2017年5月20日，Nature 出版集团（Nature Publication Group，NPG）旗下权威医学生命科学期刊Cell Death & Disease（最新影响因子IF：5.965）发表了西北农林科技大学生命科学学院梁宗锁课题组与上海希元生物技术有限公司董事长刘新垣院士团队合作项目题为“RGD-modified oncolytic adenovirus-harboring shPKM2 exhibits a potent cytotoxic effect in pancreatic cancer via autophagy inhibition and apoptosis promotion”的研究成果（doi:10.1038/cddis.2017.230）。该成果已申请中国发明专利，上海希元生物技术有限公司为专利申请单位。本文第一作者为西北农林科技大学和上海生化细胞所联合培养的博士研究生徐燕妮。

       近年来，代谢研究成为热点，越来越多的研究表明代谢异常与疾病的发生发展紧密相关。癌症是高致死率的疾病之一，与正常细胞相比，肿瘤细胞的代谢发生显著的改变。在有氧条件下，肿瘤细胞仍选用产能量低的糖酵解作为产能方式，而不是正常细胞选用的氧化磷酸化供能方式。有氧糖酵解产能方式的结果是消耗了大量葡萄糖并产生了大量的乳酸，这种能量代谢异常是癌症的十大特征之一。丙酮酸激酶亚型2（PKM2）则是该过程的关键驱动者，它除了具有代谢酶活性外，还具有蛋白激酶、转录因子共激活剂等非代谢功能，这些功能使得PKM2能够通过其他关键分子信号通路来作用于肿瘤的生长、转移、成瘤、血管以及耐药形成等肿瘤发生发展的调节之中。PKM2在胶质瘤等多种肿瘤中表达量显著升高，且其在癌细胞中的表达量与病人的生存情况显著相关。在胃癌中，下调PKM2能够抑制细胞的生长，迁移和浸润。在宫颈癌细胞中对PKM2的功能探究也表明PKM2的敲低对宫颈癌细胞的生长、迁移和浸润有显著抑制作用。有研究表明一些小分子药物同PKM2相互作用，进而抑制结肠癌的生长。另外，PKM2对肿瘤转移的影响也在结肠癌、肝癌、胃癌中相继被发现，研究人员还发现分泌型PKM2对结肠癌转移也具调控作用，但PKM2在胰腺癌中的研究较少。越来越多的研究表明PKM2在不同种类肿瘤细胞内的作用存在较大的差别，即PKM2在肿瘤发生中的作用取决于肿瘤背景，针对PKM2在胰腺癌中功能的探讨具有一定意义。我们对PKM2在胰腺癌生长、转移、肿瘤形成方面的功能从体内和体外两个角度进行了探索，发现对PKM2的敲低不仅能够降低胰腺癌细胞的体外增殖速度，还显著抑制了裸鼠皮下胰腺癌移植瘤的生长。PKM2的敲低也能够抑制胰腺癌细胞的体外迁移以及裸鼠皮下胰腺癌移植瘤模型中的肝转移。进一步的研究发现PKM2的敲低是通过破坏胰腺癌细胞的自噬来抑制细胞的生长。这些结果表明PKM2在胰腺癌发生发展过程中发挥着重大的影响。

       PKM2在癌症中所饰演的特殊角色使它成为广受关注的潜在肿瘤治疗靶点，而PKM2调控的复杂性提示对于靶向PKM2的治疗策略并非单一的。不论是下调或上调PKM2的表达，抑制或激活PKM2的活性，许多研究都在不同的癌症类型中探寻最有效的治疗方法。PKM2的肽类抑制剂已用于难治性转移性肾细胞癌的临床二期研究，以探讨PKM2作为治疗靶点的可行性。如紫草宁及其衍生物可通过特异性的抑制PKM2活性，进一步抑制葡萄糖的消耗和乳糖的释放来促进肿瘤细胞的死亡。但是PKM2发挥功能也存在肿瘤背景依赖性，在一些肿瘤细胞类型中激活PKM2才起到抑制生长的作用。通过化合物库的高通量筛选鉴定出PKM2激活剂，这些激活剂能够有效地促进PKM2的四聚体化并抑制在不同模型中肺癌细胞的增殖。不容忽视的是，这些靶向PKM2的药物既对肿瘤细胞中的PKM2发挥调节作用，也可对正常细胞发挥PKM2的调节，可能对正常细胞产生不良作用，从而局限了这些药物在肿瘤治疗中的使用。因此，能够特异性地在特定肿瘤细胞中调节PKM2表达来进行临床药物研发对相关癌症治疗提出重要的客观要求。

       鉴于胰腺癌目前治疗方法的局限性及病人愈后的不理想，针对198例胰腺癌临床样本及84例癌旁正常组织临床样本的检测结果显示，PKM2蛋白的高表达与胰腺癌进展密切正相关。同时发现PKM2的下调对胰腺癌的生长、转移以及肿瘤形成的显著抑制作用。研究团队进一步利用目前在生物医疗领域广泛应用的经过多重改造的溶瘤腺病毒载体携带shPKM2，特异性地下调胰腺癌中PKM2表达，探讨以PKM2为靶点的病毒药物O^Ad. R. shPKM2在胰腺癌中的作用。结果证明O^Ad.R.shPKM2在一定程度上打破了胰腺癌中CAR受体低表达对溶瘤腺病毒感染的限制。另外，在胰腺癌细胞系中，O^Ad.R.shPKM2能够成功地下调PKM2表达，起到靶向PKM2的作用，该病毒药物能够抑制胰腺癌细胞的自噬水平，并促进细胞凋亡的发生。同时在胰腺癌移植瘤模型中，O^Ad.R.shPKM2可以完全控制肿瘤的进一步生长，表现出显著的胰腺癌抑制效果（如下图）。该研究明确了PKM2在胰腺癌生长转移等过程中的功能，并为以PKM2为靶点的胰腺癌生物治疗提供了新的研究思路和应用基础。