卡非佐米耐药多发性骨髓瘤的代谢组学特征：氨基酸积累与脂肪酸减少的机制探索

《Journal of Applied Genetics》：Carfilzomib resistance in multiple myeloma: A comparative metabolomic analysis

本研究针对多发性骨髓瘤(MM)患者对蛋白酶体抑制剂(PI)卡非佐米(carfilzomib)产生耐药性的临床难题，通过非靶向GC-MS代谢组学分析耐药细胞模型。研究发现耐药细胞出现氨基酸浓度升高、脂肪酸水平降低的代谢重编程，葡萄糖-6-磷酸氧化增强和脂质积累抑制是关键特征，并预测PML、ARNT和UCP1为上游调控因子。该研究为逆转PI耐药提供了新的代谢干预靶点。

　　

多发性骨髓瘤是一种浆细胞来源的血液恶性肿瘤，其特征是骨髓中异常浆细胞的增殖和单克隆免疫球蛋白的过度产生。尽管蛋白酶体抑制剂(PI)、免疫调节剂和抗CD38抗体等新型疗法显著改善了患者的生存期，但药物耐药性导致的复发仍然是临床治疗的主要挑战。卡非佐米作为第二代不可逆蛋白酶体抑制剂，因其对β5亚基的高亲和力和临床疗效成为关键药物，但耐药机制尚不明确。

以往研究发现，耐药性与蛋白质稳态破坏、氧化应激反应、信号通路异常等多种机制相关，但代谢适应性在耐药形成中的作用亟待探索。多发性骨髓瘤细胞本身存在独特的代谢特征，包括瓦博格效应(Warburg effect)、谷氨酰胺依赖和脂肪酸氧化(FAO)增强等。代谢组学作为系统生物学的重要工具，能够全面揭示细胞在耐药状态下的代谢表型变化，为破解耐药机制提供新视角。

本研究采用GC-MS非靶向代谢组学技术，对比分析卡非佐米敏感株(RPMI8226、AMO-1)及其耐药衍生株(RPMI_CARF、AMO-1_CARF)的代谢谱差异。通过体外长期低浓度药物诱导构建耐药模型，利用CCK-8法验证耐药性。代谢物鉴定采用MSDial软件，统计分析借助MetaboAnalyst和IPA平台，重点挖掘差异代谢物(DAMs)涉及的代谢通路、生物学功能及上游调控网络。

差异代谢物分析揭示卡非佐米耐药细胞中氨基酸积累增加和脂肪酸水平降低

耐药性验证显示，AMO-1_CARF和RPMI_CARF在25 nM卡非佐米处理72小时后仍保持较高存活率。GC-MS共检测到468种化合物，其中148种在所有样本中均被检出。与敏感细胞相比，两种耐药细胞中共同存在16个差异代谢物，包括亮氨酸/异亮氨酸、天冬酰胺、酪氨酸等氨基酸的显著上升，以及肉豆蔻酸、油酸、棕榈油酸等脂肪酸的下降。葡萄糖水平在耐药细胞中普遍降低。主成分分析(PCA)显示耐药与敏感细胞代谢谱明显分离。

功能分析揭示葡萄糖-6-磷酸氧化和脂质积累抑制是卡非佐米耐药系的共同特征

通路富集分析表明，氨酰-tRNA生物合成、氨基酸代谢和不饱和脂肪酸合成通路显著扰动。功能预测显示，耐药细胞中葡萄糖-6-磷酸氧化过程被激活(z-score: 2.857)，而脂质积累受到抑制(z-score: -2.368)。在RPMI_CARF中，L-氨基酸摄取受阻，细胞周期相关功能激活；AMO-1_CARF中纤维形成和增殖过程下调。

生物信息学分析识别出PML、ARNT D-葡萄糖和UCP1作为PI耐药细胞中的网络驱动因子

上游调控分析预测，PML蛋白是AMO-1_CARF中代谢变化的阳性调控因子，而ARNT和D-葡萄糖为阴性调控因子。在RPMI_CARF中，线粒体解偶联蛋白UCP1被识别为脂质代谢紊乱的关键阳性调控因子。网络模型显示，这些调控因子通过影响丙酮酸积累、脂质合成等过程，共同促进耐药表型。

本研究首次系统描绘了卡非佐米耐药多发性骨髓瘤细胞的代谢重塑图谱。耐药细胞通过增强葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)介导的磷酸戊糖途径(PPP)提高NADPH供应，缓解氧化应激；氨基酸代谢重组为三羧酸循环(TCA)提供底物，支持线粒体能量代谢；脂肪酸合成减少与脂质积累抑制提示代谢流向能量产生而非生物合成倾斜。UCP1的上调可能通过调节质子漏促进热发生和氧化平衡，PML和ARNT的参与进一步连接了耐药性与转录调控网络。

该研究不仅深化了对蛋白酶体抑制剂耐药机制的理解，还为临床逆转耐药提供了潜在代谢干预策略。例如，靶向G6PD/PPP通路可增强氧化应激，联合谷氨酰胺酶抑制剂(如CB-839)可能恢复细胞对PI的敏感性。未来需要在患者样本中验证上述调控因子，并探索微环境对代谢适应的影响。代谢组学与多组学整合分析将为多发性骨髓瘤的精准治疗开辟新路径。