Science子刊：鄧蓉／朱孝峰團隊發現抵抗鐵死亡新機制，為癌癥治療帶來新靶點

　　鐵死亡（Ferroptosis）是鐵依賴的脂質過氧化過度累積介導的程序性細胞死亡。鐵死亡在腫瘤等多種疾病發生發展中扮演著重要角色。

　　近些年的研究表明免疫治療或放射治療可誘導腫瘤細胞鐵死亡，且鐵死亡在腫瘤免疫治療及放療的療效發揮中起著重要的促進作用，提示靶向誘導鐵死亡是極具潛力的腫瘤治療方式。然而，腫瘤發生和腫瘤治療耐受中鐵死亡的潛在調控機制還不清楚，這限制了鐵死亡在腫瘤治療中的應用。

　　2024年6月26日，中山大學腫瘤防治中心鄧蓉、朱孝峰團隊在 Science Translational Medicine 期刊發表了題為：TRPML1 triggers ferroptosis defense and is a potential therapeutic target in AKT-hyperactivated cancer 的研究論文。

　　該研究發現，溶酶體胞吐是新型的鐵死亡抵抗系統；揭示了TRPML1-ARL8B介導的溶酶體胞吐通過抵抗鐵死亡，促進AKT驅動的腫瘤發生和治療耐受；開發的靶向TRPML1的特異性多肽通過抑制溶酶體胞吐促進鐵死亡，在AKT驅動的腫瘤中表現出良好的抗瘤作用。

　　鄧蓉、朱孝峰團隊長期以來致力于鐵死亡調控機制及其在腫瘤發生發展和治療中的作用的研究。他們先前發現了鐵死亡的“導火索”：PKCβII通過感知脂質過氧化而激活，進而直接磷酸化下游ACSL4，使其發生二聚化激活并生成更多的脂質過氧化物，從而啟動了脂質過氧化的快速擴增過程，最終誘導鐵死亡的發生。中山大學朱孝峰/鄧蓉團隊發現PKCβII感知脂質過氧化促進鐵死亡及其在腫瘤治療中的作用

　　這一核心機制的發現首次證實了鐵死亡是主動過程，為鐵死亡的研究開辟了新方向。然而，腫瘤在發生的過程中往往呈現出鐵死亡抵抗，并且大多數腫瘤對鐵死亡誘導療法不敏感，因此鑒定促進腫瘤鐵死亡耐受的因子及通路并開發靶向策略是將鐵死亡應用于腫瘤治療的關鍵。

　　在上述研究的基礎上，研究團隊利用CRISPR-Cas9全基因組轉錄激活文庫篩選介導腫瘤鐵死亡耐受的關鍵因子，發現溶酶體胞吐相關基因 (TRPML1、TFEB、ARL8B、BORCS8、KIF1B、KIF5B、KIF1BP等) 的sgRNA在鐵死亡耐受細胞中顯著富集。溶酶體胞吐是一種溶酶體向細胞外分泌的行為，對維持溶酶體穩態至關重要。

　　為探討溶酶體胞吐在鐵死亡抵抗中的作用，研究團隊通過在多種腫瘤細胞中敲除或回補溶酶體胞吐基因或給予腫瘤細胞溶酶體胞吐抑制劑處理，構建溶酶體胞吐抑制或增強的細胞模型，發現抑制溶酶體胞吐促進腫瘤細胞鐵死亡，而增強溶酶體胞吐抑制腫瘤細胞鐵死亡。

　　接下來，研究團隊嘗試解析溶酶體胞吐抑制腫瘤鐵死亡的分子機制。他們利用激酶抑制劑庫的篩選鑒定出AKT是腫瘤細胞溶酶體胞吐的主要上游調控因子。發現AKT直接磷酸化TRPML1的Ser343位點后，能抑制TRPML1的K552泛素化和蛋白酶體降解，從而穩定TRPML1蛋白水平，增強TRPML1與ARL8B結合以觸發溶酶體胞吐作用。溶酶體胞吐通過降低胞內Fe2+繼而減少脂質過氧化產生，同時增強質膜修復，最終介導腫瘤細胞鐵死亡耐受。至此，研究團隊首次證實了TRPML1-ARL8B介導的溶酶體胞吐導致鐵死亡耐受及其分子機制，這是腫瘤鐵死亡抵抗新模式。

　　之后，研究團隊深入探討了溶酶體胞吐介導的鐵死亡耐受在腫瘤發生和腫瘤治療耐受中的作用。通過在腫瘤細胞和患者腫瘤組織標本中的多級相關分析及功能實驗，發現溶酶體胞吐通路激活介導的鐵死亡抵抗是AKT高度活化腫瘤的特征之一；利用異種移植瘤及水動力轉基因模型，發現TRPML1-ARL8B介導的鐵死亡抵抗在AKT驅動的正常細胞向腫瘤細胞的惡性轉化過程中發揮關鍵促進作用。進一步，對臨床腫瘤治療數據的分析顯示，溶酶體胞吐通路激活介導的鐵死亡抵抗與腫瘤放療及免疫治療療效負相關；利用腫瘤治療小鼠模型，發現TRPML1-ARL8B介導的鐵死亡抵抗是AKT驅動的腫瘤對放療及免疫治療耐受的重要原因。這提示了TRPML1可作為AKT高度活化腫瘤的治療新靶標。

　　最后，研究團隊深入分析了TRPML1-ARL8B復合物形成的結構基礎，發現ARL8B的54-63位氨基酸是介導其與TRPML1特異性互作的主要區域，進而合成了該區域的競爭性多肽。該多肽通過特異性結合TRPML1，破壞TRPML1與ARL8B的相互作用，從而阻斷溶酶體胞吐促進鐵死亡，最終抑制AKT驅動的腫瘤發生，并增強AKT高度活化腫瘤對鐵死亡誘導劑、放療、免疫治療等的敏感性。該多肽在體內外模型上表現出高效、低毒等優勢，具有良好的應用前景。

　　溶酶體在鐵死亡發生中起著舉足輕重的作用。溶酶體內富含的二價鐵離子是鐵死亡相關脂質過氧化產生的決定因子。然而，目前為止，溶酶體穩態調節對鐵死亡的調控還不清楚。該研究首次揭示TRPML1-ARL8B介導的溶酶體胞吐是抑制鐵死亡的重要通路，有別于目前發現的鐵死亡抑制系統（GPX4-GSH、FSP1-CoQH2、GCH1-BH4及DHODH-CoQH2）。溶酶體胞吐對鐵死亡的抑制作用不是通過對脂質過氧化的清除，其是通過溶酶體胞吐將介導脂質過氧化產生的催化劑Fe2+排出細胞，從而從源頭抑制脂質過氧化的產生，這是鐵死亡抑制的新模式，是AKT驅動的腫瘤發生和腫瘤治療耐受的重要原因。該研究還開發了靶向TRPML1的特異性多肽并證明其抗腫瘤活性，從溶酶體胞吐調控鐵死亡的角度提出針對AKT高度活化腫瘤的防治策略。