胰腺癌治疗的新曙光 ——Biacore在胰腺癌疾病机理研究与药物开发中的应用

随着精准医学的发展，癌症患者的整体生存率已经普遍提高，但也有例外，那便是胰腺癌。绝大部分胰腺癌患者在确诊本年内死亡，是所有癌症中生存率最差、死亡率最高的，被称为「癌中之王」。2020 年 Science 十大医学研究与发现之一，便是关于胰腺癌治疗的新曙光。在胰腺癌疾病机理研究与药物开发中，Biacore 分子互作从天然产物、多糖类抑制剂到细胞治疗 CAR-T，应用广泛。
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01. 天然产物多糖抑制剂

RN1 结合表皮生长因子受体（EGFR）和 Gal-3，阻碍它们的相互作用，并下调 ERK 激酶的磷酸化和转录因子 Gal-3、Runx1 的表达。RN1 还结合骨形成蛋白受体（BMPR1A 和 BMPR2），阻碍 Gal-3 与 BMPR 的结合。RN1 作为一个新型的 Gal-3 抑制剂，可以作为人 PDAC 治疗的潜在候选药物。

在这篇文章中，研究者首先通过 Biacore 实验证实了 Gal-3 与 EGFR 的结合（图 1a），亲和力 7.8 μM。此外，将不同浓度的 RN1 和 50 μg/mL 的 Gal-3 混合进样，发现响应值与 RN1 的浓度呈负相关（图 1b），说明 RN1 阻碍了 Gal-3 与 EGFR 的结合。为了进一步证实这个竞争关系，用 Biacore 检测了 RN1 和 EGFR 的相互作用（图 1c），亲和力为 4.8 μM，且响应值不超过 20RU，佐证了竞争实验中响应值与 RN1 浓度的负相关性，就是由于 RN1 竞争掉了原本结合 EGFR 的 Gal-3。之后的细胞实验结果也与 Biacore 分子互作实验结果吻合。

图 1

此外，有报道一些膜受体能与 Gal-3 相互作用，激活下游信号通路。所以作者进一步研究了 Gal-3 与骨形成蛋白受体（BMPR）的相互作用。当使用 Biacore 分析 RN1、Gal-3、BMPR 之间的关系时，研究者发现 Gal-3 能很强地结合 BMPR1A 和 BMPR2（图 2f）。更进一步，RN1 能通过与 BMPR1A/BMPR2 的互作，有效地阻碍 Gal-3 与 BMPR1A/BMPR2 的结合（图 2 g，2 h）。RN1 和 Gal-3 与 BMPR 的关系与 EGFR 十分类似，之后的细胞实验也证实了这一点。

图 2

结合后续的实验，研究者最终提出了一个 Gal-3 的胰腺癌调控模型及 RN1 在通路中的作用（图 3），文章发表于 2017 年的 Oncogene 上。

图 3

2019 年，丁侃教授课题组再接再厉，在 Carbohydrate Polymers 上发表文章，从红花中提取的阿拉伯半乳聚糖 HH1-1，有抗胰腺癌的活性。HH1-1 可以结合 Gal-3 并抑制其表达。HH1-1 可以降低 Gal-3 与 EGFR 的亲和力 200 倍以上。

首先，研究者通过 Biacore 实验发现，HH1-1 不能结合 Gal-1 和 Gal-7，但是能特异性地结合 Gal-3，亲和力为 4.2 μM（图 4C）。Biacore 实验表明，HH1-1 不能结合 EGFR，而 Gal-3 与 EGFR 能很强地结合，亲和力为 0.13 μM（图 4 G，4 H）。而当 HH1-1、EGFR 和 Gal-3 同时存在时，EGFR 与 Gal-3 的相互作用被严重影响，亲和力降至 33 μM（图 4I，4J）。EGFR 与 Gal-3 的结合在 HH1-1 的影响下降低了 200 多倍。

图 4

02. 当胰腺癌遇到细胞治疗

2017 年上海肿瘤研究所李宗海教授课题组在 Protein & Cell 上发表文章：在病人来源肿瘤异种移植模型（PDX model）中，抗间皮素的 CAR-T 细胞能对胰腺癌细胞产生有效的生长抑制。

抗间皮素的 CAR-T 细胞的获得，首先需要开发全人源抗间皮素抗体。作者通过噬菌体展示及细胞实验，得到 P1A6E 与 P3F2 两株抗体。然后，通过 Biacore 测定 P1A6E 和 P3F2（IgG 和 scFv-Fc 形式）与间皮素的亲和力与动力学。作者在 CM5 芯片上偶联 anti-human Fc antibody（BR100839）作为捕获分子，分别捕获 100RU 的不同抗体，进样间皮素浓度梯度，最后用 3M MgCl₂ 完成再生。反复捕获反复使用，一块芯片可完成上百对互作。最终结果如图 5 与表 1 所示，抗体-间皮素亲和力的准确测量，为之后 CAR-T 的构建打下坚实的基础。

图 5

表 1

自 1990 年上市至今，Biacore 已经成为分子互作检测的「金标准」，并成功助力基础科研与药物开发的多个研究领域取得重大突破。

截至目前，借助 Biacore 累计发表的文章已突破 40,000 篇，超过 80% 的已上市的抗体药物的研发、申报、生产过程中也均有 Biacore 的身影。

此外，Biacore 可检测样品的范围十分宽泛，除了常规的蛋白、多肽、抗原、抗体、核酸、有机小分子之外，分子量超高的蛋白复合体、多糖、纳米材料、高分子材料、甚至完整的细胞、细菌、病毒等也同样能够检测，并给出漂亮的数据。