PI3K

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PI3K(Phosphoinositide 3-kinase,磷脂酰肌醇-3-激酶)是一个调节胞内信号传导的脂质激酶家族。它是 PI3K-Akt-mTOR 信号轴的核心“引擎”,负责将细胞表面的生长因子、细胞因子信号转化为磷脂信号(如 PIP3),从而驱动细胞的生长、增殖、代谢及存活。在临床肿瘤学中,PI3K 通路的异常过度活化(源于 PIK3CA 突变或 PTEN 缺失)是癌症发生的最常见驱动机制。在免疫学语境下,PI3K 的不同异构体(如 PI3K-delta 和 PI3K-gamma)分别主控着淋巴细胞的活化与巨噬细胞的 M2 极化

PI3K · 代谢与生长中枢
PI3K Family Profile (点击展开)
p110/p85 异源二聚体模型
生化分类 I 类 (最主要), II 类, III 类
底物/产物 PIP2 转化为 PIP3
主控基因 PIK3CA, PIK3CD, PIK3CG
标志性药物 阿培利司, 艾代拉里斯

生化机制:磷脂二级信使的生成

PI3K 的核心生化功能是将质膜上的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)磷酸化为磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(PIP3):

  • 信号捕获: 细胞因子或趋化因子结合受体酪氨酸激酶(RTK)或 GPCR 后,招募 PI3K 的调节亚基(如 p85)。
  • PIP3 锚定作用: 生成的 PIP3 作为分子支架,招募具有 PH 结构域的下游蛋白,主要是 PDK1Akt
  • 负反馈闸门: PTEN 作为 PI3K 的关键拮抗蛋白,负责将 PIP3 去磷酸化还原为 PIP2。PTEN 的功能缺失会导致该通路处于永久开启状态。

家族分类:从广谱到谱系特异性

PI3K 家族根据其结构和底物特异性分为三类,其中 I 类 PI3K 与临床肿瘤及免疫研究最为密切:

亚型 (Class I) 催化亚基 生理/病理主控领域
PI3K-alpha p110 alpha 广泛表达;在乳腺癌中频繁发生突变。
PI3K-beta p110 beta 血小板功能;PTEN 缺失型肿瘤的代偿性驱动。
PI3K-delta p110 delta 淋巴细胞(B/T 细胞)发育与活化。
PI3K-gamma p110 gamma M2 极化 与单核细胞趋化。

临床视角:肿瘤、免疫与耗竭

   [Image showing the role of PI3K in T-cell exhaustion and macrophage polarization]

PI3K 在肿瘤微环境(TME)中扮演着双向调节的角色,是解决免疫耐药的关键靶点:

  • 逆转肿瘤抑制: 抑制 PI3K-gamma 能够有效截断肿瘤细胞对 TAM 的极化信号,将抑炎的 M2 型巨噬细胞转变为促炎的 M1 型,从而增强 PD-1 抑制剂 的疗效。
  • 优化 CAR-T 质量: 过度的 PI3K 活化会导致 T 细胞向 竭耗 状态快速转变。在体外扩增阶段使用 PI3K 抑制剂,可维持细胞的记忆表型(Stem-cell memory)和代谢稳态,提升入脑能力与存续期。
  • 血液肿瘤靶向: 艾代拉里斯等药物通过抑制 PI3K-delta,阻断恶性 B 细胞的 B 细胞受体(BCR)信号,已成为治疗慢性淋巴细胞白血病(CLL)的标准方案。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Cantley LC. (2002). The Phosphoinositide 3-Kinase Pathway. Science.
[学术点评]:该领域最经典的综述,由 PI3K 发现者坎特利教授撰写,详述了 PI3K 轴如何成为细胞生长、生存和代谢的总调度台。

[2] Kaneda MM, et al. (2016). PI3Kgamma is a molecular switch that controls immune suppression. Nature.
[学术点评]:里程碑式研究,确立了 PI3K-gamma 作为巨噬细胞 M1/M2 转换“分子开关”的地位,为克服 PD-1 耐药提供了全新思路。

[3] Vanhaesebroeck B, et al. (2021). The PI3K pathway: Mammalian target of observation and drug development. Nature Reviews Drug Discovery.
[学术点评]:系统整理了三十年来针对 PI3K 开发异构体特异性抑制剂的成败教训,强调了毒性管理与精准适应症选择的平衡。