Glutamine Deficiency, Congenital

引言巨胞饮是一种保守的细胞内吞途径，依赖于肌动蛋白形成巨胞饮小体（macropinosome）摄取细胞外可溶性成分至溶酶体降解。肿瘤细胞的巨胞饮途径也参与肿瘤转移、抗药性产生、免疫逃逸等多种过程的调控，如何靶向抑制巨胞饮也在肿瘤治疗领域引起越来越多的关注。已有的巨胞饮抑制手段主要通过对溶酶体功能的阻滞而实现（如EIPA或高浓度的CQ处理）。然而，溶酶体除了在巨胞饮中的降解功能之外，还参与包括自噬、氨基酸转运等在内的多个重要细胞内膜泡运输途径，故巨胞饮抑制剂常导致广泛的非特异副作用，使其在临床使用受限。探索新的巨胞饮抑制手段，对肿瘤治疗，特别是具有高巨胞饮水平的KRAS突变肿瘤治疗具重大意义。 促肝细胞再生磷酸酶PRL1/PRL3（phosphatases of regenerating liver-1/3）被认为是一种促癌磷酸酶，在胃癌、结肠癌、乳腺癌等多种癌症组织中呈高表达，且与患者不良预后密切相关。目前，已有PRL-3人源化单抗和小分子抑制剂被开发用于癌症治疗研究，进入临床实验阶段。PRL1/PRL3的已知作用底物包括多种与肿瘤细胞发展密切相关的信号通路调控蛋白，比如mTOR、FAK、PI3K等，因而可参与多种促细胞生存和生长的信号通路的激活。而PRL1/PRL3是否与同属于双特异性磷酸酶（dual-specificity phosphatases，DUSP）的PTEN类似，同时也可作为脂质磷酸酶产生下游细胞效应，目前尚无明确报道。2024年5月27日，浙江省肿瘤医院叶足研究员，浙江大学基础医学院诗音副教授及新加坡分子与细胞生物学研究所的曾琦教授，经过多年探索，联合在Theranostics期刊在线发表了题为PRL1 and PRL3 promote macropinocytosis via its lipid phosphatase activity的研究论文。该研究揭示了PRL1和PRL3通过其脂质磷酸酶活性促进巨胞饮作用，突出了靶向PRL1/3介导的巨胞饮在肿瘤治疗中的潜在治疗意义。首先，研究者从细胞、生化和结构分析等多层次证明，PRL1和PRL3作为脂质磷酸酶，与磷酸肌醇(PIP)脂质相互作用，在细胞膜上将PI(3,4)P2和PI(3,5)P2去磷酸化而产生PI(3)P，并促进了膜褶的形成、膜起泡和随后的巨胞饮，促进了肿瘤细胞对营养物质的提取、细胞的迁移和侵袭，从而促进了肿瘤的发展。PRL1和PRL3介导的巨胞饮及其下游效应均依赖于其磷酸酶活性。 由于脑组织中含有异常丰富的脂质成分（约为全身脂质的50%），研究者进一步探究了依赖PRL脂质磷酸酶活性的巨胞饮在脑部肿瘤中的作用。通过公共数据库样本分析发现，与正常组织相比，脑胶质瘤PRL1和PRL3的表达增加，且PRL1和PRL3表达较高的患者总生存概率(OS)显著降低。为了揭示PRL1/3介导的巨胞饮在胶质瘤发展过程中的功能，通过进行与癌症患者生存相关的表达分析发现，当PRL1或PRL3表达较低时，巨胞饮相关基因表达水平较高的患者生存时间更长。这些发现均提示PRL1/PRL3和巨胞饮作用可能与胶质瘤患者预后具相关性。在细胞层面，研究者同时验证了PRL1/PRL3所诱导的巨胞饮可显著改善脑胶质瘤细胞在谷氨酰胺缺乏环境中的生长受限。脂质磷酸酶PRL1/PRL3调控肿瘤细胞巨胞饮的机制和功能(Credit: Theranostics)综上，该研究总结了PRL1/3通过其脂质磷酸酶活性调节巨胞饮作用，以及在协调营养感知、吸收和再循环中的生理作用。这一机制可以被面临营养匮乏的微环境的肿瘤细胞利用，突出了靶向PRL1/3介导的巨胞饮在癌症治疗中的潜在治疗意义。原文链接https://www.thno.org/v14p3423.htm责编|探索君排版|探索君End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Cell | 是什么决定了细胞的大小？热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

