DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c03826
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40894780
تاريخ النشر: 2026-04-09
المؤلف: Yukimatsu Toh وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات السموم والسموم المناعية
نظرة عامة
تدرس الدراسة دور LGR4 و LGR5 و LGR6، وهي مستقبلات متجانسة مرتبطة بالبروتين G، في سرطان القولون والمستقيم وعلم الأورام العصبية عالي المخاطر. يتم التعبير عن هذه المستقبلات بشكل متكرر معًا أو بشكل بديل في خلايا الورم، مما يشير إلى أن استهداف الثلاثة في وقت واحد يمكن أن يعزز الفعالية العلاجية ويعالج التحديات المتعلقة بتنوع الورم ومقاومة الأدوية. ترتبط المستقبلات بـ R-spondins (RSPOs) وتفعيل إشارة Wnt/β-catenin؛ ومع ذلك، طور الباحثون سابقًا ببتيد جسم قائم على مجال RSPO4 الطافري الذي يرتبط بـ LGR4/5/6 دون تحفيز هذا المسار الإشاري، مما يوفر توصيلًا فعالًا للسموم الخلوية إلى خلايا السرطان.
في العمل الحالي، تم إنشاء مجال RSPO2 الطافري الجديد، مع الحفاظ على ارتباط عالي الكفاءة بـ LGR4/5/6 بينما يفتقر إلى النشاط الإشاري. أظهرت مركبات ببتيد الجسم-دواء (PDCs) المشتقة من هذا الطافري RSPO2، المرتبطة إما بديمر بيرولوبنزوديازيبين أو مشتق كامبتوثيسين، تأثيرات سامة خلوية كبيرة في المختبر ضد خطوط خلايا الأورام العصبية وسرطان القولون والمستقيم التي تعبر عن LGR4/5/6. علاوة على ذلك، أظهرت هذه PDCs نشاطًا مضادًا للورم قويًا في الجسم الحي، مما يشير إلى إمكاناتها كاستراتيجية علاجية لعلاج سرطان القولون والمستقيم، وعلم الأورام العصبية عالي المخاطر، وأورام أخرى تعبر عن هذه المستقبلات.
مقدمة
تناقش المقدمة أدوار LGR4 و LGR5 و LGR6، وهي مستقبلات مرتبطة بالبروتين G تشارك في تنظيم الخلايا الجذعية وتقدم السرطان. يتم التعبير عن LGR4 على نطاق واسع في الأنسجة الظهارية وهو ضروري لتكاثر الخلايا وهجرتها، بينما يوجد LGR5 بشكل أساسي في خلايا الجذعية البالغة في الجهاز الهضمي ويرتبط بخلايا الجذعية السرطانية في سرطان القولون والمستقيم (CRC) وعلم الأورام العصبية (NB). تعمل R-spondins (RSPO1-4) كروابط لهذه المستقبلات، مما يعزز إشارة Wnt عن طريق تثبيط E3 ligases RNF43 و ZNRF3، مما يؤدي إلى زيادة مستويات مستقبلات Wnt وقوة الإشارة. من الجدير بالذكر أن تعبير LGR5 يرتبط بأنماط السرطان العدوانية، خاصة في CRC و NB، مما يشير إلى أن استهداف LGR4 و LGR5 و LGR6 يمكن أن يكون استراتيجية علاجية فعالة.
تسلط هذه الفقرة الضوء أيضًا على تطوير مركبات الجسم المضاد-دواء (ADCs) كوسيلة علاجية واعدة للسرطان، مع ذكر خاص لمركب ADC المضاد لـ LGR5 الذي أظهر نشاطًا مضادًا للورم كبير في نماذج الأورام العصبية. بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء مركب ببتيد الجسم-دواء (PDC) قائم على RSPO4 جديد لتوصيل عوامل سامة للخلايا إلى الخلايا التي تعبر عن LGR4/5/6. تفيد الدراسة بتوليد PDCs قائمة على RSPO2 باستخدام بيرولوبنزوديازيبين (PBD) ومشتق كامبتوثيسين (CPT2)، والتي أظهرت تأثيرات سامة خلوية قوية في المختبر ونشاطًا مضادًا للورم قويًا في الجسم الحي عبر نماذج CRC و NB.
