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USP10/GSK3β-mediated inhibition of PTEN drives resistance to PI3K inhibitors in breast cancer

Properties2
description研究提出 PI3K 抑制解除 GSK3β 抑制，USP10 稳定 GSK3β 并促进 PTEN T366 磷酸化、抑制二聚化，形成限制 PI3K 抑制效果的反馈。
tagsgroup-study, breast-cancer, pi3k-inhibitor, pten, resistance

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原始论文：26-3-11-1-USP10 GSK3β介导的PTEN影响乳腺癌PI3K抑制剂耐药.pdf

USP10–GSK3β–PTEN 轴介导 PI3K 抑制剂耐药

证据定位

研究以细胞、PDX/PDXO、分子动力学和人组织相关为主。USP10/GSK3β 抑制增强 PI3Ki 的证据仍属临床前；Spautin-1 非 USP10 特异抑制剂，不能据此提出患者用药方案。

文献信息

  • 完整标题：USP10/GSK3β-mediated inhibition of PTEN drives resistance to PI3K inhibitors in breast cancer
  • 作者：Nishi Kumari、Sarah C.E. Wright、Christopher M. Witham 等
  • 年份：2025
  • 期刊：Journal of Clinical Investigation
  • 卷期/文章号：135(22):e180927
  • DOI：10.1172/JCI180927
  • 文献类型：机制与转化研究
  • 主要瘤种：乳腺癌，重点为 PIK3CA 突变模型
  • 证据范围：细胞系；27 个 PI3Ki 处理 PDX；PDX 来源类器官；107 份乳腺癌组织 IHC；公开空间/单细胞/TCGA 数据；无 PI3Ki+USP10/GSK3β 抑制剂人体疗效试验

研究背景

  • PIK3CA 激活突变常见于乳腺癌，alpelisib 可用于特定 PIK3CA 突变晚期乳腺癌，但通路再激活和狭窄治疗窗限制疗效（PDF 第 1–2 页）。
  • PTEN 通过把 PIP3 去磷酸化为 PIP2 抑制 PI3K–AKT；PTEN 二聚化和膜定位对其活性重要。
  • 作者关注一个看似矛盾的现象：部分 PI3Ki 耐药模型 PTEN 蛋白较高，但 AKT/S6 仍活跃。

研究问题

  1. PI3K 抑制后 PTEN 是否被快速功能性失活？
  2. 哪个去泛素化酶（DUB）调节该反馈？
  3. USP10–GSK3β 如何影响 PTEN T366 磷酸化、二聚化和 PI3K 通路再激活？
  4. 抑制 USP10 或 GSK3β 能否重新敏化 PI3Ki 耐药模型？

研究设计、对象与模型

  • 汇总 27 个 BYL719/alpelisib 或 GDC-0032 处理 PDX，关联 PTEN、pAKT/pS6 与疗效（PDF 第 2–3 页，Figure 1）。
  • shRNA DUB 筛选约 94 个 DUB，继以 USP10 shRNA/CRISPR、催化死突变和 UbV10 抑制变体验证（Figures 2–3）。
  • 使用 MCF7、T47D 及获得性 PI3Ki 耐药克隆，结合空间转录组、单细胞数据、107 例 IHC 和 TCGA 评估相关性（Figures 3–4、7）。
  • 用共免疫沉淀、PTEN 磷酸化突变、分子动力学、泛素链分析解析 PTEN 二聚化和 USP10–GSK3β 机制（Figures 5–6）。
  • 用 USP10 knockdown/knockout、UbV10、Spautin-1 和 GSK3β 抑制剂 9-ING-41 在细胞与 PDXO 中测试再敏化（Figures 7–8；Supplemental Figures 15–19）。

关键实验方法

  • PDX 药效分层、DUB shRNA 筛选、CRISPR knockout、RNA-seq 和 PIP3/PIP2 ELISA。
  • PTEN/PTEN 二聚化共免疫沉淀、C 端位点突变和分子动力学结合能分析。
  • K27/K48/K63 泛素链、Ub-VS 探针和 USP10 抑制变体。
  • 2D 细胞、克隆形成、短期 PDXO 和药物协同分析。

