在“最难治疗”的肿瘤中，为么「铁死亡」如此重要？这篇31分的科研道尽了！

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做为最难治疗的乳腺癌亚型，三阴乳腺癌（TNBC）迄今仍缺乏有效的治疗干涉手段。TNBC是一类饱含铁以及脂质的肿瘤，因此“诱导铁死亡”作为值得探索的治疗策略。但鉴于铁死亡是一个逐步的过程，且受到多种代谢途径的调节，TNBC中铁死亡的清晰图景仍未被揭示。最难治疗的乳腺癌亚型「TNBC」与国自然热门科研对象「铁死亡」怎样构建联系？怎样着手科研？梅斯博主就这篇发布于《Cell Metabolism》（31.373分）的“Ferroptosis heterogeneity in triple-negative breast cancer reveals an innovative immunotherapy combination strategy”[1]文案入手，来为大众介绍一下。1、科研内容与思路1、探究TNBC亚型中铁死亡关联特征的异质性作者采用多组学TNBC数据集（n=465）来评定铁死亡特征，并探索精确靶向TNBC铁死亡的潜在机会。结果发掘，TNBC亚型显示出显著的铁死亡关联特征——TNBC亚型LAR肿瘤的特征在于几种铁死亡关联途径的上调和OxPE的富集，这寓意着铁死亡的潜在脆弱性。同期，LAR肿瘤怎样灭活铁死亡程序以逃避细胞死亡尚不清楚。这亦促进科研者关注LAR肿瘤中铁死亡的调节机制，以探索治疗方法。科研思路：按照之前的科研，科研者猜想TNBC与铁死亡之间存在联系，然则详细是何种联系还有待挖掘。于是，作者基于铁死亡与细胞代谢的联系采用多组学分析，科研TNBC四种亚型与铁死亡的关系，最后定位到TNBC亚型之一LAR肿瘤。2、谷胱甘肽代谢针对控制LAR肿瘤中的铁死亡至关要紧作者采用代谢组学和转录组学数据来探索控制LAR肿瘤铁死亡的最重点途径，发掘LAR肿瘤中最显著的铁死亡控制途径与谷胱甘肽（GSH）相关。经过比较GSH循环中核心代谢物的丰度发掘GSH关联代谢物在LAR肿瘤中明显富集。在TNBC细胞系中，亦证实了LAR亚型中谷胱甘肽与氧化谷胱甘肽(GSSG)的较高比率。作者还比较了转录组学中LAR和非LAR肿瘤之间的铁死亡控制途径，进一步证明了GSH代谢是LAR亚型中必不可少的铁死亡控制途径。在GSH通路的所有代谢基因中，GPX4将LAR肿瘤与非LAR对应物区掰开来。于是，作者采用测序进一步验证GPX4的潜在重要功效以及肿瘤细胞对铁死亡的高易感性，发掘癌症上皮细胞表达高水平的GSH代谢基因，并在铁死亡方面与其他细胞区掰开来。在这种状况下，GPX4控制剂一般可能靶向肿瘤细胞，并且对免疫细胞的抗肿瘤功效的害处较小。这些数据显示，GPX4是GSH代谢的潜在决定原因，可控制LAR肿瘤中的铁死亡。科研思路：定位到主角LAR肿瘤对铁死亡最为敏锐后，进一步探究控制LAR肿瘤铁死亡的最重点途径，发掘谷胱甘肽的要紧功效后，从基因层面进行挖掘，最后发现GPX4。因此作者得出结论：GPX4是GSH代谢的潜在决定原因，可控制LAR肿瘤中的铁死亡。3、对多种铁死亡诱导剂的独特敏锐性凸显了GPX4在LAR肿瘤中的要紧性科研者进一步探索了针对LAR肿瘤铁死亡的最佳治疗策略。首要，组装了一组铁死亡诱导剂，包含erastin、PX-12、FIN-56、RSL3和ML162（GPX4控制剂），以评定每种化合物在起步LAR，非LAR和非TNBC细胞系中的铁死亡的功效。结果发掘，在IC50实验中，证明了GPX4在LAR肿瘤铁死亡稳态中的要紧性，细胞克隆形成实验进一步确认，LAR肿瘤细胞对GPX4控制剂的灵敏度最高。科研思路：采用多种铁死亡诱导剂来验证以上所得结论——GPX4可控制LAR肿瘤中的铁死亡。层层递进，持续深挖，持续验证，为后续实验奠定基本。4、AR是LAR肿瘤中GPX4表达的重要调节因子为了探索引起LAR肿瘤中GPX4表达增多的潜在上游机制，作者采用多组学分析发掘LAR的特异性改变与GPX4的表达量呈明显关联性。经过一系列的验证以及控制剂运用对比，最后发掘HEK293T细胞中的AR过表达引起mRNA和蛋白质水平的GPX4表达增多，而敲低AR表达引起MDA-MB-453和MFM-223细胞中mRNA和蛋白质水平的GPX4表达降低，知道了AR为LAR肿瘤中GPX4表达的重要调节因子。接下来探讨了AR调节GPX4的机制——作者发掘AR在转录水平上调了GPX4表达。因此呢，作者采用转录测定和染色质免疫沉淀（ChIP）测定知道了AR与MDA-MB-453和MFM-223细胞中GPX4基因上游的-2500 bp--2000 bp的区域相互功效。另外，作者还探讨了AR可否将GPX4表达做为第二信使来调控。最后得出结论：AR与GPX4起步子结合并驱动其表达。科研思路：知道GPX4对LAR肿瘤的功效后，接下来便是知道其功效机制，作者首要发掘GXP4表达差异与LAR特异性表达关联，之后探索了引起GXP4表达差异的上游机制，发掘AR，后又探索AR调节GXP4的机制。