طرق
تحدد فقرة “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. توضح المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف المحددة، والمعدات، وأي عينات بيولوجية، لضمان تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد تصف الفقرة الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، والمدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. من خلال تقديم نظرة شاملة على الطرق، تهدف هذه الفقرة إلى تسهيل فهم عملية البحث وتمكين الباحثين الآخرين من تكرار الدراسة.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تحديد طافري لمجال RSPO2 الذي يحافظ على ارتباط عالي الكفاءة بـ LGR4/5 دون تعزيز إشارة Wnt/β-catenin. من بين عائلة RSPO، أظهر RSPO4 أعلى ارتباط بـ LGR4/5/6، مع متابعة قريبة من RSPO2. من الجدير بالذكر أن RSPO2 يرتبط بشكل فريد بـ RNF43/ZNRF3 حتى في غياب LGR4/5/6. كشفت التحليلات الهيكلية أن البقايا M68 و Q70 في مجال RSPO2 furin-1 حاسمة لهذا الارتباط وتفعيل إشارة Wnt/β-catenin اللاحقة. أدت الطفرات في هذه المواقع، وخاصة مجموعة M68T و Q70R، إلى تقليل النشاط الإشاري بشكل كبير مع الحفاظ على ارتباط الكفاءة لـ LGR4 و LGR5.
استكشف الباحثون إمكانية استخدام ببتيدات الجسم لمجال RSPO2 في توصيل الأدوية من خلال ربط سم خلوية قوي، SG3199، إلى متغيرات الببتيد R291 و R299. أظهر R291، الذي احتفظ بارتباط عالي الكفاءة بـ LGR4/5/6، سمية خلوية قوية ضد خطوط خلايا الأورام العصبية وسرطان القولون والمستقيم التي تعبر عن هذه المستقبلات، مع قيم IC50 تصل إلى 0.01 نانومتر. في المقابل، أظهر الببتيد R299، الذي يفتقر إلى القدرة على الارتباط، قوة منخفضة بشكل كبير. تشير هذه النتائج إلى أن ببتيد الجسم RSPO2 R291-SG3199 هو مرشح واعد للعلاج المستهدف للسرطان، حيث يظهر تأثيرات سامة خلوية محددة في خلايا السرطان التي تعبر عن المستقبلات بينما أظهر التحكم نشاطًا محدودًا من المحتمل أن يكون بسبب آليات امتصاص غير محددة.
مناقشة
في هذه الدراسة، طور المؤلفون وميزوا مركبات جديدة من ببتيد الجسم-دواء (PDCs) بناءً على شكل طافري لمجال RSPO2، مستهدفين مستقبلات LGR4 و LGR5 و LGR6، التي تشارك في علم الأورام العصبية (NB) وسرطان القولون والمستقيم (CRC). أظهرت PDCs، تحديدًا R291-SG3199 و R290-CPT2، نشاطًا مضادًا للورم كبير في نماذج زراعة الأنسجة، حيث حقق R291-SG3199 تقليل نمو الورم بنسبة تصل إلى 87% ومدد البقاء الوسيط إلى 46 يومًا، بينما أظهر R290-CPT2 تقليلًا بنسبة 77% في نمو الورم وبقاءً وسطيًا قدره 37 يومًا. تشير هذه النتائج إلى أن PDCs القائمة على RSPO2 تثبط نمو الورم بفعالية وتعزز البقاء دون آثار جانبية كبيرة.
تسلط الدراسة الضوء أيضًا على أهمية استهداف المستقبلات، حيث قد يؤدي التفاعل المتزامن لـ LGR4 و LGR5 و LGR6 إلى تحسين الفعالية العلاجية ومعالجة مرونة خلايا الورم. أشار المؤلفون إلى أن مجال RSPO2 furin، عند ربطه بأحمال سامة مثل CPT2، احتفظ بارتباط عالي الكفاءة بالمستقبلات مع تجنب تعزيز إشارة Wnt/β-catenin. تشير هذه الطريقة إلى استراتيجية واعدة لتطوير علاجات فعالة ضد السرطانات التي تعبر عن هذه المستقبلات. ستهدف الأبحاث المستقبلية إلى تعزيز استقرار هذه الببتيدات في الجسم الحي لتحسين إمكاناتها العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c03826
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40894780
Publication Date: 2026-04-09
Author(s): Yukimatsu Toh et al.
Primary Topic: Toxin Mechanisms and Immunotoxins
Overview
The study investigates the role of LGR4, LGR5, and LGR6, which are homologous G protein-coupled receptors, in colorectal cancer and high-risk neuroblastoma. These receptors are frequently co-expressed or alternatively expressed in tumor cells, suggesting that targeting all three simultaneously could enhance therapeutic efficacy and address challenges related to tumor heterogeneity and drug resistance. The receptors bind to R-spondins (RSPOs) and activate Wnt/β-catenin signaling; however, the researchers previously developed a peptibody based on a mutant RSPO4 furin domain that binds to LGR4/5/6 without triggering this signaling pathway, effectively delivering cytotoxins to cancer cells.
