天津医科大学合作发现肝癌治疗新靶点
近日，天津医科大学合作北京大学等机构在国际期刊《Cell Death Discovery》上发表了题为”In vitro CRISPR screening uncovers CRTC3 as a regulator of IFN-γ-induced ferroptosis of hepatocellular carcinoma”的论文，该研究中，研究人员发现了CRTC3参与了PUFAs代谢和铁死亡的调控。靶向CRTC3信号通路联合铁死亡诱导剂为肝细胞癌治疗和克服耐药提供了一种可行的方法。
研究背景
在全球范围内，肝细胞癌是第六大常见的癌症类型，也是癌症相关死亡的第三大原因。晚期肝细胞癌诊断较晚，复发率高，缺乏有效的治疗方案，预后极差。索拉非尼是一个被批准用于HCC治疗的酪氨酸激酶抑制剂。免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitors, ICIs)在HCC治疗中显示出良好的疗效，但由于单一药物的ORR低于20%，其耐药仍是一个挑战。ICIs激活CD8+细胞毒性T淋巴细胞(ctl)，通过颗粒胞吐、诱导凋亡和分泌细胞因子，尤其是IFN-γ来杀伤肿瘤细胞。IFN-γ短期暴露可正向调节肿瘤免疫微环境(TIME)，促进CTL的抗肿瘤作用。此外，IFN-γ可通过细胞信号依赖方式诱导铁死亡，直接杀伤肿瘤细胞。铁死亡是2012年提出的一种独特的程序性细胞死亡形式，其特征是铁依赖性LPO积累。在癌症生物学中，铁死亡调节多个过程，包括癌症的发生、侵袭、免疫和治疗抵抗。与正常细胞相比，肿瘤细胞利用更高水平的铁和脂质代谢物促进其侵袭性生长，这增加了其对铁死亡的易感性。因此，诱导铁死亡是一种很有前景的治疗肿瘤和克服耐药的方法。据报道，IFN-γ通过抑制系统xc -和损害LPO清除来促进铁死亡。因此，识别出不利于IFN-γ诱导的铁死亡的肿瘤细胞可能为提高肝癌细胞的治疗敏感性提供线索。
研究过程及发现
免疫治疗改变了HCC的治疗模式。免疫检查点抑制剂已被各种指南推荐为优选治疗方案。然而，由于只有一定比例的患者有应答，因此有必要确定影响其疗效的因素。两项独立的研究报告了来自ICIs激活的CD8 + T细胞的IFN-γ使肿瘤细胞对铁死亡敏感，这意味着当与ICIs联合时，靶向铁死亡途径构成了一种肿瘤治疗方法。在本研究中，研究人员建立了CRTC3诱导IFN-γ处理的抗性，而CRTC3敲除促进IFN-γ处理后铁死亡的诱导。 研究结果阐明了CRTC3在调控铁死亡中的新作用，并为肿瘤治疗提供了CRTC3通路的潜在靶点。
CRTC3通常在脂肪、肝脏和骨髓来源的免疫细胞中表达。在基础状态下，CRTC3被盐诱导激酶(SIKs)和其他能量以及压力敏感的amp -活化蛋白激酶(AMPK)家族成员磷酸化。在激素和环境刺激下，cAMP诱导pka介导的SIKs磷酸化和抑制，导致CRTC3去磷酸化和激活。通过对TCGALIHC数据库的分析，研究人员发现CRTC3高表达预示着HCC患者有更好的生存趋势，其原因难以确定。对于CRTC3的生理作用，以往的报道主要集中在能量平衡和脂质代谢方面。此外，也有研究报道CRTC3控制经典活化巨噬细胞(M1)和调节性巨噬细胞(M2)的相互转化，介导肝细胞线粒体应激时线粒体的生物发生和应激反应。然而，关于CRTC3在肿瘤中的研究有限。只有少数报道表明，CRTC3通过调节黑素瘤中一些关键黑素生成相关基因的表达来促进黑素生成。在本研究中，研究人员构建了CRTC3敲除的肝癌细胞，并证实了CRTC3敲除对细胞存活没有显著影响。在体内外实验中，CRTC3对肝癌细胞的生长无明显影响。
研究人员报道了CRTC3通过改变肿瘤细胞脂质模式和控制肝癌中PUFAs的丰度来调节铁死亡。GPx4是铁死亡的中枢调节因子，是一种直接的LPO清除剂。谷胱甘肽是一种由半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸组成的三肽，是GPx4用来消除细胞中LPO的辅助因子。GSH的生物发生依赖于xc -系统，该系统输入胱氨酸合成细胞内半胱氨酸。因此，系统xc-损伤会失调LPO清除，导致铁下垂。在CRTC3基因敲除条件下，HCC细胞中各种PUFAs显著升高，促进脂质过氧化和LPO积累。作为一种代偿机制，HCC细胞上调SLC7A11和GPx4的表达以清除LPO。由于索拉非尼和IFN-γ靶系统xc -，敲除CRTC3促进索拉非尼或IFN-γ诱导的HCC细胞铁凋亡。研究人员报道了AA与IFN-γ共同诱导黑色素瘤细胞系铁凋亡，补充AA增强了免疫功能正常小鼠PD-L1阻断的抗肿瘤作用。靶向脂质代谢可能是一种以前未被重视的与癌症免疫治疗协同的方法。
在本研究中，CRTC3敲除明显增强索拉非尼的细胞毒性作用，而Ferrostatin-1和PRGL493可以抑制这种增敏作用。研究人员发现，CRTC3敲除通过重编程肿瘤细胞脂质代谢和促进铁死亡来增加肝癌细胞对索拉非尼的敏感性，这为优化索拉非尼治疗提供了新的线索。
通过分析TCGALIHC数据库，研究人员发现肿瘤组织中CRTC3 mRNA水平显著升高。然而，在人类蛋白质图谱中没有检测到CRTC3蛋白的表达，因为只检测了8个HCC样本。在目前的研究中, 研究人员进行免疫印迹检测到明显CRTC3 HepG2和Hep3B细胞株蛋白质表达。
敲除CRTC3可通过诱导铁死亡使HCC细胞对索拉非尼治疗增敏
研究意义
综上所述，CRTC3调节PUFAs代谢、铁死亡并诱导对铁死亡诱导药物的抗性。因此，CRTC3是HCC的潜在治疗靶点。
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