SQSTM1

*仅供医学专业人士阅读参考染色体不稳定性（CIN）是癌细胞的一大特征。染色体的不稳定性会导致包裹碎裂DNA的微核产生。在很长的一段时间里，科学家认为微核仅仅是染色体不稳定的副产物。然而，近年来，科学家逐渐发现微核没那么简单。他们注意到，微核有个特点，与真正的细胞核相比，微核不仅非常容易破裂，而且一旦破裂还不能像细胞核那样完成修复。如此以来，微核中包裹的DNA碎片就会释放出来，再次造成癌细胞的DNA损伤和染色体重排，从而加剧癌细胞基因组的不稳定性，帮助癌细胞进化，最终促进癌症耐药和进展。此外，微核释放到细胞质中的DNA，还会激活cGAS-STING通路，引发炎症反应，促进癌症转移。不难看出，微核是癌细胞促进自身不断进化，让自己变得更强大的重要工具。不得不说，癌细胞为了生存，对自己下手也真是有点儿狠了。虽然微核促进细胞进化升级的原因差不多搞清楚了，但是微核为啥那么容易破裂，目前科学家还知之甚少。近日，由意大利欧洲癌症研究所Stefano Santaguida领衔的团队[1]，以及美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心Samuel F. Bakhoum领衔的研究团队[2]，以封面论文的形式，在顶级期刊《科学》上背靠背发表了两篇重磅研究成果，从两个方面解开了谜题。他们发现，癌细胞里微核附近的线粒体产生的活性氧，一方面会促进微核包膜的破裂，另一方面还会通过另一套机制，促进微核包膜修复蛋白的降解，加速微核的破裂。既然发现了微核易碎裂的原因，那么染色体不稳定性特征明显的癌症就有望迎来新治疗靶点了。▲ 论文封面：微核附近线粒体（金色卵形体）释放活性氧（金色光芒），招募自噬受体p62（红色），促加速微核包膜（灰色）破裂在开始介绍这两项研究成果之前，要简单交代一下细胞核膜的修复机制。在很多生理或病理背景下，细胞核膜常常会破裂，因此要维持细胞的正常功能的话，细胞核膜破裂之后就得立即修复。在漫长的进化过程中，哺乳动物体内已经有了一套细胞核膜修复的机制。这个修复过程设计三个重要蛋白：介导核膜修复的关键蛋白ESCRT-III复合物，把ESCRT-III复合物锚定在破损部位的两个重要支架蛋白CHMP7和LEMD2。三者互相配合，是细胞核膜修复的关键。接下来，咱们先来看看纪念斯隆-凯特琳癌症中心Samuel F. Bakhoum团队的研究成果。▲ Bakhoum团队论文首页截图他们在观察癌细胞的时候发现，微核和线粒体所在的位置存在重叠，而且与线粒体长时间接触的微核更容易破裂。这让他们想到，微核的破裂可能与线粒体产生的活性氧有关。后续实验证明，事实确实如此，直接加入活性氧会促进微核的破裂，而抑制活性氧产生的物质（NAC等）会抑制微核的破裂。究其背后原因，Bakhoum团队发现，在缺氧的条件下，癌细胞线粒体释放的活性氧会促进CHMP7在微核包膜中的异常定位/聚集，并抑制微核包膜中CHMP7的磷酸化，促进CHMP7与LEMD2通过“病理性相互作用”机制形成寡聚体，从而使微核包膜变形、塌陷。▲ Bakhoum团队发现的机制示意图欧洲癌症研究所Stefano Santaguida团队的出发点跟Bakhoum团队不一样。他们先在人类细胞系中诱导出微核，然后分离出微核和细胞核，并分析二者的蛋白组成。在分析对比之后，他们发现在自噬途径中识别泛素化结构的自噬受体p62/SQSTM1（后文简称p62），在微核中显著上调。随后，基于多种成像手段，Santaguida团队证实，p62定位于微核腔内。▲ Santaguida团队论文首页截图随后的机制研究表明，微核在靠近线粒体之后，活性氧会促进p62同源寡聚化，紧接着p62会介导膜修复蛋白ESCRT-III复合物的自噬降解，抑制已经破损的微核包膜修复，进而加速微核的破裂。▲ Santaguida团队发现的机制示意图同期发表在《科学》杂志上的评论文章指出，这两项研究表明，损害微核包膜完整性和破坏ESCRT-III复合体的机制是并存的，二者都会导致灾难性的微核包膜破损[3]。