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为探究结直肠癌（CRC）中 Warburg 效应机制，研究人员研究 ONECUT3，发现其促进肿瘤生长，或为治疗靶点。
结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）是全球范围内发病率和死亡率都相当高的恶性肿瘤。想象一下，肿瘤细胞就像一群疯狂生长的 “小怪兽”，它们与正常细胞有着截然不同的 “生活方式”。正常细胞在氧气充足时，会选择高效的有氧呼吸来获取能量，而肿瘤细胞却偏爱一种特殊的代谢方式 —— 有氧糖酵解，也就是 Warburg 效应。这就好比在有充足资源的情况下，肿瘤细胞却非要选择一条 “低效又浪费” 的能量获取途径，不断消耗葡萄糖，产生乳酸。这种独特的代谢方式对肿瘤的发生、发展、转移等都起着关键作用，然而，其背后的具体调控机制却一直像迷雾一样，困扰着科研人员。
为了揭开这层神秘的面纱，来自同济大学附属上海东方医院肿瘤科、上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上，为结直肠癌的治疗带来了新的希望。
研究人员为开展这项研究，运用了多种关键技术方法。在生物信息学分析方面，从 TCGA 数据库下载 COAD mRNA 数据进行分析，筛选出与有氧糖酵解相关的基因 。利用细胞实验，培养多种人类结肠癌细胞系和正常结肠上皮细胞系，进行基因敲低和过表达实验。还通过临床样本的免疫组化（IHC）染色，分析相关蛋白的表达情况。同时，运用多种分子生物学技术，如定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）、蛋白质免疫印迹（Western blot）、染色质免疫沉淀（ChIP）等，来检测基因和蛋白的表达及相互作用 。
研究结果如下：
- ONECUT3 是与 CRC 糖酵解相关的关键转录因子：研究人员分析 TCGA 数据库中结肠癌样本的 RNA 测序数据，根据糖酵解相关基因的表达水平将样本分为高糖酵解组和低糖酵解组，筛选出差异表达基因，发现 ONECUT3 是最显著的差异表达基因。通过免疫组化染色进一步证实，ONECUT3 在结直肠癌组织中的表达明显增加，暗示其可能通过糖酵解在 CRC 中发挥调控作用。
- ONECUT3 对 CRC 细胞糖酵解代谢的调控：检测不同结肠癌细胞系和正常结肠上皮细胞系中 ONECUT3 的表达，在高表达细胞系中敲低 ONECUT3，在低表达细胞系中过表达 ONECUT3，然后进行细胞外酸化率（ECAR）检测。结果显示，敲低 ONECUT3 后，作为糖酵解指标的 ECAR 显著下降；过表达 ONECUT3 后，ECAR 大幅上升，表明 ONECUT3 能够促进 CRC 细胞的糖酵解代谢。
- ONECUT3 以糖酵解依赖的方式促进 CRC 细胞生长：通过集落形成实验发现，敲低 ONECUT3 显著抑制 HT29 和 LOVO 细胞的增殖，过表达 ONECUT3 则显著促进 SW620 和 COLO205 细胞系的增殖，且这种促进作用能被糖酵解抑制剂 2 - 脱氧 - D - 葡萄糖（2-DG）消除。利用裸鼠皮下移植瘤模型也证实，敲低 ONECUT3 可显著降低肿瘤重量，抑制 CRC 生长，说明 ONECUT3 通过糖酵解促进肿瘤生长。
- ONECUT3 增强 HIF-1α 的转录活性并调节其下游糖酵解酶的表达：通过在线数据库预测未发现 ONECUT3 直接靶向的糖酵解相关基因，RNA 测序和基因集富集分析（GSEA）表明 ONECUT3 与糖酵解和缺氧信号通路密切相关。敲低 ONECUT3 后，HIF-1α 下游的关键糖酵解酶 GLUT1、ALDOA 和 PKM2 的表达在 RNA 和蛋白质水平均降低。虽然敲低或过表达 ONECUT3 不影响 HIF-1α 的 mRNA 或蛋白质表达，但实验表明 ONECUT3 可增强 HIF-1α 的转录活性，且二者不存在直接相互作用。
- ONECUT3 通过 HDAC6 调节 HIF-1α 的转录活性：通过 RNA 测序和免疫共沉淀（Co-IP）及质谱分析，筛选出可能与 ONECUT3 和 HIF-1α 相互作用的基因，发现 HDAC6 可能是关键基因。实验表明，敲低 ONECUT3 显著降低 HDAC6 的表达，ONECUT3 可直接结合 HDAC6 的启动子区域并调节其转录。
- ONECUT3 通过 HDAC6 促进 HIF-1α 的去乙酰化并增强其转录活性：敲低 ONECUT3 或 HDAC6 后，HIF-1α 的乙酰化水平显著增加；过表达 ONECUT3 则使 HIF-1α 的乙酰化水平大幅降低，且这种作用可被 HDAC6 抑制剂 ACY241 逆转。抑制 HDAC6 可显著消除 ONECUT3 过表达对 HIF-1α 转录活性的增强作用，说明 ONECUT3 对 HIF-1α 去乙酰化和转录活性的调节由 HDAC6 介导。
- ONECUT3 在 CRC 中的表达及其临床意义：对仁济医院队列的 CRC 患者组织芯片进行免疫组化染色，发现 ONECUT3 的表达与特定糖酵解相关蛋白和 HIF-1α 呈正相关。相关性分析表明，ONECUT3 的表达与微卫星状态、肿瘤直径和 Ki-67 水平显著相关。生存分析显示，虽然在仁济医院队列中 ONECUT3 表达与总生存期（OS）和无病生存期（DFS）无关联，但在 TCGA-COAD 数据集中，较高的 ONECUT3 表达与较短的 OS 和无进展生存期（PFI）相关，凸显了其在结肠癌进展中的潜在预后意义。
研究结论表明，结直肠癌中 ONECUT3 的上调通过 HDAC6 介导的去乙酰化作用，增强 HIF-1α 的转录活性，激活糖酵解基因的转录，增强 Warburg 效应，从而促进肿瘤生长。这一发现揭示了 ONECUT3 调节结直肠癌中 Warburg 效应的新机制，为结直肠癌的治疗提供了潜在的新靶点。不过，该研究也存在一定局限性，比如对糖酵解机制的研究不够深入，临床样本量较小等。未来还需要进一步深入研究，以更全面地了解 ONECUT3 在结直肠癌中的作用，为开发更有效的治疗策略奠定基础。
