抗肿瘤新药ONC201对乳腺癌的特殊杀伤机制
肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）是一种抗肿瘤蛋白，临床试验证明其具有潜在抗癌作用。但是，这种药物有血清半衰期短、稳定性差、成本高和生物分布受限等缺点。宾州Hershey癌症研究所的Allen JE等人在2013年鉴定口服活性稳定小分子“TRAIL诱导化合物（TIC10，又名ONC201或NSC350625）”能以不依赖p53的方式转录诱导TRAIL，且不受血脑屏障限制。
鉴于TIC10诱导肿瘤细胞和正常细胞TRAIL持续上调，证明它可能具有抗肿瘤活性。
有学者提出了关于ONC201的两条主要作用机理：1）TRAIL依赖途径；2）不依赖TRAIL途径（应激反应）。
2015年，Oncoceutics公司与德州大学M.D.安德森-癌症中心教授Michael Andreeff课题组合作，共同研发新药ONC201，并于2016年获ZL该类化合物具有抗癌特性，在p53蛋白发生突变或完全删除时仍能诱导癌细胞凋亡而不影响正常细胞。目前，作为抗肿瘤药物，科学家们正致力于开展ONC201对各种恶性肿瘤的早期临床试验。
最近，美国国立卫生研究院（NIH）癌症研究中心Stanley Lipkowitz团队在《Oncotarget》发表文章，报道ONC201在乳腺癌细胞中存在新作用途径：靶向线粒体。
新文章在多种人类乳腺癌和子宫内膜癌细胞系中测试了ONC201的毒性。值得高兴的是，ONC201对所有癌细胞系都表现出了杀伤性。出人意料的是，ONC201毒性并不依赖TRAIL受体，也不依赖caspases：磷酸化的Akt（pAkt）和ERK（pERK）在药物处理早期阶段（1-24小时）轻微上调，但在随后48小时逐渐下降，与此同时，磷酸化的Foxo3a（pFoxo3a）也没有明显变化。在RNAseq分析中，ONC201未能诱导TRAIL mRNA，反而DR4和DR5 mRNA稍微有所增加。
过去其他调查鉴定ONC201诱导的TRAIL转录和毒性，部分归因为TRAIL介导的凋亡。在乳腺癌和子宫内膜癌细胞中，ONC201诱导的细胞毒性从何而来？
时间推移活细胞成像（time-lapse live cell imaging）结果显示，ONC201导致细胞膜气球化然后破裂，该现象不同于细胞凋亡。Western blot证明，ONC201致使AMP依赖激酶和ATP磷酸化丢失。采用安捷伦 Seahorse XF分析仪提供的实时活细胞分析，研究人员发现ONC201抑制了线粒体的呼吸作用，在缺乏葡萄糖的情况下ATP耗尽和细胞毒性都显著增强，这表明ONC201靶向了线粒体呼吸。
ONC201抑制线粒体呼吸
共聚焦显微镜和电镜成像观察到ONC201引起了线粒体结构损伤和功能损害。此外，ONC201还降低了线粒体DNA（mtDNA）。RNAseq分析结果显示ONC201抑制了多个mtDNA编码基因和核编码基因表达，这些基因参与氧化磷酸化等线粒体功能。
更重要的是，这篇文章发现，缺乏富马酸酶（fumarate hydratase）的癌细胞和mtDNA产量减少的多个癌细胞系对ONC201有抗性。富马酸酶是三羧酸循环中的一种酶，与细胞有氧呼吸中很多代谢反应相关，遗传突变导致的富马酸酶缺失能引发包括肾癌在内的恶性肿瘤。这篇文章指出，不依赖线粒体呼吸的细胞对ONC201有潜在抗性。
“我们的数据证明，新药ONC201能通过破坏线粒体功能杀死癌细胞，依赖糖酵解（glycolysis）的癌细胞能抵抗ONC201的杀伤，”文章作者总结。
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