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该综述聚焦癌症干细胞（CSCs）代谢重编程，探讨腺嘌呤核苷酸转位酶 2（ANT2）在 P19 胚胎癌干细胞中的作用。研究发现 ANT2 在未分化细胞中高表达，其沉默会损害 OXPHOS 机制和线粒体膜电位（Δψm），导致代谢向低氧化表型转变，影响细胞生长和球体形成能力，提示 ANT2 可作为治疗靶点。
摘要
尽管存在争议，癌症干细胞（CSCs）被认为是肿瘤的组成部分，具有强大的自我更新和存活特性。包括 CSCs 在内的癌细胞，即使在有氧条件下也主要依赖糖酵解，这为其提供了适应性优势。腺嘌呤核苷酸转位酶 2（ANT2）负责线粒体内膜中 ADP 和 ATP 的交换，与更高的糖酵解代谢相关，已知在癌细胞中过表达。本研究使用 P19 胚胎癌干细胞，通过 siRNA 抑制 ANT2 翻译。结果显示，与分化的对应细胞（P19dCs）相比，ANT2 蛋白水平在未分化的 P19 细胞（P19SCs）中过表达。此外，研究表明，ANT2 耗竭后，氧化磷酸化（OXPHOS）机制和线粒体膜电位（Δψm）受到损害，导致代谢向低氧化表型适应。有趣的是，己糖激酶 II 水平下调，同时伴随细胞生长减少和形成球体的能力下降。研究结果强调 ANT2 是癌症干细胞样细胞代谢重塑和细胞存活的关键调节因子，表明其作为控制 CSC 驱动的肿瘤进展的治疗靶点的潜力。
引言
癌症是一种多因素的危及生命的疾病，尽管治疗方法有所进步，但预后不良与肿瘤的转移潜力有关。癌症的一个标志是代谢重编程，它通过使癌细胞即使在不利条件下也能增殖和存活，从而为癌细胞提供适应性优势，促进肿瘤扩散。
近年来，尽管存在一些争议，癌症干细胞（CSCs）已成为各种肿瘤类型存活和进展的基础。这一特殊群体具有自我更新能力、致瘤潜力和高可塑性，因为它们能够分化为促进肿瘤异质性的特化细胞类型，最终被认为会驱动肿瘤复发、转移。尽管癌症治疗取得了进展，但传统的放疗和化疗通常无法有效靶向这些难以捉摸的细胞，从而最终导致高复发率。尽管尚未被普遍接受，但 CSCs 作为一个严格、独特群体的概念正日益受到重新审视。癌症干性现在被视为癌细胞的一种可塑性和动态状态，取决于微环境和治疗条件。这表明，传统意义上的 CSCs 可能不存在作为独立实体，而是作为对周围条件作出反应而出现的表型。然而，深入了解癌症干性或癌症干细胞样生物学特性和分子机制，有望开发新的治疗方法。
小鼠 P19 干细胞是来源于畸胎癌的多能干细胞，是研究干细胞维持和分化的合适模型，也是一种癌症干细胞样模型，为治疗逃避、代谢表型和线粒体适应提供了见解。此外，它们可以维持为未分化细胞（P19SCs）或三个胚层的分化细胞（P19dCs）。
新兴研究强调了 CSCs 独特的代谢行为，因为它们与分化的对应细胞相比，对糖酵解的依赖性增加。这种改变的代谢偏好使 CSCs 能够在营养缺乏的环境中茁壮成长，并承受治疗压力。在先前的研究中，我们证明了 P19SCs（我们用作研究多能性和分化之间相互作用的模型）具有糖酵解依赖性表型，而视黄酸分化的 P19dCs 则经历了向线粒体代谢和线粒体重塑的代谢转变，这也可能伴随着腺嘌呤核苷酸转位酶（ANT）表达水平的变化。ANT 是一种核编码的整合蛋白，位于线粒体内膜，在生理条件下将 ADP 导入线粒体基质，进而用于通过氧化磷酸化（OXPHOS）产生 ATP。然后，ATP 可以从线粒体释放到细胞质中，在那里可以用于细胞的代谢需求。人类已知有四种 ANT 同工型（ANT1–4），其表达取决于细胞类型、组织性质、发育阶段、细胞增殖状态以及能量需求。ANT1 主要存在于分化的组织中，如骨骼肌、心脏和大脑。ANT2 优先表达于未分化细胞或再生组织，如肾脏和肝脏。ANT3 普遍表达，ANT4 仅定位于生殖细胞。此外，ANT 通过调节线粒体膜通透性和细胞命运决定在细胞死亡途径中发挥作用，一些同工型起促凋亡作用（ANT1 和 3），而另一些则起抗凋亡作用（ANT2 和 4）。