靶向GPX2通过破坏脂质稳态增强弥漫型胃癌顺铂敏感性的机制研究

《Cell Death Discovery》：Targeting GPX2 to disrupt lipid homeostasis and enhance cisplatin sensitivity in diffuse gastric cancer

本研究针对弥漫型胃癌(DGC)高恶性、易转移及顺铂耐药等临床难题，发现谷胱甘肽过氧化物酶2(GPX2)通过调控脂质代谢的关键作用。研究人员通过单细胞测序等技术证实GPX2在DGC中显著高表达且与不良预后相关，机制上GPX2通过调节脂滴形成维持线粒体功能，其抑制可导致酰基肉碱积累诱发内质网应激与细胞凋亡。该研究为克服DGC顺铂耐药提供了新靶点，发表于《Cell Death Discovery》。

　　

胃癌作为全球第三大常见消化道恶性肿瘤，其弥漫型亚型(DGC)因细胞黏附性差、侵袭性强、分化程度低等特点，导致患者预后极差。与传统肠型胃癌(IGC)相比，DGC的分子机制尚不明确，且对常规化疗药物顺铂易产生耐药性，成为临床治疗的瓶颈。近年来研究发现，DGC的发病与脂质代谢异常密切相关，但具体调控机制仍有待阐明。

南京鼓楼医院研究团队在《Cell Death Discovery》发表的研究中，通过整合分析单细胞数据集GSE183904和GSE167297，从39,950个高质量细胞中首次发现GPX2在DGC恶性上皮细胞中特异性高表达。临床样本验证显示GPX2在DGC组织和细胞系中显著上调，且与TNM分期、淋巴结转移等不良临床特征相关。生存分析进一步证实GPX2可作为DGC独立的预后风险因子。

研究人员通过构建GPX2敲低和过表达细胞模型，发现GPX2不仅促进胃癌细胞增殖、迁移和侵袭，更关键的是通过调控脂质代谢影响肿瘤恶性进展。基因集变异分析(GSVA)显示GPX2阳性细胞中氧化磷酸化、脂肪生成和脂肪酸代谢通路显著富集。机制上，GPX2通过调节乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合酶(FASN)等关键脂质合成酶，促进脂滴形成。当GPX2被抑制时，脂质组学分析显示甘油三酯和甘油二酯水平显著下降，而酰基肉碱明显积累，导致线粒体膜电位降低、活性氧(ROS)增加，并引发内质网应激。

研究进一步证实，GPX2缺失引起的酰基肉碱积累可直接导致线粒体嵴结构破坏，而内质网应激抑制剂4-PBA可逆转GPX2敲低诱导的细胞凋亡。更重要的是，GPX2过表达可显著减弱顺铂诱导的细胞凋亡，动物实验表明GPX2敲低联合顺铂治疗能有效抑制肿瘤生长，这为克服DGC顺铂耐药提供了实验依据。

关键技术方法包括：利用来自南京鼓楼医院的160对GC组织微阵列和10对新鲜样本进行免疫组化分析；通过单细胞RNA测序分析GSE183904和GSE167297数据集；建立GPX2稳定敲低和过表达的AGS、SNU601、BGC823等细胞系；采用透射电镜观察线粒体超微结构；通过脂质组学LC-MS分析脂质代谢物；使用异种移植瘤模型评估体内治疗效果。

GPX2被鉴定为DGC的生物标志物

通过分析两个单细胞数据集，研究人员将39,950个高质量细胞分为7种细胞类型，并聚焦于胃上皮细胞。利用CopyKAT算法区分恶性与非恶性细胞后，发现GPX2在恶性细胞中的表达率达87.4%，显著高于非恶性细胞的36.2%。细胞轨迹分析显示GPX2在恶性转化过程中特异性高表达。

GPX2高表达表征DGC并与不良预后相关

TCGA-STAD和ACRG数据集分析证实GPX2在胃癌组织中高表达。Western blot显示DGC细胞系(AGS、SNU601、MKN45)中GPX2蛋白水平显著高于正常胃黏膜细胞GES1和IGC细胞系。对160例GC患者的组织微阵列分析表明，GPX2高表达患者总体生存期更短，多因素Cox回归确认GPX2为独立预后因素。

GPX2促进脂滴形成并调节脂质合成

功能实验显示GPX2敲低显著抑制细胞增殖和脂滴形成，而过表达产生相反效果。油酸(OA)时间梯度刺激后GPX2表达逐渐增加，提示其可能作为OA受体。Western blot证实GPX2调控ACC、FASN、ACLY等脂质合成关键蛋白表达。BODIPY493/503染色显示GPX2敲低细胞脂滴数量减少，回补实验验证了这一表型的特异性。

GPX2抑制诱导线粒体功能障碍和内质网应激

透射电镜显示GPX2敲低导致线粒体嵴结构破坏，JC-1染色和流式细胞术检测到线粒体膜电位降低。ER-Tracker染色发现GPX2抑制引起内质网扩张，Western blot显示UPR(未折叠蛋白反应)通路关键蛋白PERK、IRE1α、eIF2α磷酸化水平升高。免疫荧光显示脂滴标志物PLIN2与内质网应激标志物GRP78存在共定位。

GPX2敲低增强胃癌细胞凋亡

TUNEL法和流式细胞术检测显示GPX2敲低显著增加凋亡细胞比例，Western blot证实促凋亡蛋白BAX和cleaved PARP1上调，抗凋亡蛋白BCL2下调。使用内质网应激抑制剂4-PBA可逆转GPX2敲低诱导的凋亡，说明ER应激在此过程中起关键作用。

GPX2抑制破坏脂质稳态并增加细胞酰基肉碱水平

脂质组学PCA分析显示GPX2敲低显著改变脂质代谢谱。甘油三酯和甘油二酯水平明显下降，而酰基肉碱显著积累，表明GPX2抑制导致脂肪酸β氧化受阻和脂质合成紊乱。

GPX2敲低导致酰基肉碱升高引发线粒体功能障碍和凋亡

用C18:1酰基肉碱和C16:0酰基肉碱处理细胞，发现其可诱导线粒体结构损伤、ROS增加和膜电位降低。GPX2过表达细胞对酰基肉碱的毒性作用具有抵抗性。使用肉碱棕榈酰转移酶抑制剂米屈肼(mildronate)抑制酰基肉碱合成，可缓解GPX2敲低引起的线粒体损伤和凋亡。

GPX2高表达可抵抗顺铂诱导的凋亡并降低药物敏感性

顺铂处理后，GPX2过表达细胞凋亡率显著低于对照组，而GPX2敲低细胞对顺铂敏感性增强。动物实验表明GPX2过表达加速肿瘤生长并减弱顺铂疗效，GPX2敲低则增强顺铂抑瘤效果。免疫组化显示GPX2高表达肿瘤中增殖标志物Ki-67阳性率更高，TUNEL阳性细胞更少。

本研究系统阐明了GPX2在DGC中的致癌机制：通过调控脂质代谢维持线粒体功能稳态，其抑制导致酰基肉碱积累引发线粒体-内质网双重应激通路激活，最终诱导细胞凋亡。该研究不仅将GPX2确立为DGC的新型预后标志物，更揭示了靶向GPX2增强顺铂敏感性的治疗潜力，为发展针对脂质代谢的DGC精准治疗策略提供了理论依据。