5、AR在调节铁死亡方面的双重功效显示，针对LAR TNBC病人，靶向GPX4是比靶向AR更好的策略思虑到GPX4是LAR肿瘤铁死亡的潜在控制因子，AR驱动GPX4的表达，作者想晓得AR在LAR肿瘤细胞系铁死亡中的功效。用比卡鲁胺（靶向细胞核中的雄激素关联元素）、达罗他胺（靶向AR核易位）、恩杂鲁胺（靶向AR核易位）和GPX4控制剂处理MDA-MB-453和MFM-223细胞并分析铁死亡状况，发掘GPX4控制剂而不是AR控制剂扩大了脂质过氧化水平并加强了铁死亡。于是，进一步探讨AR控制剂促进铁死亡的可能机制。先前的科研显示，AR能够经过下调2,4-二烯酰基辅酶a还原酶(DECR1)(一种直接雄激素控制基因)促进FA代谢，尤其是PUFA累积。另外，还发掘添加GPX4控制剂后，脂质过氧化的生物标志物MDA上调。这些数据证明了AR在铁死亡中的多元功效。一方面，AR可能促进PUFA生物合成以支持铁死亡；另一方面，AR可能会上调GPX4的表达以清除铁死亡过程中的脂质过氧化。因此呢，控制GPX4，而不是控制AR，是LAR肿瘤病人诱导铁死亡的最佳办法。科研思路：知道了整个功效途径后，接下来便是将其与临床结合，加强科研格局，于是作者将目光转移到免疫控制剂层面，探究AR控制或GXP4控制针对病人肿瘤铁死亡的调节功效。在发掘AR控制不睬想的状况下，作者还深挖了为何不睬想的原由。6、GPX4控制剂减少肿瘤生长并重新编程身体肿瘤微环境作者进行了动物实验。首要，评定GPX4控制剂在身体表达AR的TNBC肿瘤中的抗癌功效，发掘敲低GPX4表达或添加GPX4控制剂可明显诱导肿瘤中的铁死亡，但不诱导细胞凋亡。另外，作者还科研了GPX4敲低或GPX4控制剂对肿瘤微环境的影响，发掘控制GPX4有效地引起PTGS2、MDA和4-HNE(药品诱导的铁死亡的生物标志物)的上升，以及CD3e细胞、CD4细胞、CD8细胞和CD86细胞的聚集，并减少CD206细胞的数量。关联性分析显示，GSH代谢与CD8T细胞和M1巨噬细胞比例呈负关联，而与M2巨噬细胞和静息肥大细胞比例呈正关联。这些数据显示，控制LAR肿瘤中GPX4表达明显促进铁死亡，减少肿瘤生长，并触发肿瘤微环境得到炎症表型。研究思路：之前的科研以及机制分析都是在细胞层面构建的，那样在动物实验中可否会取得相应的结论。为此，作者采用了两种动物模型，一种是LAR肿瘤模型，一种是免疫冷肿瘤模型，最后得到了相同的结论，实验严谨。7、GPX4控制剂与ICB联合运用对生物学特征类似于LAR的肿瘤有效为了测试GPX4控制剂和免疫疗法可否发挥协同功效，构建LAR肿瘤模型小鼠并用GPX4控制剂或DMSO加PD-1阻断治疗小鼠。结果发掘，与单药治疗相比，GPX4控制剂和抗PD-1抗体联合治疗可明显控制肿瘤生长，流式结果暗示，联合治疗诱导剧烈的免疫反应，且PRF1+ CD8T细胞/GZMB+CD8+T细胞的比率大幅上升。此外，联合治疗破坏了不同分支点的GSH代谢。病理结果表示了联合治疗运用的安全性。接下来，作者科研了LAR亚型对GSH代谢的控制功效可否与两个队列中病人对ICB的临床反应关联。结果发掘，AR高表达的TNBC病人表现出加强的铁代谢，且不饱和脂肪酸代谢和GSH代谢活力提升。其中，GSH新陈代谢和肿瘤炎症、STAT1、IFN-γ、PD-1表达量和M1型巨噬细胞的比例呈负关联，但与M2型巨噬细胞的比例呈正关联。Er2GSH代谢与GXP4息息关联，这显示了GXP4在LAR肿瘤中的要紧性。由此可得：GPX4控制剂与ICB的组合是生物学特征方面类似于LAR的肿瘤的最佳治疗办法。科研思路：细胞+动物都得到了证实，那这一发掘可否能够针对临床有帮忙呢？作者将目光瞄准到免疫治疗，采用控制剂+免疫治疗药品的办法开展动物实验，最后证实了猜想，并结合临床样本测序，进一步证实猜想，升华科研内容。2、小结此篇文案科研思路层层递进——先是采用多组学测序探究TNBC亚型跟铁死亡关系；知道主角后，从细胞方向出发，将整条功效途径明确；之后发展到动物实验，验证所发掘的功效途径；最后将目光移到临床治疗，显示后续可能能够采用GXP4控制剂联合免疫治疗来治疗TNC亚型LAR肿瘤。其科研思路值得借鉴！

参考文献：

[1]Yang F, Xiao Y, Ding JH, et al. Ferroptosis heterogeneity in triple-negative breast cancer reveals an innovative immunotherapy combination strategy. Cell Metab. 2023;35(1):84-100.e8.

撰写：MIE

编辑：小饼干

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我完全赞同你的观点，思考很有深度。

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