诱导“自噬性铁死亡”！天津大学合作发文：发现肝癌治疗新靶点

8月30日，天津大学与夏威夷大学研究人员合作在期刊《Nature Communications》上发表了题为“SLC13A3 is a major effector downstream of activated β-catenin in liver cancer pathogenesis”的研究论文，本研究中，研究人员发现SLC13A3是肝癌中β-catenin下游可作为药物靶点的效应因子。SLC13A3在β-catenin编码基因CTNNB1 (GOF突变)的人肝癌样本中表达升高。β-catenin激活上调SLC13A3，导致内源性SLC13A3底物在细胞内蓄积。SLC13A3被鉴定为谷胱甘肽(GSH)的低亲和力转运蛋白。沉默SLC13A3通过c-MYC信号通路下调亮氨酸转运蛋白SLC7A5，导致亮氨酸消耗和mTOR失活。此外，在β-catenin激活的肝癌细胞中，沉默SLC13A3可减少GSH并诱导自噬性铁死亡。重要的是，SLC13A3基因抑制和小分子SLC13A3抑制剂均可抑制β-catenin驱动的小鼠肝癌发生。综上所述，本研究表明，SLC13A3可能是一个有前景的治疗靶点，用于治疗具有GOF CTNNB1突变的人肝癌。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51860-2#Abs1

背景知识

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肝癌是全球癌症相关死亡的第三大原因，其中肝细胞癌(HCC)占所有肝癌病例的75-85%。CTNNB1是编码β-catenin的基因，在80%以上的儿童肝癌和20-40%的成人肝癌中检测到CTNNB1的功能获得性(GOF)突变。鉴于过度激活的Wnt/β-catenin信号通路在肝癌干性、进展、转移和耐药中的关键作用，各种Wnt/β-catenin抑制剂在肝癌治疗中的潜力已被研究。然而，这些抑制剂均未获得临床批准，因为它们通常靶向β-catenin复合体或β-catenin上游通路，从而不可避免地在正常细胞中导致靶毒性。因此，迫切需要对β-catenin下游可作为药物靶点的效应分子进行研究。

溶质载体(Solute carrier, SLC)转运体调节多种溶质、代谢物、离子和药物跨细胞膜的输入和流出。SLC转运蛋白是药物开发的重要靶点。在包括肝癌在内的多种癌症中，SLC转运蛋白的表达模式发生了显著变化。溶质载体家族13成员3 (SLC13A3)又称钠依赖性二羧酸转运蛋白(NaDC3)，在肝脏中高表达。研究人员通过对TCGA-LIHC数据集的综合分析，确定了三种HCC亚型(iHCC1-3)，并证明SLC13A3 mRNA在CTNNB1突变发生率高的iHCC2亚型中显著高表达。此外，研究人员报道SLC13A3在ctnnb1突变的hcc中高表达。然而，SLC13A3与β-catenin的关系以及SLC13A3在hcc中的功能有待进一步研究。

SLC13A3抑制剂ACA可抑制人肝癌细胞的生长，并阻止β-catenin驱动的小鼠肝癌发生

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ACA已被用作SLC13A3的抑制剂以探究其功能。研究人员发现，ACA以剂量依赖的方式显著降低了HepG2和SNU398细胞的存活率和克隆形成能力。ACA剂量依赖性地降低了SLC13A3的mRNA和蛋白质水平。尽管ACA也抑制SLC13A2和SLC13A5，但值得注意的是，肝脏组织中SLC13A2的表达较低。而且，HPA分析揭示了肝癌细胞中几乎检测不到SLC13A2的表达。这表明SLC13A2不太可能是ACA抑制HCC细胞存活的靶点。尽管HepG2和Huh7细胞中SLC13A5的mRNA高度表达，但在其他HCC细胞中，包括β-连环激活的细胞中，几乎检测不到SLC13A5的表达。SLC13A5特异性抑制剂PF-06761281对HepG2细胞的存活没有影响，而SLC13A5过表达并不能逆转ACA对细胞存活的抑制作用。这表明SLC13A5也不是ACA抑制HCC细胞存活的靶点。除了SLC13A转运体外，研究人员还报道了ACA可抑制PLA2、TRPM2和AP2M1。HPA分析显示，在肝癌细胞中几乎检测不到TRPM2的表达。虽然抑制PLA2和AP2M1已被证明可抑制自噬，但ACA却在HCC细胞中诱导了自噬。此外，PLA2、TRPM2和AP2M1的过表达并未抑制ACA对HCC细胞的毒性，ACA治疗也没有改变它们的mRNA表达。尽管无法完全排除ACA的潜在“非靶向”效应，但这些发现表明，ACA至少部分通过抑制SLC13A3来抑制HCC细胞活力。

为了确定ACA是否与SLC13A3基因抑制具有相似的作用，研究人员分析了ACA介导的细胞生长抑制的潜在机制。ACA对细胞凋亡没有显著影响，ACA的生长抑制作用可以通过抑制自噬和铁死亡来缓解，但不能通过抑制坏死（NSA）或凋亡（Z-VAD-FMK）来缓解。ACA诱导的铁死亡进一步通过升高脂质ROS（C11-BODIPY荧光）得到证实。蛋白质免疫印迹实验分析显示，ACA以剂量依赖的方式诱导自噬（降低pmTOR和P62，增加ATG5和LC3B）和铁死亡（降低FTH1，增加TfR1）的生物标志物。此外，ACA与索拉非尼在HepG2和SNU398细胞的细胞存活和克隆形成方面显示出协同作用。

ACA抑制β连环蛋白激活的肝癌细胞的生长

接下来，研究人员研究了ACA在体内对小鼠的作用。在正常C57BL/6 N或裸小鼠BALB/C中，ACA未引起明显的毒性反应。ACA（30 mg/kg，每隔一天腹腔注射）在裸小鼠BALB/C中有效地抑制了皮下HepG2异种移植物的生长，与索拉非尼呈协同作用。蛋白质免疫印迹实验和IHC分析显示，ACA在HepG2异种移植物中诱导了自噬和铁死亡。为了进一步研究ACA对β-连环蛋白驱动的肝癌的影响，从注射c-Met/β-连环蛋白和AKT/β-连环蛋白质粒的第4周开始，将30 mg/kg的ACA腹腔注射给C57BL/6 N小鼠。IHC和蛋白质免疫印迹实验分析显示，ACA诱导了自噬（增加了ATG5和LC3B；降低了pmTOR和P62）和铁死亡（增加了4HNE和TfR1；降低了FTH1）。这些发现表明，ACA对β-连环蛋白激活的肝癌具有与基因抑制SLC13A3相似的作用。

研究小结

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综上所述，本研究强调了SLC13A3在β-catenin激活的肝癌中调节铁死亡的重要性。需要澄清的是，研究人员不是在暗示只有β-catenin激活的肝癌对SLC13A3抑制敏感。相反，研究人员认为β-catenin激活的肝癌将对SLC13A3抑制表现出特异性敏感性。抑制SLC13A3是一种有前景的靶向肝癌β-catenin信号通路的策略，且不会产生明显的不良反应。（转化医学网360zhyx.com）

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51860-2#Abs1

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