AKR1C3通过抑制TRIM21介导的HSPA5泛素化增强食管腺癌放疗抵抗的机制研究

本研究针对食管腺癌(EAC)放疗抵抗的临床难题，发现醛酮还原酶家族成员AKR1C3通过结合HSPA5的核苷酸结合域，抑制E3泛素连接酶TRIM21介导的HSPA5泛素化降解，从而稳定GPX4并抑制铁死亡(ferroptosis)，最终增强EAC细胞的放疗抵抗性。研究者通过建立放疗抵抗细胞模型，结合RNA-seq、scRNA-seq和蛋白质组学分析，证实AKR1C3抑制剂可显著提高患者来源类器官(PDOs)的放疗敏感性，为EAC治疗提供了新靶点。

　　

食管腺癌(EAC)作为高收入国家食管癌的主要亚型，其五年生存率不足15%，放疗抵抗是导致治疗失败的关键因素。尽管CROSS方案(新辅助放化疗联合手术)显著改善了患者预后，但肿瘤复发仍是临床面临的重大挑战。传统研究多聚焦于非编码RNA、免疫调节和肿瘤干细胞等机制，而氧化还原稳态在放疗抵抗中的作用尚未充分阐明。德国科隆大学医院的研究团队通过建立放疗抵抗的EAC细胞模型，首次揭示了醛酮还原酶AKR1C3通过调控铁死亡途径增强放疗抵抗的全新机制，相关成果发表在《Cell Death and Disease》上。

研究采用放疗剂量递增法建立耐药细胞株OE33R，通过RNA-seq筛选出关键调控因子AKR1C3。利用患者来源类器官(PDOs)和TCGA数据库验证临床相关性，结合蛋白质组学发现AKR1C3-HSPA5-TRIM21分子轴。实验技术包括：单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析4例初治EAC患者肿瘤样本；NADPH-Glo检测氧化还原状态；透射电镜(TEM)观察线粒体形态；免疫共沉淀(co-IP)验证蛋白互作；类器官培养评估药物敏感性。

AKR1C3增强EAC细胞的放疗抵抗
通过25轮2 Gy照射建立的OE33R细胞显示显著放疗抵抗性(D₀=2.45 vs 1.72 Gy)。RNA-seq发现AKR1C家族基因显著上调，其中AKR1C3表达最高。临床样本显示CROSS治疗无应答者AKR1C3持续高表达，且TCGA数据中高AKR1C3组预后更差。过表达AKR1C3使细胞存活率提高1.8倍，γH2AX焦点减少37%，彗星实验尾DNA比例降低42%。

AKR1C3调控铁死亡途径
KEGG分析揭示OE33R中7个铁死亡相关基因差异表达。erastin诱导实验显示AKR1C3高表达细胞脂质ROS水平降低58%，线粒体嵴结构完整。铁死亡抑制剂Ferrostatin-1可部分逆转放疗杀伤效应，尤其在AKR1C3低表达细胞中挽救率达64%。

AKR1C3-HSPA5-TRIM21分子机制
蛋白质组学鉴定出13个与铁死亡相关的AKR1C3互作蛋白，其中HSPA5(GRP78)最显著。AKR1C3结合HSPA5的125-399aa核苷酸结合域，使TRIM21介导的泛素化水平降低3.1倍，半衰期延长至8.2小时。MG-132处理证实该过程依赖蛋白酶体途径，最终稳定GPX4蛋白表达。

靶向干预的临床转化价值
AKR1C3抑制剂MPA(20μM)使PDOs放疗敏感性提高2.3倍，联合照射后存活率下降至29%。该研究不仅阐明AKR1C3通过"抑制TRIM21泛素化-HSPA5稳定-GPX4激活"轴抵抗铁死亡的新机制，还为克服EAC放疗抵抗提供了精准治疗策略。值得注意的是，AKR1C3小分子抑制剂OBI-3424已进入II期临床试验，本研究为其在EAC的适应症拓展提供了理论依据。