杰论系列 | 肿瘤治疗新方向-全基因组加倍（WGD）

TP53肿瘤抑制因子在WGD中的作用一直是个谜：p53可以阻断四倍体细胞的增殖，作为WGD的屏障，但也可以促进有丝分裂旁路，这是WGD通过核内复制的关键步骤 。在野生型（WT）p53肿瘤中，WGD经常与E2F通路的激活相关，特别是编码细胞周期蛋白E1(Cyclin E1)的CCNE1的扩增。研究者发现细胞周期蛋白E1表达的升高会导致复制性应激，从而激活ATR-和chk1依赖的G2期阻滞。p53通过其下游靶点p21与Wee1一起有效抑制有丝分裂周期蛋白依赖性激酶的活性，激活APC/CCdh1，促进有丝分裂旁路。细胞周期蛋白E的表达抑制有丝分裂旁路后p53依赖的衰老，允许细胞完成核内复制，因此研究结果表明，p53可以通过促进WGD来促进癌症的进化 ^[7]。

图8. 细胞周期 ^[9]

• 在一项万人前瞻性临床测序的转移性研究中，研究者发现该队列的特征为WGD+在晚期疾病环境中的提示总体生存率更差，在调整了癌症类型、年龄和TP53突变状态后，WGD仍然与泛癌患者总生存率的下降显著相关。

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• 在另一项研究中，研究者利用全基因组泛癌症分析（PCAWG）和癌症基因组图谱的测序数据来阐明WGD影响预后的机制。 研究发现WGD与几个因素相关，如LOH区域的长度。使用WGD相关因素进行的生存分析显示，在WGD+的样本（WGD）和WGD-的样本（nWGD）中，chr17中较长的LOH区域和LOH与不良预后相关。除这两个因素外，nWGD样本显示肿瘤抑制基因(TSGs)的突变数量与预后相关。据此，研究者进一步提出了WGD进化模型。

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图10-11. WGD相关因素的生存分析及WGD进化模型 ^[10]

WGD作为一个潜在的生物标志物，目前可以选择WGS、WES、SNParray等多种方法。对WGD阳性的判定主要采用 肿瘤倍性（ploidy）值 和 染色体不稳定性（Chromosomal instability，CIN）值 来判断。

• 采用肿瘤倍性判断WGD，是基于一项对CCLE细胞系非整倍性研究 。研究者基于前期CCLE细胞系的WGD状态和染色体臂非整倍体景观，确定细胞系倍性为<2.5，分类为WGD−，倍性为>3，分类为WGD+ ^[2，11] 。同时引入了非整倍体评分（Aneuploidy score, AS）的概念。

• 非整倍体评分被定义为获得或丢失的染色体臂的总数，反映了一个样本中具有臂水平拷贝数改变的染色体臂的总数。 在最新的研究中，这种非整倍体评分范围从0到39，即人类常染色体染色体臂的总数：1-12和16-20染色体的p和q臂，以及端中心染色体13-15和21-22染色体的q臂 ^[5] 。

• ^{CIN值的评估基于常染色体基因组的主拷贝（major copy number,MCN）的异常比值。 基于测序覆盖率和种系单核苷酸多态性的基因型来计算母系和父系的等位基因，从而计算等位基因特异性拷贝数。在一个二倍体癌症基因组的杂合子区域中，每个母系和父系等位基因都有一个副本。然而，在一个基因组加倍的肿瘤中，更常见的等位基因的拷贝数(主拷贝）应该在癌症基因组的很大一部分中增加。如果患者超过50%的常染色体基因组的MCN≥2，则判定WGD+。CIN定义为受拷贝数畸变（Copy number aberrations, CNAs）影响的基因组长度的百分比 [1,6] 。计算公式如下：}

图13. 公式来源 ^[6]