氨长期以来被认为是一种代谢废物，具有众所周知的神经毒性作用。然而，对内源性氨的有益功能知之甚少。2023年10月23日，华中科技大学基础医学院陈建国及王芳共同通讯在Nature Metabolism在线发表题为“Gut microbiome-derived ammonia modulates stress vulnerability in the host”的研究论文，该研究表明肠道氨通过维持雄性小鼠大脑谷氨酰胺的可用性将微生物氮代谢与宿主压力脆弱性联系起来。慢性压力通过改变肠道脲酶阳性菌群来降低血氨水平。一种具有代表性的产脲酶菌株，嗜热链球菌，可以逆转由压力改变的肠道菌群诱导的抑郁样行为，而肠道氨生成的药物抑制会增加压力易感性。值得注意的是，异常低的血氨水平限制了大脑对谷氨酰胺的可用性，谷氨酰胺是星形胶质细胞产生的一种关键代谢物，是突触前γ-氨基丁酸(GABA)补充所必需的，并通过皮质GABA能功能障碍赋予压力易感。在治疗方面，氯化铵(NH4Cl)是一种临床常用的祛痰剂，可以挽救抑郁症小鼠模型的行为异常和GABA能缺陷。总之，肠道微生物组产生的氨可以帮助缓冲宿主的压力，为情绪行为提供肠道-大脑信号基础。氨是氨基酸和其他含氮化合物的重要代谢物。人体每天产生约1,000 mmol的氨，并通过尿素循环维持低血清氨浓度(成人低于50 μM) 。氨可以以铵离子(NH4 +)或气态形式NH3的形式循环，NH3很容易穿过细胞膜，包括血脑屏障。氨已被广泛认为是一种具有神经毒性的废物。氨升高会导致许多神经功能障碍，如震颤、共济失调、癫痫、认知障碍、昏迷甚至死亡。除了众所周知的神经毒性外，人们对内源性氨在高级生物功能中的有益作用知之甚少。虽然它可以通过各种组织的代谢反应产生，但氨主要是由肠道内的脲酶阳性细菌产生的。肠道脲酶阳性菌可将结肠中15-30%的宿主尿素水解为氨，作为正常个体的氮源，循环氨与肠道氨处于化学平衡关系。虽然一些众所周知的脲酶阳性细菌，如幽门螺杆菌，是有害的，但具有脲酶活性的益生菌，如广泛分布于乳制品中的嗜热链球菌和唾液链球菌，也有有益的作用。近年来，越来越多的证据支持肠道微生物组通过产生细菌衍生的代谢物来影响大脑功能的观点，如三甲胺N-氧化物、短链脂肪酸、雄烯二酮和4-硫酸乙基苯基。大脑特别容易受到氨的伤害，因为它不能将氨转化为尿素。在大脑中，氨的解毒主要由谷氨酰胺合成酶(GS)介导，该合成酶位于星形胶质细胞中，催化氨和谷氨酸(Glu)转化为Gln，Gln是中枢神经系统中两种主要神经递质Glu和GABA合成的前体。因此，内源性氨可以在神经递质的生物合成中重复使用。大脑中谷氨酰胺缺乏与神经系统疾病的病理生理学有关，包括阿尔茨海默病、颞叶癫痫、帕金森氏病和精神疾病，包括重度抑郁症(MDD)。近年来，肠道生态失调在压力相关精神障碍中的作用已被提出，但尚未完全阐明。该研究检测了氨是否可以作为肠道-脑信号分子，将肠道微生物的氮代谢与宿主的压力脆弱性联系起来。该发现阐明了抑郁症中微生物-肠道-大脑的串扰。慢性压力诱导肠道产生脲酶的细菌修饰，随后是全身氨水平的降低。这种细菌氨平衡紊乱导致星形胶质细胞Gln合成减少，可能促进CSDS诱导的GABA能缺陷。综上所述，这些结果表明，内源氨在调节压力应对策略中发挥了关键的有益作用，可能将微生物氮代谢与宿主行为联系起来。本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

▎药明康德内容团队编辑大多数癌症患者具有极大的未竟医疗需求，改善各类癌症的治疗也一直是生物产业研发的方向，而带来根本性改变的疗法常常源自于实验室的发现。药明康德内容团队为大家盘点近期在各顶尖科学期刊上所发表，具有潜力成为治疗癌症靶点的文章，以作为各界癌症疗法开发的参考！靶点：RASA2疾病：改良过继性T细胞疗法期刊/ PMID: 《自然》/ 36002574发现：由于外在抑制因子与内部抑制检查点的作用，过继性T细胞疗法在癌症治疗上的效用受到局限，而靶标基因编辑可能是克服这些限制、加强T细胞疗法的关键。通过在不同免疫抑制情形下进行CRISPR基因敲除的筛选过程，研究人员识别出能够避免T细胞功能障碍的基因。不同的筛选过程皆发现RasGTP酶激活蛋白（RasGAP）RASA2是人类T细胞内的信息检查点，其表达量会在T细胞受体经急性刺激后下降，而其表达量会随着T细胞在慢性抗原暴露下逐渐升高。