值得注意的是，这两种机制都是由位于微核附近线粒体产生的活性氧触发的。总的来说，Stefano Santaguida团队和Samuel F. Bakhoum团队的这两项研究成果，让我们对微核促进癌症进展有了新的认知，有望为癌症的治疗提供新靶点。奇点糕近期推出了《2024ASCO年会深度盘点》课程，为大家系统盘点了2024ASCO年会上实体瘤领域的重磅进展，让您在100分钟内迅速深入把握前沿。长按识别下图中的二维码即可购买，购买后您可以在「奇点网小程序」收听，或下载奇点网「医学奇点」苹果客户端收听。如果遇到任何技术问题，大家可以戳我们下图中的客服小伙伴来解决~~参考文献：[1].Sara Martin et al., A p62-dependent rheostat dictates micronuclei catastrophe and chromosome rearrangements. Science 385, eadj7446. 2024. doi:10.1126/science.adj7446[2].Melody Di Bona et al.,Micronuclear collapse from oxidative damage. Science 385, eadj8691. 2024. doi:10.1126/science.adj8691[3].Marianna Maddaluno, Carmine Settembre ,Micronuclear collapse mechanisms in cancer. Science 385,930-931. 2024. doi:10.1126/science.adr7417本文作者丨BioTalker

【导读】 CLDN18.2 在消化系统肿瘤中过度表达，因此成为抗体药物偶联物（ADCs）的理想药物靶点。尽管有许多靶向CLDN18.2的ADCs正在进行临床试验，但其不明确的潜在机制阻碍了这些药物的进一步应用。 9月3日，复旦大学与海军军医大学（第二军医大学）研究人员合作在期刊《Cell Death Discovery》上发表了研究论文，题为“Enhancing antitumor efficacy of CLDN18.2-directed antibody-drug conjugates through autophagy inhibition in gastric cancer”，本研究中，研究人员使用了一种由抗CLDN18.2单克隆抗体和微管抑制剂MMAE组成的ADC（抗体偶联药物），它通过在CLDN18.2阳性胃癌细胞中切割caspase-9/PARP蛋白来诱导剂量依赖性的细胞凋亡。值得注意的是，在αCLDN18.2-MMAE治疗期间，自噬被显著激活，表现为自噬体的积累、自噬标志物LC3从I型转化为II型以及完全的自噬流。通过抑制自噬剂LY294002显著增强了αCLDN18.2-MMAE诱导的细胞毒性和由caspase介导的细胞凋亡，表明自噬在CLDN18.2靶向ADC治疗的胃癌细胞中具有细胞保护作用。将自噬抑制剂与αCLDN18.2-MMAE联合使用显著增强了其体内抗肿瘤效果。此外，在αCLDN18.2-MMAE处理的胃癌细胞中，还证明了Akt/mTOR通路的失活参与了自噬的启动。 总之，本研究对CLDN18.2靶向的ADC机制进行了突破性的研究，重点强调了自噬在其中的关键作用，为通过将CLDN18.2靶向ADC与自噬抑制剂相结合来治疗胃癌提供了新的见解。 https://www.nature.com/articles/s41420-024-02167-0 背景知识 01 胃癌是消化系统最常见的癌症之一。由于其隐匿的症状和不足的筛查系统，患者通常在无法进行手术切除的晚期才被诊断出来。以铂类和氟尿嘧啶为基础的化疗是晚期和转移性胃癌的主要治疗手段。然而，它面临着耐药性和不良反应等挑战，导致总体生存期平均约为12个月。因此，迫切需要探索新的治疗方法。 