谷氨酰胺转运体SLC1A5/SLC7A5/SLC38A1通过NUPR1应激适应程序调控前列腺癌放射敏感性的机制研究

本研究针对前列腺癌(PCa)放疗抵抗的临床难题，揭示了谷氨酰胺(Gln)代谢关键转运体SLC1A5/SLC7A5/SLC38A1通过调控NUPR1应激响应通路影响肿瘤放射敏感性的新机制。研究人员通过体内外实验证明，抑制Gln转运或谷氨酰胺酶(GLS)活性可破坏氧化还原平衡、增加线粒体ROS积累，并通过解耦NUPR1介导的代谢应激适应程序显著增强放疗效果。该研究为联合靶向Gln代谢与放疗的临床策略提供了理论依据。

　　

前列腺癌作为男性高发恶性肿瘤，放疗抵抗是制约疗效的关键瓶颈。近年研究发现，肿瘤细胞通过代谢重编程（metabolic reprogramming）获取生存优势，其中谷氨酰胺(Gln)代谢异常活跃被视为"癌症代谢标志"之一。谷氨酰胺不仅为肿瘤提供能量和生物合成前体，还通过维持氧化还原平衡帮助细胞抵抗放疗诱导的氧化应激。然而，Gln转运体如何调控前列腺癌放射敏感性，其分子机制尚未阐明。

德国德累斯顿工业大学(Technische Universit?t Dresden)与亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)联合团队在《Cell Communication and Signaling》发表的研究，系统揭示了SLC1A5(ASCT2)、SLC7A5(LAT1)和SLC38A1(SNAT1)三种Gln转运体通过NUPR1应激响应通路调控前列腺癌放射敏感性的分子机制。研究首次证明，靶向Gln代谢可打破肿瘤的代谢-表观遗传-应激响应网络，为克服放疗抵抗提供了新靶点。

研究采用多组学技术联用策略：通过siRNA/shRNA基因沉默技术敲低Gln转运体；利用患者来源异种移植(PDX)模型评估GLS抑制剂CB-839与放疗的协同效应；采用Seahorse线粒体压力测试分析代谢表型；结合RNA测序和磷酸化蛋白质组学解析信号网络；通过γH2A.X焦点分析、克隆形成实验等评估DNA损伤与放射敏感性。

GLS抑制协同放疗延缓肿瘤生长
动物实验显示，GLS抑制剂CB-839联合放疗(5×2 Gy)显著延长DU145移植瘤倍增时间(p<0.01)，临床样本分析证实高GLS表达与前列腺特异性抗原(PSA)复发风险正相关。代谢组学检测发现CB-839处理组血浆Glu/Gln比值下降，证实其系统抑制GLS活性的效果。

Gln转运体缺失诱导放射增敏
克隆形成实验表明，敲低SLC1A5/SLC7A5/SLC38A1使DU145、LNCaP和PC3细胞的放射敏感性显著提高(SF2下降30-50%)。机制上，转运体缺失导致：① mTORC1信号抑制引起细胞周期分布改变；② γH2A.X焦点增加提示DNA损伤修复障碍；③ ALDH⁺肿瘤干细胞比例降低；④ 线粒体适应性差异——OXPHOS依赖型LNCaP细胞出现显著线粒体ROS积累，而糖酵解型DU145细胞通过上调ATP产量维持存活。

代谢重编程与NUPR1程序解耦
Seahorse分析揭示转运体敲除引发代谢表型转换：OCR/ECAR比值升高，KEGG分析显示OXPHOS通路激活而糖酵解通路抑制。关键发现是NUPR1（核蛋白1）作为应激传感器，其转录程序在Gln缺乏时被解耦——虽然NUPR1表达上调，但其调控的糖代谢相关基因(SLC2A1、PFKFB3等)被抑制。患者组织实验证实，CB-839处理诱导肿瘤特异性SLC1A5/SLC7A5上调，提示转运体表达可塑性是耐药机制。

NUPR1抑制增强放射敏感性
NUPR1敲除使LNCaP细胞线粒体超氧化物水平升高2倍(p<0.01)，克隆形成率下降60%。基因表达谱显示，NUPR1调控网络包含43个核心基因，涉及细胞周期(DNA修复基因E2F7)、抗氧化(SOD2)和线粒体质量控制(MTFR2)。值得注意的是，雄激素敏感型LNCaP对NUPR1抑制更敏感，提示该通路可能与激素治疗存在交叉耐药。

这项研究建立了Gln代谢-NUPR1应激响应-放射抵抗的分子联系，提出三重靶向策略：抑制Gln摄取(SLC转运体)、阻断应激适应(NUPR1)和破坏线粒体功能(如联用二甲双胍)。临床转化方面，SLC1A5/SLC7A5表达谱可作为放疗敏感性预测标志物，而CB-839已进入临床试验的有利条件为快速转化提供可能。研究还揭示了代谢干预的时空特异性——放疗前诱导"代谢脆弱期"可能增强后续放射杀伤效果，这为优化联合治疗方案提供了重要启示。