消除RASA2会增强MAPK信号以及CAR-T细胞面对靶标抗原时的细胞溶解能力。体外实验显示，缺乏RASA2的T细胞在经过反复肿瘤抗原刺激后，与野生组细胞相比，其活化程度、细胞因子生产量与代谢活性皆较高，并展现持续的癌细胞毒杀能力。此外，RASA2基因敲除CAR-T细胞在血癌小鼠模型的骨髓中，也较具适应优势。重要的是，在许多临床前T细胞受体（TCR）疗法与CAR-T疗法中，去除RASA2能够延长异种移植的血液与实体瘤小鼠的存活。因此RASA2可能是增加现有T细胞疗法持续性与功能性的关键靶点。靶点：COL6A3疾病：不限癌种过继性T细胞疗法靶标期刊/ PMID: Science Translational Medicine / 36044599发现：T细胞受体疗法靶向细胞内外抗原，但此抗原肽片段须在肿瘤细胞上，通过与特定人类白细胞抗原（HLA）分子结合，成为peptide-HLA（pHLA）复合体呈现，才能为T细胞所识别。因此识别在肿瘤中高度表达但在健康组织内罕见、具高度TCR亲和力的pHLA复合体为TCR疗法成功的关键之一。通过量化质谱法为基础来分析、比较组织内pHLA复合体的技术，并对约1500个肿瘤与健康组织检体的测试，其中包含了来自11种不同实体瘤病患组织，以及利用人工智能量化分析每个细胞中含有各种pHLA复合体拷贝数后，研究人员发现一种由HLA-A*02:01所呈现的肿瘤特异性肽片段。此片段来自编码6型胶原蛋白的COL6A3基因，其第六外显子（exon 6）因选择性剪接而产生。这种选择性剪接出现在多种实体瘤基质中，但在健康组织内却十分罕见。而根据此所识别出的pHLA复合体所设计出的TCR疗法，在带有人类肿瘤细胞的小鼠当中展现良好疗效。实验结果显示，接受此项TCR疗法小鼠的肿瘤不但生长速度减缓，且有肿瘤缩小的情形。重要的是，此疗法的耐受性良好，研究人员并未观察到此疗法对正常细胞的任何毒性。因此COL6A3选择性剪接具潜力被开发成为治疗不同种类实体瘤的T细胞疗法。靶点：NUFIP1疾病：胰腺癌期刊/ PMID: Nature Cancer / 35982178发现：肿瘤相关成纤维细胞（CAF）是胰腺癌肿瘤微环境中最显著的成分之一。研究人员发现CAF对胰腺癌细胞在谷氨酰胺（glutamine）缺乏时的存活相当重要。CAF能够通过NUFIP1蛋白依赖性的自噬作用（autophagy）机制而分泌核苷（nucleoside），这些由CAF分泌的核苷能够促进胰腺癌细胞在谷氨酰胺缺乏时对葡萄糖的消耗、利用与肿瘤的生长，而此机制依赖MYC基因的作用。关键的是，当靶向胰腺癌原位小鼠肿瘤间质内的NUFIP1蛋白时，会造成肿瘤重量的下降。此项研究除了显示胰腺癌多元代谢网络对肿瘤生长的重要性外，亦显示NUFIP1为胰腺癌可能的靶标。靶点：MC5R疾病：加强癌症免疫疗法期刊/ PMID: 《科学》/ 35926007发现：下丘脑-垂体（hypothalamic–pituitary）能够分泌多种激素调控免疫反应，而其中有部分下游的激素或效应分子的水平在癌症病患中有增加的情形。研究人员发现，下丘脑-垂体单位能够促进髓系造血（myelopoiesis）与免疫抑制作用，进而促进肿瘤的生长。皮下肿瘤的植入会引发小鼠下丘脑活化，以及垂体分泌α-黑素细胞刺激素（α-MSH）生产。α-MSH通过作用于髓系祖细胞上的黑素皮质素受体5（MC5R）而促进髓系造血、髓系细胞累积、免疫抑制与肿瘤生长等作用。靶向MC5R的拮抗肽能够提升抗肿瘤免疫反应，以及靶向PD-1免疫疗法的疗效。值得一提的是，研究人员亦发现癌症患者血清中的α-MSH水平上升，并且与患者体内循环的髓系抑制细胞量呈正相关。这些发现显示神经内分泌通路可能参与抑制肿瘤免疫反应，以及MC5R为癌症免疫疗法的潜力靶点。靶点：FBXO42疾病：血癌期刊/ PMID: Science Advances / 36129980发现：Notch-RBPJ信息通路的失调是造成许多包含癌症在内疾病的原因，然而此关键通路是如何在细胞内被调控、相关蛋白的修饰以及相互作用的蛋白等信息却多为未知。研究人员利用蛋白质组学方法，识别出FBXO42为RBPJ新的交互作用蛋白。FBXO42在RBPJ蛋白Lys-175处催化赖氨酸-63（K-63）连接的多泛素化（polyubiquitination）链形成，进而加强RBPJ与染色质重塑复合物相互作用，造成细胞内染色质松散。