自噬是真核细胞中的一种关键的细胞内降解过程，负责清除衰老的蛋白质和功能异常的细胞器，从而维持细胞的稳态。在癌症治疗中，自噬的作用是多方面的，取决于肿瘤的类型和肿瘤发生的阶段。一方面，自噬作为一种肿瘤抑制机制，通过消除整合细胞成分来发挥作用。另一方面，它表现出一种细胞保护作用，促进癌细胞在缺氧和营养匮乏等恶劣微环境中生存和适应。一些研究表明，用于癌症治疗的药物，如天冬酰胺酶、信号调节蛋白α-Fc和顺铂，可以诱导自噬。将自噬抑制剂与某些抗肿瘤药物的联合疗法可以显著增强其疗效。在非小细胞肺癌模型中，自噬抑制剂氯喹显著增强了厄洛替尼抑制肿瘤生长和抑制JAK2/STAT3/VEGFA通路的作用。然而，目前尚不清楚自噬是否及如何影响靶向CLDN18.2的胃癌ADC疗法，因此需要进一步的研究。 αCLDN18.2-MMAE对CLDN18.2阳性胃癌细胞显示出显著的抗肿瘤效果 02 为了评估αCLDN18.2-MMAE在体外的选择性细胞毒性，研究人员筛选出了CLDN18.2阳性的胃癌细胞系（SNU-601和MKN45-CLDN18.2）以及CLDN18.2阴性的MKN45和CLDN18.2阴性的人正常胃黏膜上皮细胞系GES-1。αCLDN18.2-MMAE对MKN45-CLDN18.2和SNU-601细胞显示出剂量依赖性的细胞毒性，在4μg/mL药物浓度下，48小时后细胞存活率分别降至约50%和66%。相比之下，对MKN45和GES-1细胞的细胞毒性极低，表明其对靶细胞具有特异性。接下来，研究人员评估了αCLDN18.2-MMAE的体内抗肿瘤效果。研究人员将MKN45-CLDN18.2细胞植入NCG小鼠建立皮下异种移植模型。随后，将小鼠随机分配至对照组、αCLDN18.2-MMAE（2mg/kg）组和顺铂（5mg/kg）组，定期测量肿瘤体积。与对照组相比，接受αCLDN18.2-MMAE治疗的小鼠肿瘤体积显著减小，其治疗效果优于仅接受顺铂治疗的阳性对照组。H&E染色显示，用αCLDN18.2-MMAE处理的肿瘤组织中出现了更多的坏死现象。这些发现表明，αCLDN18.2-MMAE在体外和体内对CLDN18.2阳性胃癌细胞具有强大的细胞毒性。 抑制自噬可增强αCLDN18.2-MMAE在CLDN18.2阳性胃癌细胞中引起的细胞毒性和细胞凋亡 03 鉴于自噬在肿瘤进展中的双重作用，研究人员旨在研究是否抑制自噬能增强αCLDN18.2-MMAE的疗效。与单独使用αCLDN18.2-MMAE相比，联合使用自噬抑制剂LY294002导致LC3-II蛋白表达显著降低，SQSTM1蛋白表达显著升高，表明有效抑制了自噬。如图1B和D所示，αCLDN18.2-MMAE与自噬抑制剂LY294002的联合使用显著增强了其对MKN45-CLDN18.2和SNU-601细胞的细胞毒性。同样，与其他自噬抑制剂如氯喹、3-MA和羟氯喹联合使用也显著增强了αCLDN18.2-MMAE对这些细胞的细胞毒性。此外，流式细胞术结果显示，联合治疗组中αCLDN18.2-MMAE诱导的MKN45-CLDN18.2和SNU-601细胞的凋亡显著增加。同样，联合治疗增加了PARP和caspase-9的裂解。因此，抑制αCLDN18.2-MMAE诱导的自噬导致MKN45-CLDN18.2和SNU-601细胞的凋亡显著增加。这些发现揭示了αCLDN18.2-MMAE治疗的胃癌细胞中的自噬保护作用。与αCLDN18.2-MMAE单独治疗相比，将自噬抑制剂与之联合治疗可能代表一种更好的消除胃癌细胞的方法。 图1：抑制自噬可增强αCLDN18.2-MMAE在CLDN18.2阳性胃癌细胞中引起的细胞毒性和细胞凋亡 研究小结 04 总之，本研究证明了αCLDN18.2-MMAE对CLDN18.2阳性胃癌的抗肿瘤效果。更重要的是，研究人员首次报道了CLDN18.2靶向ADC在胃癌治疗中诱导细胞保护性自噬，涉及Akt/mTOR信号通路。本研究发现为CLDN18.2靶向ADC与自噬抑制剂联合应用以提高CLDN18.2阳性胃癌治疗效果提供了理论支持和实验证据。 