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STTT | 中山大学邱妙珍/徐瑞华/鞠怀强首次发现泛凋亡在基于奥沙利铂的结直肠癌化疗敏感性降低的潜在机理

临床研究

2022-12-20      

2008 0

代谢酶在代谢重编程中具有不可或缺的作用,它们的异常表达或活性与化疗敏感性有关。因此,靶向代谢酶仍然是治疗肿瘤的有吸引力的方法。然而,半胱氨酸脱硫酶 (NFS1) 是铁硫 (Fe-S) 簇生物发生中的限速酶,在结直肠癌 (CRC) 中的影响和调节仍然难以捉摸。


2022年2月28日,中山大学邱妙珍,徐瑞华及鞠怀强共同通讯Signal Transduction and Targeted Therapy (IF=18)在线发表题为“Phosphorylated NFS1 weakens oxaliplatin-based chemosensitivity of colorectal cancer by preventing PANoptosis”的研究论文,该研究基于体内代谢酶基因的CRISPR/Cas9 文库筛选,发现 NFS1 的缺失显著增强了 CRC 细胞对奥沙利铂的敏感性。


体外和体内结果表明,NFS1 缺乏与奥沙利铂协同作用通过增加细胞内活性氧 (ROS) 的水平来引发 PANoptosis(泛凋亡。此外,基于奥沙利铂的氧化应激增强了 NFS1 丝氨酸残基的磷酸化水平,从而在奥沙利铂治疗期间以 S293 磷酸化依赖性方式预防 泛凋亡。此外,在肿瘤组织中发现了受 MYC 转录调节的 NFS1 的高表达,并且与 CRC 患者的生存率低和对化疗的低敏感性有关。总体而言,本研究的结果提供了对 NFS1 在奥沙利铂敏感性中潜在机制的见解,并确定 NFS1 抑制是改善 CRC 治疗中铂类化疗结果的有希望的策略。


化疗仍然是不可切除的结直肠癌 (CRC) 患者的主要非手术肿瘤控制方法之一。然而,相关的副作用和化学敏感性是导致治疗失败的主要原因。因此,迫切需要开发有效的策略来提高化疗敏感性,以提高结直肠癌患者的生存率和预后。
PANoptosis(泛凋亡)是一种炎症性程序细胞死亡,受到PANoptosome(泛凋亡体)复合物的调控,具有细胞焦亡(pyroptosis)、铁死亡(ferroptosis)、凋亡(apoptosis)和/或坏死性凋亡(necroptosis)的关键特征;此外,最重要的一点,PANoptosis不能被细胞焦亡、铁死亡、凋亡和坏死性凋亡中任意一种死亡方式单独表征。干扰素调节因子 1 (IRF1)、TNF-α 和 IFN-γ 已被证明可诱导 泛凋亡以防止肿瘤发生,特别是在 CRC 结肠炎相关的肿瘤发生中。然而,泛凋亡在肿瘤化学敏感性中的作用尚未阐明。
代谢重编程是恶性细胞的一个重要标志。肿瘤发展出固定的依赖关系来重编程代谢活动,可用于肿瘤的诊断、监测和治疗。越来越多的研究表明,针对这些代谢途径的几种抑制剂在肿瘤抑制方面表现出有效性,因此这些策略已进入临床试验。考虑到代谢酶在代谢重编程中具有不可或缺的作用,其异常表达或活性与肿瘤发生、肿瘤进展和化疗敏感性密切相关,因此,靶向和抑制这些代谢酶可以显著提高肿瘤细胞的化疗敏感性。
文章模式图(图源自Signal Transduction and Targeted Therapy )
铁硫 (Fe-S) 簇是 Fe-S 蛋白的重要辅助因子,参与多种细胞过程,包括铁稳态、能量代谢和脂质生物合成。Fe-S簇生物发生的缺陷会导致代谢疾病,甚至影响人类肿瘤的发生和发展。在癌细胞快速生长期间,增加的 Fe-S 簇更替增加了 Fe-S 簇的生物合成以补充 Fe-S 簇的储存,特别是在外部刺激下,例如氧化还原应激。然而,Fe-S簇代谢在肿瘤化疗敏感性中的作用和机制尚不完全清楚,需要进一步研究。

在这项研究中,使用基于体内代谢酶基因的 CRISPR-Cas9 筛选,发现半胱氨酸脱硫酶 (NFS1) 缺乏与奥沙利铂治疗协同作用通过增加细胞内氧化应激引发泛凋亡。NFS1 在奥沙利铂治疗下以 S293 磷酸化依赖性方式预防 泛凋亡。该研究还证明 NFS1 受 MYC 的转录调节,并且 CRC 患者中 NFS1 的高表达与预后不良有关。总体而言,该研究揭示了 NFS1 抑制是一种可操作的策略,可提高铂类化疗在 CRC 治疗中的抗肿瘤功效。


参考消息:

nature.com/articles/s41392-022-00889-0

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