• ^{另外，研究人员还开发了MEDICC2算法,一种利用最小事件距离(minimum-event distance, MED)从单细胞或批量测序的体细胞拷贝数改变（Somatic copy-number alterations, SCNAs）数据推断癌症系统发育、祖先基因组和WGD的方法。 MEDICC2避免了诸如无限位点假设之类的简化，允许多个突变和平行进化，并且不将相邻位点视为独立，允许重叠的拷贝数事件。利用来自2,780个肿瘤的模拟和多种数据类型，研究者使用MEDICC2演示了对系统发育、克隆和亚克隆WGD以及祖先拷贝数状态的准确推断。MEDICC2能够重建和确定肿瘤进化史中存在的单个SCNA事件的时间，这些事件可能相互重叠并相互建立 [12] 。}

图14. MEDICC2算法 ^[12]

WGD+肿瘤细胞的特异性遗传敏感性做为治疗新靶标的研究工作正在逐渐展开，2023年美国癌症研究协会(AACR)年会,来自多个团队的研究已经确定有丝分裂驱动蛋白KIF18A对CIN和非整倍体细胞的增殖具有选择性必需。 通过基因靶向KIF18A和新型小分子抑制剂，多项研究数据支持KIF18A作为CIN肿瘤治疗靶点 ^[13-16] 。

• 勤浩医药以摘要形式公布了一项KIF18A抑制剂GH2616的临床前研究数据：GH2616是一种KIF18A抑制剂。 在体外，GH2616在使用HT29细胞（WGD）的有丝分裂指数测定中抑制IC50小于50nM和EC50小于29nM的驱动蛋白运动活性。在体内，GH2616以剂量依赖性方式抑制WGD CDX模型的生长。GH2616在不同物种中具有良好的口服生物利用度和QD（once daily，每日一次）给药的代谢稳定性。该化合物还显示出低DDI（drug-drug interactions，药物相互作用）的潜力，因此适用于药物组合。在具有200多个细胞系的细胞组中，GH2616选择性地抑制具有p53突变体和多种肿瘤类型中某些其他特定生物标志物的细胞的生长。目前，GH2616的IND-enabling实验正在进行中 ^[13] 。
• Volastra Therapeutics公布了一项KIF18A抑制剂的研究结果，这款药物是由Amgen最早研发的sovilnesib(AMG650)。 在体内，AMG650在临床前物种中具有低清除率、长半衰期和良好的口服生物利用度。在小鼠中，口服AMG650可诱导OVCAR-3肿瘤模型中持续24小时的剂量依赖性药理学反应(pH3有丝分裂标志物)。持续每日一次的AMG650剂量显示出强大的抗癌活性，有证据表明，在耐受良好的剂量下，人类卵巢和乳腺CDX/PDX肿瘤模型的一个子集中，肿瘤持续消退。最后，在耐受良好剂量的BRCA1变异和CCNE1变异的肿瘤模型中，AMG650与PARP抑制剂奥拉帕尼(Olaparib)联合使用比单独使用奥拉帕尼更能增强抗癌活性 ^[16] 。AMG650已于2023年2月完成临床1期研究（NCT04293094）。
• Volastra Therapeutics内部开发的KIF18A抑制剂之一的研究结果显示：在体内，在多种肿瘤模型中，肿瘤生长存在实质性的剂量依赖性抑制作用。 值得注意的是，KIF18A抑制改变了染色体不稳定细胞中的有丝分裂进展，但不影响染色体稳定或正常细胞类型的生长，使其与其他临床抗有丝分裂药物区分开来 ^[15] 。由Volastra Therapeutics内部开发的KIF18A抑制剂VLS-1488在晚期癌症患者中的I/II期研究预计将在2023年9月展开（NCT05902988）。
• Apeiron Therapeutics关于内部开发的KIF18A抑制剂研究结果显示 ：在三阴性乳腺癌和结直肠癌CIN阳性细胞系中，siRNA介导的抑制KIF18A表达和KIF18A atp酶活性的小分子抑制均导致增殖减少，并增加有丝分裂指数和多极纺锤体。在体内，用KIF18A抑制剂治疗CIN阳性的xenograft肿瘤可产生强大的抗肿瘤活性，而对体重的影响最小 ^[14] 。

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