【参考资料】 https://www.nature.com/articles/s41420-024-02167-0 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门推荐活动 点击免费报名 🕓 上海｜09月11日 ▶ 微驭万物-单细胞空间组学技术前沿与临床应用研讨会 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会 🕓 上海｜11月15日-16日 ▶ 2024第一届中国类器官转化医学大会 点击对应文字 查看详情

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Jerry 导读：超过一半的肝细胞癌（HCC）患者因化疗耐药而严重影响了化疗效果。然而，化疗诱导耐药基因上调的机制尚未完全阐明。 7月31日，北京大学杜晓娟研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“Chemotherapy-induced acetylation of ACLY by NAT10 promotes its nuclear accumulation and acetyl-CoA production to drive chemoresistance in hepatocellular carcinoma”，在这项研究中，研究人员揭示了一种新的机制，控制核酸乙酰辅酶A的产生，激活耐药基因在HCC中的转录。在HCC组织中，NAT10的表达上调，其上调与HCC患者的不良预后相关。NAT10也在耐药的HCC细胞中上调。靶向NAT10可增加HCC细胞和小鼠异种移植物对化疗的毒性。在化疗期间，NAT10从核仁转移到细胞核中，激活CYP2C9和PIK3R1的转录。此外，NAT10还特异性上调核酸乙酰辅酶A的表达。机制上，NAT10在细胞核中与ACLY结合，在K468位点乙酰化ACLY，以对抗SQSTM1-介导的降解。ACLY K468-Ac特异性地在细胞核中积累，通过增强H3K27ac来增加核酸乙酰辅酶A的产生，从而激活CYP2C9和PIK3R1的转录。值得注意的是，K468是ACLY在细胞核中定位所必需的。重要的是，HCC组织中ACLY K468-Ac的表达上调，敲除ACLY K468-Ac可增强HCC细胞和小鼠异种移植物对化疗的敏感性。 这些研究结果共同表明，NAT10是一种新型的耐药驱动因子。阻断NAT10介导的ACLY K468-Ac具有缓解HCC耐药性的潜力。 https://www.nature.com/articles/s41419-024-06951-9#Sec12 背景知识 01 肝细胞癌（HCC）是全球第三大癌症死亡原因，每年约有60万人因此死亡。大多数HCC患者在晚期被诊断出来，失去了进行手术切除的机会。化疗和酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）已成为晚期HCC患者的主要治疗手段。最近有报道称，基于化疗的肝动脉灌注（HAIC）可以避免经动脉化疗栓塞术（TACE）引起的缺氧，使HCC患者的总生存期延长5.1个月，比索拉非尼为基础的TKIs治疗效果更好，成为治疗晚期HCC患者的一种有前景的治疗手段。然而，约54%的HCC患者对化疗为基础的HAIC没有反应，因为存在化疗耐药性。因此，更好地了解化疗耐药的机制将为改善HCC的治疗效果提供新的策略。 化疗耐药是由药物转运、药物代谢、细胞存活信号通路和DNA损伤修复相关基因的转录上调引起的。在这些通路中，细胞色素P450 (P450)酶的表达和活性的增加通过促进药物在HCC中的代谢来降低全身药物水平。更重要的是，AKT信号通路的过度激活通过抑制凋亡和促进细胞存活来促进肝癌的化疗耐药。因此，这些基因的转录上调在化疗耐药中起着驱动作用。 基因转录通过组蛋白乙酰化激活，乙酰化中和组蛋白正电荷，从而放松组蛋白和DNA之间的相互作用，从而促进转录因子与启动子的结合。