主要结果：来源明确报告

  1. PDX 中 PTEN 丰度不能单独预测通路抑制。 27 个 PDX 中仅 5 个部分缓解、6 个稳定、16 个进展；部分高 PTEN 肿瘤仍有高 pAKT/pS6 并进展（PDF 第 2–3 页，Figure 1）。
  2. USP10 正向调节 PI3K 信号。 DUB 筛选、USP10 knockdown/knockout、催化死突变和 UbV10 均支持 USP10 DUB 活性维持 PIP3–AKT–S6 信号（PDF 第 3–5 页，Figure 2）。
  3. USP10 与高 PTEN、高 PI3K 活性和耐药相关。 部分 PDX/耐药细胞同时上调 USP10 与 PTEN；107 份乳腺癌组织中 USP10 与 PTEN IHC 正相关（r=0.4896，P≤0.0001）（PDF 第 5–8 页，Figures 3–4）。
  4. PTEN T366 磷酸化抑制二聚化。 PI3K/AKT 抑制快速提高 PTEN T366 磷酸化并降低二聚化；T366A 促进二聚化，分子动力学支持 pT366 破坏二聚体稳定（PDF 第 7、11 页，Figure 5）。
  5. USP10 稳定 GSK3β。 USP10 去泛素化并减少 GSK3β 的 K48 泛素化；GSK3β 促进 PTEN T366 磷酸化、降低 PTEN 二聚化并提高 PIP3（PDF 第 9、12 页，Figure 6）。
  6. USP10 还与 PTEN K27 泛素化网络相连。 USP10/GSK3β 可与 WWP1 形成复合体，USP10 上调伴随 PTEN K27 泛素化增加；直接动力学和因果细节仍未完全解决（PDF 第 9、15 页；Supplemental Figure 13）。
  7. 遗传抑制 USP10 重新敏化耐药细胞。 USP10 knockdown 使 MCF7 耐药细胞的 BYL719 GI50 约下降 3 倍、GDC0941 GI50 约下降 4 倍，并降低 pAKT、增加 sub-G1（PDF 第 9、13 页，Figure 7）。
  8. 药理学证据有特异性限制。 Spautin-1 与 BYL719 在耐药细胞/PDXO 中协同，但 Spautin-1 也影响 USP13/自噬且未阻断 Ub-VS 结合；9-ING-41+BYL719 在细胞与 PDXO 中增强通路抑制（PDF 第 11、15 页，Figure 8；Supplemental Figures 15–19）。

作者的机制解释

PI3K/AKT 活跃时，AKT 对 GSK3β Ser9 的抑制性磷酸化限制 GSK3β；PI3K 抑制解除该制动，USP10 稳定的 GSK3β 随即磷酸化 PTEN T366，使 PTEN 关闭、二聚化下降，PIP3 和下游信号得以维持。这一补偿反馈可能限制 PI3Ki 的通路压制深度。

优点

  • 从 PDX 中“高 PTEN 仍耐药”的现象出发，连接 DUB 筛选、位点机制和再敏化策略。
  • 使用多种 USP10 遗传与蛋白工具，避免只依赖单一非特异药物。
  • 明确区分 PTEN 蛋白丰度与功能活性，突出二聚化/构象层面的反馈。

局限与证据边界

  • USP10 在不同肿瘤背景可呈促癌或抑癌作用，本文机制不能无条件泛化。
  • Spautin-1 非特异且作用方式不清；9-ING-41 也不能证明 USP10 是临床最优靶点。
  • PDXO 为短期离体模型，缺少完整免疫/药代/毒性环境。
  • 107 例 IHC 和公开队列为相关性，未建立 PI3Ki 治疗中的预测效度。
  • PTEN T366、S370、K27 ubiquitination、WWP1 与 USP10 的动态关系仍复杂，作者承认需要进一步验证（PDF 第 15 页）。
  • Methods 和多项关键数据位于本地未提供的 Supplemental Data；实验参数未完成离线核验。

阅读与组会问题

  1. 高 PTEN/高 pAKT 是否可作为功能性 PTEN 关闭的替代标志，还是需要直接检测二聚化或 pT366？
  2. PI3Ki 后 GSK3β 激活既可能促耐药也可能影响多种底物，联合抑制的净效应如何评估？
  3. Spautin-1 的结果如何与 UbV10/遗传敲除分开解释？
  4. USP10 的组织依赖性促癌/抑癌作用会如何影响患者选择和毒性？
  5. P011 的 PTEN 反馈与 P012 的 mTORC1–自噬代谢脆弱性是否可在同一肿瘤共存，还是代表不同耐药状态？

优先精读位置

  1. PDF 第 2–3 页，Figure 1：PDX 反应与高 PTEN/高通路活性矛盾。
  2. PDF 第 5–8 页，Figures 2–4：USP10 筛选、耐药相关和人组织关联。
  3. PDF 第 7、11 页，Figure 5：PTEN T366 与二聚化。
  4. PDF 第 9、12 页，Figure 6：USP10–GSK3β–PTEN 机制。
  5. PDF 第 9、11、13、15 页，Figures 7–8：再敏化、讨论和转化边界。

材料完整性

  • PDF：17 页、未加密；第 4、10、14 页主要为图版，线性文本较少，需视觉阅读。
  • PPT：本单元未提供；按 PDF-only 正常处理，未创建空白组会笔记。
  • Supplement：正文多次引用 Supplemental Methods/Figures/Tables，但本地未提供；药物特异性和实验参数仍需回看在线附件。

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