Nonsense-mediated mRNA decay inhibition synergizes with MDM2 inhibition to suppress TP53 wild-type cancer cells in p53 isoform-dependent manner

无义介导的 mRNA 衰减抑制与 MDM2 抑制协同作用,以 p53 异构体依赖的方式抑制 TP53 野生型癌细胞

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作者:Ying Li #, Meng Wu #, Lili Zhang, Li Wan, Hexin Li, Lanxin Zhang, Gaoyuan Sun, Wei Huang, Junhua Zhang, Fei Su, Min Tang, Fei Xiao

Abstract

The restoration of the normal function of the tumour suppressors, such as p53, is an important strategy in tumour therapeutics. Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) inhibition by NMD inhibitor (NMDi) upregulates functional p53 isoforms, p53β and p53γ, and activates the p53 pathway. XR-2, a novel mouse double minute 2 homolog (MDM2) inhibitor, can disrupt the interaction between p53 and MDM2, thus decreasing the MDM2-mediated degradation of p53 and increasing the p53 protein levels. However, the combined effects of these two agents have not been thoroughly explored. This study combined XR-2 and NMDi in four TP53 wild-types and four TP53-mutated cancer cell lines. The combination of these two agents achieved significant synergistic effects on TP53 wild-type cancer cell lines by transactivating p53 target genes, inducing apoptosis, cell-cycle arrest and DNA damage repair. The p53β isoform induced by NMDi enhances the transactivation ability of p53α induced by XR-2, which partially explains the mechanism of the synergistic effects of XR-2 and NMDi. This study identified a combination treatment of NMDi and XR-2 which could serve as a novel cancer therapeutic approach for MDM2-overexpressed TP53 wild-type cancers and delineated a future therapy based on the further reactivation of p53.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  Nonsense-mediated mRNA decay inhibition synergizes with MDM2 inhibition to suppress TP53 wild-type cancer cells in p53 isoform-dependent manner,  
  Ying Li 等,Cell Death Discovery(Nature 子刊),2022-09-30。  

 

  研究领域与背景  
  TP53 野生型肿瘤的靶向再激活治疗。现有 MDM2 抑制剂(如 Nutlin-3a、XR-2)单药疗效有限,且缺乏如何进一步放大 p53 活性的策略。NMD 抑制可上调 p53β/γ 等剪接异构体,但二者联合尚未系统研究。

 

  研究动机  
  填补“NMD 抑制与 MDM2 抑制协同机制”空白,为 MDM2 高表达/TP53 野生型肿瘤提供新联合方案。  

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  在 TP53 野生型癌细胞中,NMD 抑制与 MDM2 抑制能否产生协同杀伤,其分子机制是否依赖 p53 异构体?  

 

  假设  
  NMD 抑制 ↑ p53β/γ → 与 MDM2 抑制剂诱导的 p53α 形成更活跃转录复合物 → 放大 p53 靶基因表达 → 协同诱导凋亡/周期阻滞。  

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外 8 株细胞系矩阵(4 TP53 野生型 + 4 TP53 突变型)+ 小鼠异种移植模型验证。  

 

  关键技术  
  – 剂量矩阵协同分析(Bliss 模型)  
  – Western blot 检测 p53 异构体及靶基因(p21、PUMA)  
  – Annexin-V/PI 流式凋亡、EdU 周期  
  – HR 修复报告系统评估 DNA 损伤反应  
  – 裸鼠皮下瘤模型检测体内疗效/毒性  

 

  创新方法  
  首次将 NMD 抑制与新型 MDM2 抑制剂 XR-2 联合,并定量解析 p53 剪接异构体的协同贡献。  

 

4. 结果与数据解析  
  主要发现  
  – 协同指数 CI < 0.5,仅 TP53 野生型有效;突变型未见协同。  
  – NMDi 单药使 p53β/γ mRNA 提升 4–6 倍;联合 XR-2 后 p21、PUMA 蛋白表达再增 2–3 倍。  
  – 联合组凋亡率 60 %,单药 <25 %(p<0.01)。  
  – 小鼠模型:联合治疗抑瘤率 78 %,单药 <40 %,体重无显著差异。  

 

  数据验证  
  多细胞系 + 体内模型交叉验证,结果一致。  

 

  局限性  
  仅 8 株细胞系;未纳入原发肿瘤或类器官;长期毒性及耐药机制未评估。  

 

5. 讨论与机制阐释  
  机制深度  
  NMD 抑制解除对 p53β/γ 的 mRNA 降解 → 异构体与 p53α 协同增强转录复合物稳定性 → 放大下游生长抑制/凋亡程序。  

 

  与既往研究对比  
  传统观点:MDM2 抑制剂已最大化 p53 活性;本研究证实剪接异构体可再提升活性,拓展“p53 完全再激活”概念。  

 

  未解决问题  
  异构体比例最优阈值、联合方案药代动力学、生物标志物(MDM2 扩增水平)筛选及耐药机制。  

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  提出“p53 异构体协同增效”模型,为 p53 再激活疗法提供新范式。  

 

  技术贡献  
  剂量矩阵 + 异构体表征平台可推广至其他剪接异构体药物组合研究。  

 

  实际价值  
  为 MDM2 高表达/TP53 野生型肿瘤(部分脂肪肉瘤、乳腺癌等)提供可快速转化的联合治疗策略,已启动 IND 前动物毒理研究。

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