乙酰辅酶A (acetyl- coa)是蛋白质乙酰化的必需乙酰供体，而乙酰辅酶A对组蛋白乙酰化高度敏感。鉴于乙酰辅酶A是一种高能量且不稳定的分子，乙酰辅酶A在细胞核内的快速生成可能确保其在DNA损伤的化疗中用于组蛋白乙酰化。此外，乙酰辅酶A在不同的亚细胞区室中的丰度受到生理条件或应激的精确控制。因此，探索乙酰辅酶A核内产生的机制将有助于更好地理解在化疗耐药中基因转录的上调。 靶向NAT10可使肝癌细胞和小鼠异种移植瘤对化疗敏感 02 研究人员分析了人类蛋白质图谱(HPA)数据库中的免疫组化数据，评估了NAT10在人肝癌组织中的表达水平。与非肿瘤肝组织相比，NAT10在HCC肿瘤组织中表达上调。此外，NAT10高表达与较短的生存期相关，提示靶向NAT10可能改善HCC患者的预后。为了探索NAT10在肝癌化疗耐药中的作用，研究人员建立了Huh7- oxa -r细胞，发现NAT10在Huh7- oxa -r细胞中的表达较亲本细胞上调。研究人员以Huh7-NAT10 shRNA-1、Huh7-NAT10 shRNA-2和Huh7-control shRNA细胞为研究对象，检测了各组细胞对阿霉素和奥沙利铂的IC50。敲低NAT10降低了这些化疗药物的IC50。此外，敲低NAT10在OXA和多柔比星(DOX)处理下抑制肝癌细胞生长并诱导凋亡。这些结果表明靶向NAT10可使肝癌细胞对化疗增敏。另外，异位表达Flag-NAT10增强了肝癌细胞的化疗耐药性，而乙酰转移酶死亡突变体Flag-NAT10 G641E则无法做到这一点。 这些结果表明，NAT10通过其乙酰转移酶活性促进HCC化疗耐药。 靶向NAT10使肝癌细胞和小鼠异种移植物对化疗增敏 为了进一步证实NAT10在体内化疗耐药中的作用，研究人员将Huh7-NAT10 shRNA-1、Huh7-NAT10 shRNA-2和huh7 -对照shRNA细胞皮下植入BALB/c裸鼠。当肿瘤体积达到50-100 mm3时，每周腹腔注射奥沙利铂2次，当肿瘤最大直径达到1.5 cm时结束实验。在小鼠异种移植瘤模型中，敲低NAT10可显著降低肿瘤体积和重量。 因此，研究人员证明NAT10促进HCC细胞和体内的化疗耐药。 ACLY K468-Ac赋予HCC细胞和小鼠异种移植物化疗耐药性 03 为了确定ACLY K468-Ac是否控制HCC细胞的化疗耐药，研究人员测定了奥沙利铂和阿霉素在Huh7-GFP、Huh7-GFP-ACLY和Huh7-GFP-ACLY K468R细胞中的IC50值。奥沙利铂和阿霉素的IC50值在GFP-ACLY细胞中升高，而在GFP-ACLY K468R细胞中升高，表明ACLY K468-Ac驱动HCC的化疗耐药。为了进一步证实ACLY K468-Ac在体内化疗耐药中的作用，研究人员将Huh7-GFP、Huh7-GFP-ACLY和Huh7-GFP-ACLY K468R细胞皮下植入BALB/c裸鼠，并用奥沙利铂治疗小鼠。来自Huh7-GFP-ACLY的异种移植物肿瘤体积和重量显著增加，而来自Huh7-GFP-ACLY K468R的异种移植物肿瘤体积和重量显著增加，表明ACLY K468-Ac赋予HCC细胞和小鼠异种移植物化疗耐药性。PIK3R1和CYP2C9在小鼠异种移植物中的表达也通过ACLY K468-Ac上调。此外，与非肿瘤组织相比，HCC肿瘤组织中ACLY K468-Ac水平上调。 这些结果表明ACLY K468-Ac驱动HCC的化疗耐药。 研究小结 04 总之，本研究揭示了化疗诱导的ACLY K468被NAT10乙酰化驱动HCC化疗耐药。抑制NAT10-ACLY K468-Ac轴为加强晚期HCC患者化疗疗效提供了一种有希望的策略。 参考资料： https://www.nature.com/articles/s41419-024-06951-9#Sec12 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情