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众所周知,三阴性乳腺癌一旦发生脑转移,患者的生存率将呈断崖式下降。由于血脑屏障以及脑脊液独特的免疫代谢微环境,传统的化疗和靶向药物往往难以奏效。
2026年5月9日,英国《自然》旗下《自然通讯》在线发表复旦大学附属肿瘤医院林明曦、曾铖、金奕滋、周腾、严羽欣、黄胜林、胡欣、胡夕春🖂、张剑🖂以及江苏省人民医院管晓翔🖂等学者的研究报告,未走头痛医头的传统老路,而是从肿瘤细胞的能量工厂线粒体入手,发现三阴性乳腺癌细胞的能量代谢靶点。如果巧妙利用脑脊液微环境的特点,实施精准的断粮计,切断这个大脑敌后根据地赖以生存的代谢补给线,就能在不影响身体其他部位的情况下,精准饿死脑部的肿瘤。
该研究将基因功能缺失与器官微环境特性完美结合,通过三个关键步骤推演出不可避免的代谢死局,还原这个精妙绝伦的双重打击机制,如同在大脑微环境上演的饥饿游戏:
大海捞针:锁定幕后黑手NDUFB9。该研究首先通过对患者的三阴性乳腺癌原发肿瘤与脑转移瘤进行多组学测序,并结合高通量的体内功能缺失基因编辑筛选,从茫茫的基因组大海锁定专门针对脑转移的NDUFB9基因。有趣的是,敲除NDUFB9基因,可以有选择地抑制脑转移瘤的生长,而对颅外其他部位毫无影响。这种绝对的颅内特异性,立刻引起研究者的极大兴趣。
侦破现场:大脑微环境的天冬酰胺圈套。该研究随后对患者的血浆和脑脊液进行代谢组学分析,发现关键线索:脑脊液的天冬酰胺浓度竟然只有外周血液的大约八分之一。天冬酰胺是天冬氨酸的酰胺,属于人体自身能够合成、不需通过食物补充的非必需氨基酸和生糖氨基酸。面对这种贫瘠的环境,肿瘤细胞为了活命,启动代偿机制,高表达天冬酰胺合成酶,试图把细胞内天冬氨酸拿来紧急加工合成天冬酰胺。
致命一击:断绝最后的代谢补给线。就在肿瘤细胞为了合成天冬酰胺而大量消耗天冬氨酸时,敲除NDUFB9基因成为致命的第二击。该研究发现,NDUFB9是维持线粒体复合物I功能的重要零件,一旦缺失,线粒体的呼吸代谢链就将受损,三羧酸循环受阻,导致肿瘤细胞内部新合成天冬氨酸的能力直线下降。最后,肿瘤细胞在双重打击下弹尽粮绝:一方面,大脑微环境缺乏天冬酰胺,逼迫肿瘤细胞疯狂消耗内部的天冬氨酸储备临时合成天冬酰胺;另一方面,NDUFB9缺失又切断了天冬氨酸的内部生产线。这种入不敷出的窘境,直接导致肿瘤细胞内天冬氨酸储备的全面枯竭,而天冬氨酸是合成DNA和RNA基本原料核苷酸的必经之路,没有核苷酸,肿瘤细胞就彻底失去增殖能力,最终在大脑中走向凋亡。
该研究打破了我们对肿瘤转移的传统干预思维。我们过去总是喜欢寻找那些活跃度极高的肿瘤基因或者代谢酶作为靶点,但是这往往带来严重的副作用,因为这些基因对正常组织也很重要。该研究告诉我们,有时候那些对正常组织可有可无的基因(例如NDUFB9的缺失不影响颅外其他部位)一旦放到特定转移微环境,就将变成致命的靶点。这种根据微环境特异性的靶点挖掘,为降低将来抗肿瘤药物的全身毒性提供了绝佳的范例。此外,通过检测患者脑脊液或血液的天冬酰胺和天冬氨酸代谢谱,还有可能早期预警脑转移的发生风险。
当然,从实验室的代谢机制基础研究,到真正转化为临床能够使用的靶向药物或干预手段,还有很长的路要走。例如,如何安全有效地在体内抑制NDUFB9或天冬酰胺合成酶?这种代谢干预是否引发肿瘤其他的代偿逃逸机制?这些都需要进一步探索。但是,毋庸置疑,该研究打开了一扇全新的大门,生动地向我们证明肿瘤与其转移微环境之间的代谢博弈远比我们想象的更精妙和复杂,提醒我们不仅要关注肿瘤本身发生了什么,更要关注肿瘤所处的微环境提供了什么。相信随着我们对肿瘤代谢网络理解的不断加深,将来一定能够通过精准打断肿瘤的代谢补给线,将三阴性乳腺癌脑转移这个不治之症变为可控之症。
Nat Commun. 2026 May 9. IF: 15.7
Complex I protein NDUFB9 is a metabolic vulnerability in triple negative breast cancer brain metastases.
Lin M, Wen Z, Zeng C, Jin Y, Zhou T, Yan Y, Huang S, Hu X, Guan X, Hu X, Zhang J.
Fudan University Shanghai Cancer Center, Shanghai, China; Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai, China; Shanghai Chest Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China; The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing, China; Collaborative Innovation Center for Cancer Personalized Medicine, Nanjing Medical University, Nanjing, China.
Triple-negative breast cancer (TNBC) brain metastases (BrMs) remain a therapeutic challenge. We depict the discrepancies between primary tumors and BrMs, and examine patient-matched cerebrospinal fluid and plasma to provide detailed profiles of BrMs' metabolic microenvironment. High-throughput in vivo loss of function CRISPR screens identify NDUFB9 (NADH: Ubiquinone Oxidoreductase Subunit B9) as a brain-specific metabolic vulnerability. NDUFB9-knockout selectively inhibits the BrMs outgrowth without affecting extracranial metastases. Mechanistically, TNBC cells exhibit an imbalance between aspartate upstream supply and downstream biosynthetic demand. NDUFB9-knockout disrupts mitochondrial complex I and reduces intracellular aspartate, but this alone is insufficient to inhibit TNBC proliferation. Instead, the lower asparagine concentration in the brain microenvironment induces compensatory upregulation of asparagine synthetase, which further diverts aspartate toward asparagine biosynthesis. This dual-hit mechanism exhausts the aspartate pool and restricts nucleotide biosynthesis, thereby selectively suppressing BrM outgrowth. Our findings uncover a therapeutic strategy for TNBC BrMs.
PMID: 42103753
DOI: 10.1038/s41467-026-72927-2
(来源:SIBCS)
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