Temozolomide（替莫唑胺，TMZ，AbMole，M2129）是一種具有口服活性的DNA損傷誘導劑，它能夠穿透血腦屏障，這使其在中樞神經系統相關腫瘤的研究中具有獨特優勢。 AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻專利引用。
  一、Temozolomide的作用機理 1.DNA修飾 Temozolomide（TMZ，AbMole，M2129）在體內通過非酶促化學轉化生成活性代謝產物5-(3-甲基三嗪-1-基)咪唑-4-羧酰胺（MTIC）。MTIC會引起DNA的多種損傷，其中最重要的是鳥嘌呤的O6位點的甲基化（O6-MeG）。雖然O6-MeG的發生頻率最低，但它對Temozolomide的細胞毒性至關重要[1]。除了O6-MeG，MTIC還會在鳥嘌呤的N7位點和腺嘌呤的N3位點產生甲基化損傷。這些損傷通常由多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）修復，不會直接導致細胞毒性，因此TMZ可與PARP抑制劑聯用，進一步增強抗腫瘤效果。   2.與Temozolomide有關的兩種DNA修復途徑 正常細胞中， Temozolomide（替莫唑胺，AbMole，M2129）造成的O6-MeG可以通過O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶（MGMT）直接修復，從而恢復成鳥嘌呤，因此MGMT可抵消Temozolomide的細胞毒性。但是在MGMT缺失的細胞中，O6-MeG在DNA復制過程中會與胸腺嘧啶錯誤配對，而不是與胞嘧啶配對。這會激活DNA錯配修復（MMR）途徑，該途徑會識別并切除子鏈上的胸腺嘧啶，但是O6-MeG仍保留在模板鏈上。這種無效的修復循環會導致DNA大量切除，最終引發細胞凋亡。如果細胞缺乏MMR，即使MGMT缺失，細胞也不會檢測到烷基化損傷，因此對Temozolomide產生耐受性。   3.Temozolomide敏感性預測 MGMT基因啟動子的甲基化是預測 Temozolomide（TMZ，AbMole，M2129）敏感性的重要生物標志物，MGMT啟動子甲基化的腫瘤通常對Temozolomide更敏感，因為MGMT的表達被抑制，從而減少了O6-MeG的修復。此外也可以通過轉錄組測序技術檢測MGMT的表達。另外一方面，MMR表達也是預測Temozolomide敏感性的重要因素。
  圖1. Temozolomide的作用機理和腫瘤細胞敏感性預測[1]   二、Temozolomide的研究應用 1.中樞神經系統腫瘤研究 Temozolomide（TMZ，替莫唑胺，AbMole，M2129）在中樞神經系統腫瘤的研究中展現出顯著的抑制效果。例如，在膠質母細胞瘤（GBM）動物模型中，Temozolomide可顯著抑制腫瘤的生長，提高生存率。此外，Temozolomide還被用于研究腦轉移瘤。并且，Temozolomide對卵巢癌、結直腸癌、黑色素瘤等也有較好的抑制活性。Temozolomide可聯合多種抑制劑或人源化單抗抑制上述腫瘤的進展[2]。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。   2.Temozolomide與免疫調節 Temozolomide（TMZ，AbMole，M2129）不僅具有直接的抗腫瘤效果，還具有顯著的免疫調節活性。Temozolomide通過誘導腫瘤細胞死亡，釋放腫瘤抗原，這些抗原可以被樹突狀細胞攝取并通過MHC I類分子呈遞給T細胞，這一過程稱為交叉激活。此外，Temozolomide對樹突狀細胞的直接影響較小，但低劑量的Temozolomide可以增強樹突狀細胞的成熟和功能，從而提高抗原呈遞效率。此外，在大鼠 GBM 模型的實驗中低劑量的Temozolomide持續給藥（如0.5 mg/kg/天，持續21天）可以選擇性地耗盡Tregs，并抑制其免疫抑制活性[3]。   三、范例詳解 1.Cell. 2019 Jun 13;177(7):1903-1914.e14. 斑馬魚具有高繁殖率、低飼養成本、光學透明性以及能夠進行高通量藥物和腫瘤進化研究的優點。然而，之前在斑馬魚中移植人類腫瘤的研究存在局限性，如移植細胞數量有限、無法在生理溫度下培養、無法進行長期觀察等。在上述文章中，研究團隊開發了一種透明的、免疫缺陷的斑馬魚模型（prkdc?/?, il2rga?/?），這種模型能夠在37°C下成功移植多種人類腫瘤，并允許對單個移植細胞的動態行為進行可視化分析。本文使用了由AbMole提供的 Temozolomide（TMZ，AbMole，M2129）作為DNA損傷劑，與 Olaparib（AZD2281，AbMole，M1664）聯合使用，顯示出對橫紋肌肉瘤（RMS）斑馬魚移植模型的有效抑制[4]。   