近日，Cancer Cell在线发表了美国加州大学圣迭戈分校与南京大学医学院附属鼓楼医院合作的论著文章“肿瘤细胞通过NRF2诱导的巨胞饮逃逸自噬抑制”。
加州大学圣迭戈分校医学院的Michael. Karin教授和南京大学医学院附属鼓楼医院肝胆胰外科孙倍成教授为该文共同通讯作者，加州大学圣迭戈分校与南京大学医学院附属鼓楼医院联合培养的博士后苏华为论文第一作者。
胰腺导管腺癌（pancreatic adenocarcinoma， PDAC）是最致命的疾病之一，5年平均生存率低于10%。PDAC细胞被大量结缔组织包裹，形成了一个缺血、低氧和缺乏营养的肿瘤微环境，是药物释放、免疫细胞浸润的物理屏障。PDAC细胞具有高水平自噬活性以维持其高代谢状态。
细胞自噬（Autophagy）是一种进化上高度保守的，通过降解细胞内受损蛋白质活细胞器，维持细胞稳态的生理机制。在肿瘤发生发展的不同时期，自噬发挥重要且复杂的作。一般认为，肿瘤细胞自噬活性旺盛，但是目前基于自噬抑制开发的一系列自噬抑制剂相关临床试验没有显著改善患者生存率，这提示，肿瘤细胞中存在其他能量获取机制。
前期研究发现，在小鼠胰腺上皮细胞跑中敲除IKKa能抑制细胞自噬降解并促进胰腺炎和KRASG12D启动的PDAC发生。本研究通过对病人来源的异体移植瘤（patient derived xenograft, PDX）分析发现，IKKa低表达与自噬抑制正相关。对不同人胰腺癌细胞的分析得到类似结果。进一步的机制研究发现，IKKa能与LC3结合并招募STX17至自噬小体，从而介导SNARE复合体（STX17-SNAP29-VAMP8）的形成，促进自噬小体和溶酶体融合。
为解答IKKa低表达的肿瘤细胞如何逃逸自噬抑制获取能量的问题，研究者通过对大量人胰腺癌细胞的基因表达谱分析发现，IKKaRNA水平与一系列巨胞饮途径（Macropinocytosis, MP）相关基因和生长因子基因的RNA水平呈负相关。细胞巨胞饮通过形成巨胞饮小体（macropinosome）摄取细胞外可溶性成分至溶酶体降解获取营养，是一种进化上保守的肌动蛋白依赖性内吞途径。体内和体外实验研究发现，抑制自噬能上调MP基因表达（RNA和蛋白水平），促进MP活性。
机制研究发现，自噬抑制导致自噬接头蛋白p62累积，降低NRF2负调控子KEAP1与NRF2的结合，上调NRF2表达，NRF2能直接转录表达MP相关基因（如SDC1、NHE1等）。通过对大量胰腺癌临床样本的分析发现，NRF2与MP相关蛋白表达正相关。除自噬抑制外，氧化应激、低氧或炎症因子TNFa诱导的MP同样依赖于NRF2。这些结果首次阐述了经典细胞自噬与巨胞饮的关系，并揭示了MP途径的转录调控机制，为研究肿瘤代谢调控提供了新思路。
细胞自噬和MP均依赖于溶酶体降解获取营养，但是溶酶体抑制剂羟基氯喹（HCQ）在临床上并未取得理想效果。本研究通过使用不同浓度的HCQ的处理胰腺癌细胞发现，低浓度的HCQ能抑制细胞自噬并上调MP，只有高浓度的HCQ能同时抑制二者。然而，溶酶体除介导细胞自噬和MP外，还与多个细胞内膜泡运输途径相关，例如氨基酸受体介导的氨基酸转运和受体介导的内吞途径。利用溶酶体抑制剂治疗肿瘤引起的强烈副作用限制了其在临床上的应用。
基于本研究中揭示的自噬抑制上调巨胞饮理念，研究人员通过利用细胞自噬和MP特异抑制剂在不同肿瘤模型中单独或联合抑制细胞自噬和MP发现，联合抑制细胞自噬和MP在研究涉及的所有肿瘤模型中均能显著抑制肿瘤生长。通过示踪技术和对肿瘤细胞的代谢分析发现，抑制细胞自噬，肿瘤细胞通过NRF2激活的MP从细胞外基质中获取营养物质，并用于产生ATP和氨基酸，从而促进肿瘤生长。这些研究结果为建立新型肿瘤治疗策略提供了参考。
综上，该研究发现，肿瘤细胞通过NRF2激活的巨胞饮途径获取营养物质逃逸自噬抑制，联合抑制细胞自噬和巨胞饮途径能显著抑制肿瘤生长。
本研究由美国科学院院士、加州大学圣迭戈分校Michael Karin教授实验室与南京大学医学院附属鼓楼医院肝胆胰中心孙倍成教授实验室合作完成。鼓楼医院肝胆胰中心主要从事肝癌免疫微环境、肝脏外科和肝移植研究，欢迎海内外人才加盟。
相关论文信息：
/10.1016/ell..02.016
来源：小柯生命