In the current work, a novel mutant RSPO2 furin domain was created, maintaining high-affinity binding to LGR4/5/6 while lacking signaling activity. Peptibody-drug conjugates (PDCs) derived from this RSPO2 mutant, linked to either a pyrrolobenzodiazepine dimer or a camptothecin derivative, demonstrated significant cytotoxic effects in vitro against neuroblastoma and colorectal cancer cell lines expressing LGR4/5/6. Furthermore, these PDCs exhibited strong anti-tumor activity in vivo, indicating their potential as a therapeutic strategy for treating colorectal cancer, high-risk neuroblastoma, and other malignancies expressing these receptors.
Introduction
The introduction discusses the roles of LGR4, LGR5, and LGR6, which are G protein-coupled receptors involved in stem cell regulation and cancer progression. LGR4 is widely expressed in epithelial tissues and is crucial for cell proliferation and migration, while LGR5 is primarily found in adult stem cells of the gastrointestinal tract and is associated with cancer stem cells in colorectal cancer (CRC) and neuroblastoma (NB). R-spondins (RSPO1-4) act as ligands for these receptors, enhancing Wnt signaling by inhibiting E3 ligases RNF43 and ZNRF3, which leads to increased Wnt receptor levels and signaling strength. Notably, LGR5 expression correlates with aggressive cancer phenotypes, particularly in CRC and NB, suggesting that targeting LGR4, LGR5, and LGR6 could be an effective therapeutic strategy.
The section also highlights the development of antibody-drug conjugates (ADCs) as a promising cancer treatment modality, specifically mentioning the anti-LGR5 ADC that demonstrated significant anti-tumor activity in neuroblastoma models. Additionally, a novel RSPO4-based peptibody-drug conjugate (PDC) was created to deliver cytotoxic agents to cells expressing LGR4/5/6. The study reports the generation of RSPO2-based PDCs utilizing pyrrolobenzodiazepine (PBD) and camptothecin analog (CPT2), which exhibited potent cytotoxic effects in vitro and robust anti-tumor activity in vivo across CRC and NB models.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the materials used, including specific reagents, equipment, and any biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the protocols for data collection, including any statistical analyses performed to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the findings. By providing a comprehensive overview of the methods, this section aims to facilitate understanding of the research process and enable other researchers to replicate the study.
Results
In this study, a mutant of the RSPO2 furin domain was identified that maintains high-affinity binding to LGR4/5 without enhancing Wnt/β-catenin signaling. Among the RSPO family, RSPO4 exhibited the highest affinity for LGR4/5/6, with RSPO2 closely following. Notably, RSPO2 uniquely binds RNF43/ZNRF3 even in the absence of LGR4/5/6. Structural analysis revealed that residues M68 and Q70 in the RSPO2 furin-1 domain are critical for this binding and subsequent Wnt/β-catenin signaling activation. Mutations at these sites, particularly the combination of M68T and Q70R, significantly reduced signaling activity while preserving binding affinity to LGR4 and LGR5.
The researchers explored the potential of RSPO2 furin domain peptibodies for drug delivery by conjugating a potent cytotoxin, SG3199, to the peptibody variants R291 and R299. R291, which retained high binding affinity to LGR4/5/6, demonstrated potent cytotoxicity against neuroblastoma and colorectal cancer cell lines expressing these receptors, with IC50 values as low as 0.01 nM. In contrast, the control peptibody R299, which lacked binding capability, exhibited significantly reduced potency. These findings suggest that the RSPO2 furin domain peptibody R291-SG3199 is a promising candidate for targeted cancer therapy, demonstrating specific cytotoxic effects in receptor-expressing cancer cells while the control showed limited activity likely due to non-specific uptake mechanisms.
Discussion
In this study, the authors developed and characterized novel peptibody-drug conjugates (PDCs) based on a mutant form of the RSPO2 furin domain, targeting the LGR4, LGR5, and LGR6 receptors, which are implicated in neuroblastoma (NB) and colorectal cancer (CRC). The PDCs, specifically R291-SG3199 and R290-CPT2, demonstrated significant anti-tumor activity in xenograft models, with R291-SG3199 achieving up to 87% tumor growth reduction and extending median survival to 46 days, while R290-CPT2 showed a 77% reduction in tumor growth and a median survival of 37 days. These findings indicate that the RSPO2-based PDCs effectively inhibit tumor growth and enhance survival without major adverse effects.
The study further highlights the importance of receptor targeting, as simultaneous engagement of LGR4, LGR5, and LGR6 may improve therapeutic efficacy and address tumor cell plasticity. The authors noted that the RSPO2 furin domain, when conjugated with cytotoxic payloads like CPT2, retained high binding affinity to the receptors while avoiding the potentiation of Wnt/β-catenin signaling. This approach suggests a promising strategy for developing effective therapies against cancers expressing these receptors. Future research will aim to enhance the in vivo stability of these peptibodies to optimize their therapeutic potential.