圖2. 斑馬魚移植瘤模型和基于Olaparib和Temozolomide的聯合抑瘤研究[4]   2.Sci Adv. 2022 May 13;8(19):eabn1229. 該文章的核心目的是研究小細胞肺癌（SCLC）對DNA損傷誘導劑的耐藥性機制，特別是針對Olaparib和Temozolomide聯合方案（OT）的耐藥機制。研究者們利用異種移植模型（PDX），在小鼠治療前和進展后分別進行了檢測，最終發現跨損傷DNA合成（TLS）的上調使得腫瘤能夠在DNA復制過程中容忍OT誘導的損傷。通過使用TLS抑制劑，研究者們在體外和體內都恢復了腫瘤細胞對OT的敏感性，并在其他SCLC細胞系中觀察到了類似的協同效應。在實驗中，科研人員使用了來自AbMole的 Temozolomide（TMZ，AbMole，M2129）、 Olaparib（AZD2281，AbMole，M1664）[5]。   圖3. PDXres 1518-3 cells accumulate less DNA damage and continue to replicate DNA during OT treatment[5]   3.Cell Death Dis. 2018 Feb 12;9(2):213. 文章研究了自噬在膠質母細胞瘤（GBM）中的作用，并使用了兩種常見的GBM細胞系（U87和U251）。結果表明自噬的增強與腫瘤細胞存活呈正相關，使用自噬抑制劑可以阻止GBM細胞進入耐受狀態，并恢復其對抑制劑的敏感性。通過RNA測序和TCGA數據比較，研究者們發現自噬調控了許多與細胞代謝、細胞周期、凋亡和存活相關的基因和通路。在實驗中，科研人員使用了由AbMole提供的 Temozolomide（替莫唑胺，AbMole，M2129）和 Carboplatin（卡鉑，AbMole，M2288）作為抗腫瘤抑制劑，處理GBM細胞[6]。   圖4. 自噬削弱了抗腫瘤抑制劑的效果[6]   AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。     參考文獻及鳴謝 [1] A. Thomas, M. Tanaka, J. Trepel, et al., Temozolomide in the Era of Precision Medicine, Cancer research 77(4) (2017) 823-826. [2] A. Salmaggi, C. Corno, M. Maschio, et al., Synergistic Effect of Perampanel and Temozolomide in Human Glioma Cell Lines, Journal of personalized medicine 11(5) (2021). [3] A. Karachi, F. Dastmalchi, D. A. Mitchell, et al., Temozolomide for immunomodulation in the treatment of glioblastoma, Neuro-oncology 20(12) (2018) 1566-1572. [4] C. Yan, D. C. Brunson, Q. Tang, et al., Visualizing Engrafted Human Cancer and Therapy Responses in Immunodeficient Zebrafish, Cell 177(7) (2019) 1903-1914.e14. [5] M. Stanzione, J. Zhong, E. Wong, et al., Translesion DNA synthesis mediates acquired resistance to olaparib plus temozolomide in small cell lung cancer, Science advances 8(19) (2022) eabn1229. [6] L. Wang, Z. Shang, Y. Zhou, et al., Autophagy mediates glucose starvation-induced glioblastoma cell quiescence and chemoresistance through coordinating cell metabolism, cell cycle, and survival, Cell death & disease 9(2) (2018) 213.