靶向线粒体核糖体蛋白S12：非小细胞肺癌治疗新策略

《npj Precision Oncology》：Exploring mitochondrial ribosomal protein S12 as a novel target for non-small cell lung cancer

本研究针对非小细胞肺癌(NSCLC)治疗耐药性和肿瘤异质性等临床挑战，探索了线粒体核糖体蛋白S12(MRPS12)作为新型治疗靶点的潜力。通过TCGA数据库和单细胞RNA测序分析发现MRPS12在NSCLC中显著高表达且与不良预后相关。功能实验证实MRPS12通过调控线粒体功能（包括复合物I活性、ATP生成和氧化磷酸化）影响NSCLC细胞的增殖、迁移和凋亡。体内实验进一步证明靶向MRPS12可抑制肿瘤生长并诱导Akt-mTOR信号通路失活。该研究为NSCLC提供了新的治疗靶点和策略。

肺癌是全球范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，其中非小细胞肺癌(NSCLC)约占所有肺癌病例的85%。尽管近年来靶向治疗和免疫治疗取得了显著进展，但NSCLC患者的5年生存率仍仅为25%左右，这主要归因于晚期诊断和治疗耐药性的出现。肿瘤异质性和缺乏可成药靶点等问题，使得开发新的治疗策略成为当务之急。

在这一背景下，线粒体功能异常逐渐成为NSCLC研究的热点。NSCLC细胞表现出明显的线粒体功能亢进特征，这种代谢重编程通过增强氧化磷酸化(OXPHOS)和ATP生成，为肿瘤细胞的快速增殖提供能量和生物合成前体。同时，线粒体超活性还能赋予癌细胞抵抗凋亡的能力，促进其在治疗干预下的存活。因此，深入理解NSCLC中线粒体功能异常的分子机制，可能为开发新的治疗策略提供重要线索。

近日发表在《npj Precision Oncology》上的一项研究，由陈子豪、金玉、魏世友、魏荣强和丁欣宇共同完成，首次系统性地探讨了线粒体核糖体蛋白S12(MRPS12)在NSCLC中的表达特征、功能作用及其分子机制，为NSCLC的精准治疗提供了新的潜在靶点。

关键技术方法

本研究整合了生物信息学分析、分子生物学实验和动物模型验证等多种技术手段。研究人员首先利用TCGA数据库和单细胞RNA测序数据分析了MRPS12在NSCLC中的表达特征和临床意义。通过shRNA介导的基因沉默和CRISPR-Cas9介导的基因敲除技术，在多种NSCLC细胞系（包括原代NSCLC细胞和A549细胞系）中验证MRPS12的功能。体外实验包括Seahorse能量代谢分析、线粒体功能检测（复合物I活性、ATP水平、膜电位、活性氧生成）、细胞增殖、迁移和凋亡评估。体内实验采用裸鼠异种移植模型，评估MRPS12沉默对肿瘤生长的影响。所有实验均使用来自20例NSCLC患者的临床样本进行验证。

MRPS12表达与临床预后的关联

研究团队通过对TCGA数据库的分析发现，MRPS12在肺腺癌(LUAD)和肺鳞癌(LUSC)组织中的表达显著高于正常肺组织。进一步分析显示，MRPS12的高表达与肿瘤分期进展显著相关，晚期（T2-T4、N1-N3、II-III期）肿瘤中MRPS12表达水平更高。此外，MRPS12表达在男性患者和吸烟者中更为突出，且与患者总体生存率差显著相关。ROC曲线分析表明MRPS12能有效区分癌组织和正常组织（AUC值：LUAD+LUSC为0.912，LUAD为0.868，LUSC为0.986）。值得注意的是，MRPS12在KRAS、EGFR和KEAP1突变样本中表达显著上调，提示其可能与特定驱动基因存在协同作用。

