Cdk7-KO 基因敲除小鼠

Cdk7，也称为细胞周期蛋白依赖性激酶7，是一种在细胞周期和基因转录中发挥重要作用的酶。Cdk7与细胞周期蛋白H和MAT1共同构成了细胞周期蛋白激活复合物（CAK），负责细胞周期蛋白的T环磷酸化，从而推动细胞周期进程。此外，CAK也是通用转录因子TFIIH的一部分，Cdk7介导的RNA聚合酶II（Pol II）在活性基因启动子上的磷酸化允许转录发生。细胞周期失调是癌症的一个显著特征，而转录过程的异常控制也是许多癌症的常见现象。Cdk7在多种癌症类型中的水平升高，并与临床结果相关，表明与正常组织相比，癌细胞更依赖于Cdk7的活性。这些发现使Cdk7成为癌症治疗的潜在靶点，并且最近的研究报道了一些选择性Cdk7抑制剂（CDK7i），这些抑制剂对多种癌症类型具有活性。预临床研究表明，CDK7i可导致细胞周期停滞、细胞凋亡和转录抑制，特别是在癌症中与超级增强子相关的基因，并已证明其克服癌症治疗耐药性的潜力。此外，CDK7i与其他靶向癌症疗法（包括BET抑制剂、BCL2抑制剂和激素疗法）的组合在模型系统中显示出疗效。四种CDK7i，包括ICEC0942（CT7001）、SY-1365、SY-5609和LY3405105，已经进入I/II期临床试验[1]。

Cdk7的表达与多发性骨髓瘤（MM）细胞中E2F和MYC转录程序呈正相关。选择性靶向Cdk7可以通过干扰细胞周期蛋白依赖性激酶/Rb轴来对抗E2F活性，并通过损害MYC调控的代谢基因特征来抑制糖酵解和降低MM细胞中乳酸的产生。使用共价小分子抑制剂YKL-5-124对Cdk7进行抑制，在正常细胞中引起最小的副作用，可引起体内肿瘤消退，并在包括MYC依赖性MM的几个MM小鼠模型中增加存活率。Cdk7作为MYC和E2F活性的关键辅助因子和调节剂，因此是支持MM生长和存活的致癌细胞程序的调节因子，是值得开发的宝贵治疗靶点[2]。

Cdk7是细胞周期和基因转录的核心调节因子。使用选择性Cdk7抑制剂YKL-5-124，研究发现Cdk7抑制主要破坏细胞周期进程，并导致小细胞肺癌（SCLC）中的DNA复制应激和基因组不稳定性，同时触发免疫反应信号。这些肿瘤内在事件引发了T细胞介导的强大的免疫监控程序，并且通过添加免疫检查点阻断进一步增强了这一程序。将YKL-5-124与抗PD-1结合在多种高度侵袭性的SCLC小鼠模型中提供了显著的生存益处，这为新的联合方案提供了理论基础，这些联合方案包括CDK7抑制剂和免疫疗法[3]。

细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）是一类需要与细胞周期蛋白结合才能发挥酶活性的蛋白激酶。CDKs在细胞分裂的调控和对外界和内部信号的反应中发挥着重要作用。在哺乳动物中，CDK家族的进化扩展导致了CDKs分为三个与细胞周期相关的亚家族（Cdk1、Cdk4和Cdk5）和五个转录相关亚家族（Cdk7、Cdk8、Cdk9、Cdk11和Cdk20）。与芽殖酵母的原型Cdc28激酶不同，这些CDKs中的大多数只与一个或几个细胞周期蛋白结合，这与进化过程中的功能专业化相一致。尽管CDKs传统上被分为细胞周期或转录CDKs，但许多家族成员经常将这些活动结合起来。毫不奇怪，这个家族蛋白的失调是许多疾病的特征，包括癌症，并且针对特定成员的药物靶向抑制在临床试验中取得了非常鼓舞人心的结果[4]。

肿瘤生长是由持续的细胞生长和增殖驱动的。Cdk7在激活有丝分裂CDKs和全局基因表达中的作用使其成为癌症治疗的一个有吸引力的靶点。然而，是什么使癌细胞对Cdk7抑制（CDK7i）特别敏感尚不清楚。研究表明，CDK7i通过samuraciclib诱导细胞周期永久退出，称为衰老，而不促进DNA损伤信号或细胞死亡。化学遗传全基因组CRISPR敲除筛选发现，活跃的mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）信号传导促进了samuraciclib诱导的衰老。mTOR抑制降低了samuraciclib的敏感性，并且增加的mTOR依赖性生长信号与癌细胞系中的敏感性相关。将PIK3CA的生长促进突变恢复为野生型降低了CDK7i的敏感性。这项工作确立了增强生长本身促进了CDK7i的敏感性，解释了为什么一些癌症对CDK抑制比正常生长的细胞更敏感[5]。

CKIα消融诱导p53活化，CKIα降解是lenalidomide在白血病前综合征中的治疗作用的基础。研究者描述了CKIα抑制剂的开发，这些抑制剂同时靶向转录激酶CDK7和CDK9，从而增强CKIα诱导的p53活化和其抗白血病活性。由癌基因驱动的超级增强子（SEs）对CDK7/9抑制高度敏感。研究者确定小鼠急性髓细胞性白血病（AML）细胞中获得了多个新SEs，并证明抑制剂消除了许多SEs并优先抑制由SE驱动的致癌基因的转录延伸。研究者表明，阻断CKIα与CDK7和/或CDK9协同稳定p53，剥夺白血病细胞的生存和增殖维持SE驱动的致癌基因，并诱导细胞凋亡。抑制剂选择性地消除了白血病祖细胞，解释了它们的治疗功效，保留了造血功能和白血病治愈潜力；它们在小鼠MLL-AF9和Tet2-/-;Flt3ITD AML模型和几种患者来源的AML异种移植模型中消除了白血病，支持了它们治愈人类白血病的潜在疗效[6]。