有人提出，在线粒体呼吸受损的情况下，ANT2 将糖酵解产生的 ATP 导入线粒体，在那里被 F1Fo-ATP 酶复合物用于将质子泵入膜间隙，这与生理条件下的情况相反。这一过程能够维持线粒体膜电位（Δψm），并确保细胞在诱导凋亡后存活。因此，ANT2 表达与生长依赖性相关，被认为是细胞增殖标志物，并在癌症中发挥作用。事实上，有证据表明，ANT2 在肿瘤发展过程中至关重要，这可能与代谢重编程有关，并与糖酵解代谢相关。因此，它在各种癌细胞和激素依赖性癌症中高度上调，其沉默可增加人乳腺癌和乳腺癌干细胞样细胞的凋亡并减少细胞生长。尽管有证据，但关于 ANT2 在表达干细胞样表型的癌细胞中的存在和功能影响、其对细胞代谢的影响以及如何影响线粒体活性，知之甚少。
目前的工作通过评估干细胞生长和代谢对癌症进展的影响，研究了 ANT2 在 P19SCs 固有能力中的存在和功能作用。根据我们的发现，并得到越来越多证据的支持，ANT2 成为 P19 细胞线粒体功能、基质分离抗性和代谢重编程的关键因素，使其成为治疗干预的有希望的靶点。
细胞培养和分化
P19 胚胎癌细胞系购自美国典型培养物保藏中心（ATCC?? CRL-1825???，RRID: CVCL_2153），在补充有 10％ FBS、1.8 g/l 碳酸氢钠、110 mg/l 丙酮酸钠和 1％抗生素 / 抗真菌溶液的高葡萄糖 Dulbecco 改良 Eagle 培养基（DMEM）（D5648，Sigma-Aldrich）中，于 37°C、5％ CO?湿润气氛中培养。细胞达到 70–80％汇合时，以 1:20 至 1:30 的稀释度每 2–3 天传代一次。为了诱导分化，进行了相应处理。
ANT2 表达在 P19SCs 中上调
尽管在靶向 CSCs 方面取得了进展，但有效和定向消除这一细胞群体仍然具有挑战性。使用 P19SCs（先前被描述为研究 CSCs 和干性特征的良好可靠模型），Vega-Naredo 等人表明，与它们的分化对应物（P19dCs）相比，ANT1/2 的总蛋白水平表达不同。然而，造成这种差异的同工型尚未阐明。为了解决这个问题，对 P19SCs 进行视黄酸处理，以诱导其分化，进而分析 ANT2 的表达情况，发现 ANT2 在 P19SCs 中确实呈现高表达状态。
讨论
CSCs 具有独特的自我更新和分化能力，被认为是支持肿瘤异质性、耐药性和转移潜力的持续因素。尽管近年来在其生物学特性如细胞表面生物标志物、信号通路或代谢方面取得了相关进展和积累了知识，但仍有许多未知，其存在仍有争议。因此，更好地了解驱动癌症生长的因素，特别是像 ANT2 这样在代谢重编程和细胞存活中起关键作用的分子，对于开发新的治疗策略至关重要。本研究通过对 P19SCs 的研究，揭示了 ANT2 在维持 CSCs 代谢表型和存活中的重要性，为靶向 CSCs 提供了新的思路和潜在靶点。
CRediT 作者贡献声明
Gabriela L. Oliveira：写作 — 评审与编辑，写作 — 原始草案，可视化，方法学，调查，形式分析，概念化。Jaromir Novak：软件，调查，形式分析。Zuzana Nahacka：写作 — 评审与编辑，调查，形式分析。Petra Brisudova：调查，形式分析。Sandra I. Mota：调查，形式分析。Jiri Neuzil：监督，资金获取。Paulo J. Oliveira：写作 — 评审与编辑，监督，资金获取。
未引用参考文献
[55]、[83]
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
这项工作得到了欧洲区域发展基金（FEDER）通过葡萄牙 2020 年竞争力和国际化运营计划（COMPETE 2020）以及科学技术基金会（FCT）的支持，项目为 POCI-01-0145-FEDER-016390 [CANCEL STEM]，并通过 COMPETE 2020 - 竞争力和国际化运营计划以及葡萄牙国家资金通过 FCT - 科学技术基金会，在相关项目下进行。