单细胞水平验证MRPS12过表达

单细胞RNA测序分析进一步证实了MRPS12在NSCLC癌细胞中的特异性高表达。整合分析显示MRPS12主要在LUAD和LUSC的癌细胞群体中富集，特别是在增殖性癌细胞亚群和LAMC2癌细胞亚群中表达最高。基因富集分析发现MRPS12与细胞呼吸、线粒体ATP合成等代谢通路显著相关。在不同阶段的LUAD样本中，MRPS12表达呈现动态变化：早期主要富集于增殖性、炎症和翻译相关细胞群体，而晚期则转向增殖性、脂质代谢、纤毛和血管生成上皮细胞亚群。在脑转移、淋巴结转移和胸水样本中，MRPS12均在癌细胞群体中持续高表达。

临床样本和细胞系验证

研究人员检测了20例NSCLC患者肿瘤组织及配对癌旁正常组织，发现MRPS12在mRNA和蛋白水平均显著上调（超过3倍）。免疫组化结果进一步证实了MRPS12在肿瘤组织中的高表达。在细胞水平，多种NSCLC细胞（原代pNSCLC-1/2/3和A549细胞）中MRPS12表达均显著高于正常肺上皮细胞。

MRPS12对线粒体功能的关键作用

研究发现MRPS12沉默或敲除显著损害线粒体功能，导致氧消耗率(OCR)降低、复合物I活性和ATP水平下降、线粒体膜电位去极化以及活性氧(ROS)产生增加。同时，细胞内GSH/GSSG比率降低，脂质过氧化水平升高。相反，MRPS12过表达则增强线粒体复合物I活性和ATP产生。这些结果表明MRPS12通过调控线粒体能量代谢在NSC细胞存活中发挥关键作用。

MRPS12调控NSCLC细胞恶性表型

功能实验表明，MRPS12沉默或敲除显著抑制NSCLC细胞活力、增殖能力和迁移侵袭能力，同时诱导细胞凋亡。凋亡相关指标显示Caspase-3活性升高、细胞色素c释放、Caspase-3、PARP1和Caspase-9 cleavage增加，TUNEL和Annexin V阳性细胞比例显著上升。重要的是，Caspase抑制剂可逆转MRPS12沉默引起的细胞活力下降和死亡。值得注意的是，MRPS12沉默对正常肺上皮细胞的影响较小，提示其可能具有治疗窗口。

MRPS12过表达的促癌效应

相反，MRPS12过表达赋予NSCLC细胞更强的肿瘤恶性表型，包括增强线粒体功能、促进细胞增殖、迁移和侵袭。这一结果进一步支持了MRPS12在驱动NSCLC进展中的重要作用。

体内实验验证治疗潜力

体内实验显示，MRPS12沉默显著抑制了原代NSCLC细胞来源的皮下异种移植瘤的生长。MRPS12沉默的移植瘤表现出ATP水平降低、氧化损伤加剧、增殖抑制（Ki-67阳性率下降）、Akt-mTOR信号通路活性降低以及凋亡增加。同样，MRPS12敲除也显著抑制肿瘤生长并损害线粒体功能。

研究结论与意义

该研究首次系统阐明了MRPS12作为NSCLC新型治疗靶点的重要价值。MRPS12通过维持线粒体功能完整性，特别是通过调控复合物I活性和ATP生成，在NSCLC细胞存活和恶性进展中发挥关键作用。MRPS12的高表达与患者不良预后相关，且其沉默可显著抑制肿瘤生长并诱导凋亡。

值得注意的是，研究发现MRPS12沉默对正常肺上皮细胞的影响较小，提示存在潜在的治疗窗口。与其他线粒体核糖体蛋白（如MRPS7、MRPS33和MRPS14）相比，MRPS12具有独特的功能重要性，表明靶向特定线粒体核糖体亚基可能产生不同的表型后果。

这项研究不仅为理解NSCLC中线粒体代谢重编程的分子机制提供了新的视角，也为开发针对MRPS12的靶向治疗策略奠定了坚实的理论基础。鉴于NSCLC中存在的治疗耐药性和肿瘤异质性等问题，MRPS12作为一个新的治疗靶点，可能为改善患者预后提供新的希望。未来的研究需要进一步探索MRPS12特异性抑制剂的开发及其在临床转化中的应用潜力。