肿瘤癌基因包括转录因子，它们利用通用转录机制来维持致癌状态，但直接药理学抑制转录因子迄今为止已被证明是困难的。然而，转录机制包含各种酶促辅助因子，这些辅助因子可以作为开发新治疗候选药物的目标。研究者发现并表征了一种共价CDK7抑制剂THZ1，它具有前所未有的能力靶向位于经典激酶域外部的远端半胱氨酸残基，提供了一种意想不到的方法来实现对CDK7的选择性。癌症细胞系分析表明，包括人类T细胞急性淋巴细胞白血病（T-ALL）在内的一组癌症细胞系对THZ1具有异常敏感性。Jurkat T-ALL细胞中的全基因组分析表明，THZ1不成比例地影响RUNX1的转录，并表明对THZ1的敏感性可能是由RUNX1超级增强子和RUNX1在这些肿瘤细胞核心转录调控回路中的关键作用所赋予的脆弱性。CDK7激酶活性的药理学调节可能因此提供了一种识别和治疗依赖转录维持致癌状态的肿瘤类型的方法[7]。

针对细胞周期调节的细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）4和6的药物已被批准用于治疗激素受体阳性乳腺癌，而针对其他细胞周期CDKs的抑制剂目前正在临床试验中。另一类CDKs，包括CDK7、CDK8、CDK9、CDK12和CDK13，是基因表达的关键调节因子。最近的研究表明，这些CDKs具有几种新的功能，包括表观遗传修饰的调节、内含子多腺苷酸化、DNA损伤反应和基因组稳定性。研究者总结了我们对转录相关CDKs的当前理解，它们作为生物标志物的用途以及它们作为治疗靶点的潜力。意义在于，针对CDK4和CDK6的CDK抑制剂已被批准用于激素受体阳性乳腺癌的治疗，而针对其他细胞周期CDKs的抑制剂目前正在临床试验中。目前，有几项研究表明，通过抑制转录相关CDKs可能具有治疗机会，以及在这些CDKs缺乏的肿瘤中与PARP抑制剂和免疫疗法相结合的治疗脆弱性[8]。

胶质母细胞瘤（GBM）对当前的治疗方法具有抗药性，而治疗的副作用会导致神经毒性和认知障碍。研究者测试了抑制CDK7或CDK9可以有效对抗GBM并减少神经毒性的假设。研究者研究了CDK7抑制剂THZ1和多种CDK9抑制剂（SNS032、AZD4573、NVP2和JSH150）对GBM细胞系、患者来源的替莫唑胺（TMZ）耐药和敏感的原发性肿瘤细胞和胶质瘤干细胞（GSCs）的影响。通过蛋白质印迹、免疫荧光、多光谱成像和RT-PCR评估了生化变化。在体内，通过正位和皮下异种移植模型评估了疗效。CDK7和CDK9抑制剂在低纳摩尔浓度下抑制了 TMZ敏感和耐药的GBM细胞和GSCs的活力，在体内具有有限的细胞毒性作用。抑制剂消除了RNA Pol II和p70S6K的磷酸化并抑制了新生蛋白质合成。此外，GSCs的自我更新显著降低，Sox2和Sox9水平相应降低。TCGA数据分析表明，GBM中CDK7、CDK9、SOX2、SOX9和RPS6KB1的表达增加；支持这一观点的是，TMA的多光谱成像显示GBM中CDK9、Sox2、Sox9、磷酸化S6和磷酸化p70S6K的水平高于正常脑组织。RNA-Seq结果表明，抑制剂抑制了肿瘤促进基因的转录，并诱导了肿瘤抑制基因的转录。此外，在皮下和正位GBM肿瘤异种移植模型上的研究表明，CDK9抑制剂的施用显着抑制了体内肿瘤生长。研究结果表明，CDK7和CDK9靶向疗法可能对TMZ敏感和耐药的GBM有效[9]。

Cdk7在调节生物过程，包括细胞周期和基因转录方面的能力最为人所知。在多种肿瘤中观察到异常的Cdk7活性，并且是肿瘤发生的驱动力。因此，Cdk7可能是癌症治疗的诱人靶点。然而，针对Cdk7的靶向治疗策略的热情因广泛持有的信念而有所减弱，即这种蛋白质对正常细胞是必不可少的。事实上，这一事实与共识相冲突。这是第一篇通过综合分析和（预）临床研究结果，介绍Cdk7在泛癌症中的作用。研究者还讨论了蛋白质结构的最新进展，并总结了Cdk7功能的潜在机制。这些努力突出了Cdk7在肿瘤中的关键作用，并可能有助于在基于结构的药物发现策略中开发有效的Cdk7抑制剂，用于癌症治疗[10]。

综上所述，Cdk7在细胞周期和基因转录中发挥着核心调节作用。Cdk7的异常活性与多种癌症相关，使其成为癌症治疗的潜在靶点。研究表明，Cdk7抑制剂可以导致细胞周期停滞、细胞凋亡和转录抑制，并具有克服癌症治疗耐药性的潜力。此外，Cdk7抑制剂与其他靶向癌症疗法的组合在模型系统中显示出疗效。目前，几种Cdk7抑制剂已经进入临床试验阶段，为癌症治疗提供了新的希望。然而，Cdk7抑制剂的开发和应用仍面临挑战，需要进一步研究和优化，以确保其在癌症治疗中的安全性和有效性。