天津大學合作發(fā)文：發(fā)現(xiàn)肝癌治療新靶點
8月30日，天津大學與夏威夷大學研究人員合作在期刊《Nature Communications》上發(fā)表了題為“SLC13A3 is a major effector downstream of activated β-catenin in liver cancer pathogenesis”的研究論文，本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)SLC13A3是肝癌中β-catenin下游可作為藥物靶點的效應因子。SLC13A3在β-catenin編碼基因CTNNB1 (GOF突變)的人肝癌樣本中表達升高。β-catenin激活上調SLC13A3，導致內源性SLC13A3底物在細胞內蓄積。SLC13A3被鑒定為谷胱甘肽(GSH)的低親和力轉運蛋白。沉默SLC13A3通過c-MYC信號通路下調亮氨酸轉運蛋白SLC7A5，導致亮氨酸消耗和mTOR失活。此外，在β-catenin激活的肝癌細胞中，沉默SLC13A3可減少GSH并誘導自噬性鐵死亡。重要的是，SLC13A3基因抑制和小分子SLC13A3抑制劑均可抑制β-catenin驅動的小鼠肝癌發(fā)生。綜上所述，本研究表明，SLC13A3可能是一個有前景的治療靶點，用于治療具有GOF CTNNB1突變的人肝癌。
背景知識
肝癌是全球癌癥相關死亡的第三大原因，其中肝細胞癌(HCC)占所有肝癌病例的75-85%。CTNNB1是編碼β-catenin的基因，在80%以上的兒童肝癌和20-40%的成人肝癌中檢測到CTNNB1的功能獲得性(GOF)突變。鑒于過度激活的Wnt/β-catenin信號通路在肝癌干性、進展、轉移和耐藥中的關鍵作用，各種Wnt/β-catenin抑制劑在肝癌治療中的潛力已被研究。然而，這些抑制劑均未獲得臨床批準，因為它們通常靶向β-catenin復合體或β-catenin上游通路，從而不可避免地在正常細胞中導致靶毒性。因此，迫切需要對β-catenin下游可作為藥物靶點的效應分子進行研究。
溶質載體(Solute carrier, SLC)轉運體調節(jié)多種溶質、代謝物、離子和藥物跨細胞膜的輸入和流出。SLC轉運蛋白是藥物開發(fā)的重要靶點。在包括肝癌在內的多種癌癥中，SLC轉運蛋白的表達模式發(fā)生了顯著變化。溶質載體家族13成員3 (SLC13A3)又稱鈉依賴性二羧酸轉運蛋白(NaDC3)，在肝臟中高表達。研究人員通過對TCGA-LIHC數據集的綜合分析，確定了三種HCC亞型(iHCC1-3)，并證明SLC13A3 mRNA在CTNNB1突變發(fā)生率高的iHCC2亞型中顯著高表達。此外，研究人員報道SLC13A3在ctnnb1突變的hcc中高表達。然而，SLC13A3與β-catenin的關系以及SLC13A3在hcc中的功能有待進一步研究。
SLC13A3抑制劑ACA可抑制人肝癌細胞的生長，并阻止β-catenin驅動的小鼠肝癌發(fā)生
ACA已被用作SLC13A3的抑制劑以探究其功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，ACA以劑量依賴的方式顯著降低了HepG2和SNU398細胞的存活率和克隆形成能力。ACA劑量依賴性地降低了SLC13A3的mRNA和蛋白質水平。盡管ACA也抑制SLC13A2和SLC13A5，但值得注意的是，肝臟組織中SLC13A2的表達較低。而且，HPA分析揭示了肝癌細胞中幾乎檢測不到SLC13A2的表達。這表明SLC13A2不太可能是ACA抑制HCC細胞存活的靶點。盡管HepG2和Huh7細胞中SLC13A5的mRNA高度表達，但在其他HCC細胞中，包括β-連環(huán)激活的細胞中，幾乎檢測不到SLC13A5的表達。SLC13A5特異性抑制劑PF-06761281對HepG2細胞的存活沒有影響，而SLC13A5過表達并不能逆轉ACA對細胞存活的抑制作用。這表明SLC13A5也不是ACA抑制HCC細胞存活的靶點。除了SLC13A轉運體外，研究人員還報道了ACA可抑制PLA2、TRPM2和AP2M1。HPA分析顯示，在肝癌細胞中幾乎檢測不到TRPM2的表達。雖然抑制PLA2和AP2M1已被證明可抑制自噬，但ACA卻在HCC細胞中誘導了自噬。此外，PLA2、TRPM2和AP2M1的過表達并未抑制ACA對HCC細胞的毒性，ACA治療也沒有改變它們的mRNA表達。盡管無法完全排除ACA的潛在“非靶向”效應，但這些發(fā)現(xiàn)表明，ACA至少部分通過抑制SLC13A3來抑制HCC細胞活力。
為了確定ACA是否與SLC13A3基因抑制具有相似的作用，研究人員分析了ACA介導的細胞生長抑制的潛在機制。ACA對細胞凋亡沒有顯著影響，ACA的生長抑制作用可以通過抑制自噬和鐵死亡來緩解，但不能通過抑制壞死（NSA）或凋亡（Z-VAD-FMK）來緩解。ACA誘導的鐵死亡進一步通過升高脂質ROS（C11-BODIPY熒光）得到證實。蛋白質免疫印跡實驗分析顯示，ACA以劑量依賴的方式誘導自噬（降低pmTOR和P62，增加ATG5和LC3B）和鐵死亡（降低FTH1，增加TfR1）的生物標志物。此外，ACA與索拉非尼在HepG2和SNU398細胞的細胞存活和克隆形成方面顯示出協(xié)同作用。
ACA抑制β連環(huán)蛋白激活的肝癌細胞的生長
接下來，研究人員研究了ACA在體內對小鼠的作用。在正常C57BL/6 N或裸小鼠BALB/C中，ACA未引起明顯的毒性反應。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異種移植物的生長，與索拉非尼呈協(xié)同作用。蛋白質免疫印跡實驗和IHC分析顯示，ACA在HepG2異種移植物中誘導了自噬和鐵死亡。為了進一步研究ACA對β-連環(huán)蛋白驅動的肝癌的影響，從注射c-Met/β-連環(huán)蛋白和AKT/β-連環(huán)蛋白質粒的第4周開始，將30 mg/kg的ACA腹腔注射給C57BL/6 N小鼠。IHC和蛋白質免疫印跡實驗分析顯示，ACA誘導了自噬（增加了ATG5和LC3B；降低了pmTOR和P62）和鐵死亡（增加了4HNE和TfR1；降低了FTH1）。這些發(fā)現(xiàn)表明，ACA對β-連環(huán)蛋白激活的肝癌具有與基因抑制SLC13A3相似的作用。
研究小結
綜上所述，本研究強調了SLC13A3在β-catenin激活的肝癌中調節(jié)鐵死亡的重要性。需要澄清的是，研究人員不是在暗示只有β-catenin激活的肝癌對SLC13A3抑制敏感。相反，研究人員認為β-catenin激活的肝癌將對SLC13A3抑制表現(xiàn)出特異性敏感性。抑制SLC13A3是一種有前景的靶向肝癌β-catenin信號通路的策略，且不會產生明顯的不良反應。
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