究介绍
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研究背景
Background
BCL2蛋白：首个被确认的内在凋亡调节蛋白，其过度表达与多种血液肿瘤的发生发展有关；BCL2介导的凋亡信号通路的阻断对癌细胞的存活是有益的；因此，通过小分子抑制剂破坏BCL2与促凋亡蛋白之间的关联以促进凋亡，长期以来一直是癌症治疗的一个有吸引力的策略。
Venetoclax：作为首个BCL2抑制剂，它破坏了BCL2与促凋亡蛋白之间的相互作用，促进了恶性细胞的凋亡。Venetoclax是复发性慢性淋巴细胞白血病治疗的主要手段，并且在多项临床试验中正在被研究用于治疗各种癌症，但耐药性问题限制了其应用。
研究目的
Objectives
在用Venetoclax治疗后复发的患者中，经常观察到BCL2的G101V突变，并且可以通过干扰化合物结合来克服Venetoclax的耐药性。因此，迫切需要开发下一代BCL2抑制剂以克服药物耐药性。在本研究中，作者发现sonrotoclax，一种强效且选择性的BCL2抑制剂，在各种血液癌细胞中展现出比Venetoclax更强的细胞毒性，并且在多种血液肿瘤模型中对肿瘤生长的抑制更明显。
研究方法
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研究亮点
1、蛋白质纯化（Protein purification）：人类BCL2蛋白被表达并纯化，所有突变体通过定点突变系统生成，并通过与野生型BCL2相似的方法进行纯化。
2、表面等离子共振（SPR, Surface Plasmon Resonance）：在Biacore 8K系统上进行SPR实验，测量sonrotoclax和venetoclax对His标签BCL2及其变体的结合动力学。使用HBS-N缓冲液，通过调整pH和离子浓度，以特定流速使药物在传感器芯片上流动，计算KD值。
3、细胞活性测定：使用CellTiter-Glo试剂检测细胞活性。细胞经化合物处理后，加入试剂混合并孵育，以产生量化ATP和细胞数量的发光信号。IC50值通过GraphPad Prism软件分析得出（Figure 1）
4、异种移植模型（Xenograft model）：购买了雌性NCG小鼠，将肿瘤细胞注射至其右侧腹部，根据肿瘤大小和体重进行分组。分组后，小鼠每天接受venetoclax或sonrotoclax的口服治疗，药物溶于特定比例的丙二醇、聚乙二醇和乙醇。定期测量肿瘤大小和体重，评估治疗效果。研究期间，监测小鼠的临床反应，并用统计方法比较两种药物对肿瘤体积的影响。
Figure 1. Sonrotoclax is a second-generation BCL2 inhibitor with superior potency and selectivity
Figure 2. Molecular mechanism of the interaction between BCL2 and sonrotoclax
研究发现
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基本信息描述
1、晶体结构分析：通过晶体结构分析揭示了sonrotoclax通过新的结合模式克服G101V突变引起的venetoclax耐药性;由于G101V突变，E152的侧链旋转，这影响了venetoclax的结合，导致药物亲和力下降，从而引起对venetoclax的抗性。然而，sonrotoclax由于其与BCL2的结合方式不同，似乎不受这种构象变化的影响，因此能够保持对G101V突变体的高亲和力（Figure 3）
2、Sonrotoclax在不同的血液癌细胞和异种移植模型中展现出比venetoclax更强的效力
2.1细胞活性比较：研究者比较了sonrotoclax和venetoclax在RS4;11细胞中破坏BCL2:BIM复合体的能力。结果显示，sonrotoclax的IC50值为3.9 nM，比venetoclax强约5倍。
2.2 细胞凋亡标志物：Sonrotoclax在诱导细胞凋亡标志物方面比venetoclax有效6到10倍，包括caspase激活、磷脂酰丝氨酸外化和sub-G0/G1期DNA积累。
2.3 跨细胞系的细胞毒性：在多种淋巴瘤和髓系白血病细胞系中，包括MV4-11（急性髓系白血病[AML]）、MAVER-1（套细胞淋巴瘤[MCL]）和Toledo（弥漫大B细胞淋巴瘤[DLBCL]）中，sonrotoclax显示出比venetoclax更强的细胞毒性。
2.4 机制研究：使用对BCL2抑制敏感的KMS-12-PE细胞进行的机制研究表明，凋亡下游介质BAK和BAX的缺失，使得sonrotoclax和venetoclax都无法杀死细胞。这表明两种化合物都通过靶向BCL2介导的抗凋亡途径来杀伤细胞。
2.5 体内药效学和药代动力学：在RS4;11异种移植小鼠模型中评估了sonrotoclax的体内药效学和药代动力学。单剂量治疗后，sonrotoclax在肿瘤中诱导的caspase-3裂解比venetoclax更强，表明sonrotoclax在体内诱导细胞凋亡的效力更强。
2.6 疗效研究：每天口服sonrotoclax低剂量5 mg/kg在治疗后第14天产生了98%的肿瘤生长抑制（TGI）率，显著高于相同剂量的venetoclax（67%）；在15 mg/kg的更高剂量下，venetoclax最初导致肿瘤迅速缩小，但在治疗21天后肿瘤复发。相比之下，sonrotoclax不仅显著抑制了肿瘤生长，还将肿瘤复发延迟到第39天（Figure 4）
2.7 组合疗法的潜力：sonrotoclax与第二代BTK（布鲁顿氏酪氨酸激酶）抑制剂zanubrutinib的组合，在JeKo-1异种移植模型中显示出比单一药物更强的抗肿瘤活性，表明sonrotoclax在组合疗法中的潜在应用。
Figure 3.Crystal structure of the BCL2 G101V mutant in complex with sonrotoclax
Figure 4. Sonrotoclax is more efficacious than venetoclax in both cancer cells and xenograft mouse models
研究讨论
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研究意义
1、克服耐药性：sonrotoclax为克服venetoclax耐药性提供了新的策略，尤其对G101V突变的BCL2具有显著效果。
2、治疗潜力：作为潜在的第二代BCL2抑制剂，sonrotoclax在治疗其他BCL2变异体的血液肿瘤方面也展现出了广泛的应用前景。
PROFILE
刘雪松
上海科技大学
研究方向：肿瘤分子遗传与免疫基因组学
研究内容：实验室方向是从基因组DNA变异角度研究肿瘤发生以及演化的规律，寻找预测肿瘤临床表现的标志物，并设计针对性的治疗策略。
参考文献
[1] Sonrotoclax overcomes BCL2 G101V mutation–induced venetoclax resistance in preclinical models of hematologic malignancy[J].Blood, 2024, 143(18):1825-1836. DOI:10.1182/blood.2023019706.
END
文案 | Mehta
排版 | Mehta
审核 | Mehta
发布｜姜笑南
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