重要的是，当基因敲除FBXO42，或是药理学方式抑制FBXO42的E3泛素连接酶活性时，皆减缓在小鼠体内与Notch信息通路相关的血液癌症的发展。因此靶向FBXO42可能是干预Notch信息通路以治疗血癌的潜力靶点。靶点：CHRM1疾病：黑色素瘤期刊/ PMID: Science Advances / 36054350发现：浅色皮肤者罹患黑色素瘤的风险较深色皮肤者高30倍。科学家研究来自横跨不同深浅肤色人群的原代黑色素细胞，以及临床前黑色素瘤模型后发现，独立于紫外光照射与黑色素（melanin）因素，细胞内在的差异是决定浅色与深色黑色素细胞增殖能力与转化成恶性肿瘤的关键。而此关键便在于深色皮肤的黑色素细胞具有较高水平的黑色素前体二羟基苯丙氨酸（DOPA）。通过高通量药理与活体CRISPR筛选后，科学家发现DOPA能够借由抑制细胞内的毒蕈碱型胆碱受体M1（CHRM1）信号而限制黑色素细胞与黑色素瘤细胞增殖。CHRM1拮抗剂会导致黑色素瘤细胞内的c-MYC与FOXM1水平下降。这两个蛋白是驱动侵袭性黑色素瘤细胞增殖的重要蛋白。临床前黑色素瘤小鼠模型中亦显示，当以小分子抑制CHRM1或FOXM1皆抑制肿瘤生长，因此CHRM1可能为治疗黑色素瘤的新靶标。希望这些优秀的研究成果可以早日获得临床转化，造福更多受疾病所苦的癌症患者！参考资料：[1] Carnevale, Julia et al. (2022) RASA2 ablation in T cells boosts antigen sensitivity and long-term function. Nature 609,7925: 174-182. DOI:10.1038/s41586-022-05126-w[2] Kim, Gloria B et al. (2022) Quantitative immunopeptidomics reveals a tumor stroma-specific target for T cell therapy. Science translational medicine 14,660: eabo6135. DOI:10.1126/scitranslmed.abo6135[3] Yuan, Meng et al. (2022) Cancer-associated fibroblasts employ NUFIP1-dependent autophagy to secrete nucleosides and support pancreatic tumor growth. Nature cancer 3,8: 945-960. DOI:10.1038/s43018-022-00426-6[4] Xu, Yueli et al. (2022) Pituitary hormone α-MSH promotes tumor-induced myelopoiesis and immunosuppression. Science 377,6610: 1085-1091. DOI:10.1126/science.abj2674[5] Jiang, Hua et al. (2022) FBXO42 facilitates Notch signaling activation and global chromatin relaxation by promoting K63-linked polyubiquitination of RBPJ. Science advances 8,38: eabq4831. DOI:10.1126/sciadv.abq4831[6] Doepner, Miriam et al. (2022) Endogenous DOPA inhibits melanoma through suppression of CHRM1 signaling. Science advances 8,35: eabn4007. DOI:10.1126/sciadv.abn4007本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。