《SCIENCE ADVANCES》:Targeting PSMD14 combined with arachidonic acid induces synthetic lethality via FADS1 m6A modification in triple-negative breast cancer
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三阴性乳腺癌(TNBC)预后差,其潜在分子机制有待明晰。研究人员聚焦 PSMD14 开展研究,发现其在 TNBC 中高表达且促癌,靶向 PSMD14 联合花生四烯酸可诱导合成致死。该研究为 TNBC 提供了潜在生物标志物和治疗策略。
在女性癌症的广阔版图中,乳腺癌无疑是一颗极具威胁的 “重磅炸弹”,其发病率常年占据女性恶性肿瘤之首,更是癌症相关死亡的 “二号杀手”。而在乳腺癌的众多亚型里,三阴性乳腺癌(TNBC)堪称 “最狠角色”,它就像一个难以攻克的顽固堡垒,预后极差,严重威胁着患者的生命健康。目前,虽然医学在不断进步,但对于 TNBC 的治疗手段依然有限,这背后的关键原因在于其潜在的分子机制尚未被完全解析清楚。就好比在黑暗中摸索,没有清晰的路线图,治疗就难以精准发力。所以,深入探究 TNBC 的发病机制,寻找有效的治疗靶点,成为了医学领域亟待解决的关键问题,这不仅关乎无数患者的生命,也推动着肿瘤治疗领域的进步。
来自华中科技大学同济医学院的研究人员勇挑重担,针对 TNBC 展开了一系列深入研究。他们将目光聚焦在了 26S蛋白酶体非 ATP 酶调节亚基 14(PSMD14)上,试图揭开它在 TNBC 发生发展过程中的神秘面纱。经过一系列艰苦的实验和探索,研究人员发现 PSMD14 在 TNBC 组织中呈现高表达状态,而且与患者的不良预后紧密相关。更重要的是,他们找到了一条 PSMD14/SF3B4/HNRNPC/FADS1 信号轴,这一信号轴就像一条 “黑暗产业链”,通过激活 Akt/mTOR 信号通路,不断推动着 TNBC 的恶化进程。不过,研究人员也发现了 “破局之法”:当敲低 PSMD14 后,再补充外源性花生四烯酸(AA),竟然可以诱导 TNBC 细胞发生合成致死,通俗来讲,就是让癌细胞 “自相残杀”。这一发现为 TNBC 的治疗带来了全新的希望,就像在黑暗中找到了一丝曙光,为后续的临床治疗提供了极具潜力的方向。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》杂志上,引起了广泛关注。
为了开展这项研究,研究人员采用了多种关键技术方法。首先,利用多种细胞系和组织样本进行实验,这些样本主要来源于患者和细胞库。在实验过程中,通过 RNA 测序(RNA-seq)分析基因表达变化,就像是给细胞的基因活动拍了一张 “高清照片”;运用免疫共沉淀(Co-IP)技术来验证蛋白质之间的相互作用,如同搭建了一座连接不同蛋白质的 “桥梁”;借助甲基化 RNA 免疫沉淀(MeRIP)-qPCR 技术探究 m6A 修饰水平,从而了解 RNA 分子上的 “化学标记” 情况 。这些技术相互配合,帮助研究人员一步步揭开了 TNBC 的分子机制奥秘。
研究人员首先评估了 PSMD14 在 TNBC 中的表达情况。通过对多个数据库的分析,包括 GEPIA 数据库基于癌症基因组图谱(TCGA)的高通量 RNA 测序数据,以及对临床样本的检测,发现 PSMD14 在 TNBC 组织和细胞系中显著高表达。而且,PSMD14 高表达的患者,其无病生存期、总生存期、无复发生存期和无远处转移生存期都更短,这表明 PSMD14 与 TNBC 的不良预后密切相关。
接着,研究人员通过功能获得和缺失实验,探究 PSMD14 对 TNBC 细胞生物学行为的影响。敲低 PSMD14 后,TNBC 细胞在体外的增殖、迁移和侵袭能力明显受到抑制;而过表达 PSMD14 则出现相反的结果,这充分证明了 PSMD14 在 TNBC 中起着促进肿瘤发展的作用。
在探究 PSMD14 作用机制的过程中,研究人员发现它能与 HNRNPC 和 SF3B4 蛋白相互作用。通过免疫共沉淀和质谱分析等实验,验证了这一相互作用关系。进一步研究发现,PSMD14 通过降低 SF3B4 蛋白的 K63 连接的泛素化水平,维持了 SF3B4 蛋白的稳定性,这就像是给 SF3B4 蛋白穿上了一层 “保护衣”,让它能够持续发挥作用。
研究人员还发现,PSMD14 通过 m6A 修饰途径介导 FADS1 的异常 RNA 剪接。RNA 测序分析显示,敲低 PSMD14 后,FADS1 的表达显著下降,其 mRNA 的外显子 10 的包含水平也降低。多种实验,如 RNA 结合蛋白免疫沉淀(RIP)和甲基化 RNA 免疫沉淀(MeRIP)-qPCR 等,证实了 HNRNPC 和 SF3B4 与 FADS1 mRNA 的结合依赖于 m6A 修饰,而且这种结合能够促进 FADS1 mRNA 的外显子包含,从而影响 FADS1 的表达。
随后的研究表明,FADS1 是 PSMD14 的功能性下游介质。敲低 PSMD14 对 TNBC 细胞的增殖、迁移和侵袭的抑制作用,可通过过表达 FADS1 得到部分逆转。同时,PSMD14 还可通过 FADS1 激活 Akt/mTOR 信号通路,影响 TNBC 的进展。
研究人员还发现,PSMD14 敲低会降低细胞对铁死亡的敏感性,而补充外源性 AA 则可以恢复这种敏感性,二者联合能够诱导 TNBC 细胞的合成致死。通过多种实验方法,如脂质分析、细胞活力检测、脂质过氧化检测等,在细胞系和动物模型中都验证了这一结论。
在体内实验中,研究人员建立了皮下异种移植肿瘤模型、患者来源的异种移植(PDX)模型和患者来源的类器官(PDO)模型。结果显示,PSMD14 沉默能显著抑制肿瘤生长,联合 AA 和铁死亡诱导剂(如 RSL3、IKE)可进一步增强抑制效果,而且这种抑制作用在 PDX 和 PDO 模型中也得到了验证。这表明靶向 PSMD14 联合 AA 在 TNBC 治疗中具有巨大的潜力。
综上所述,该研究揭示了 PSMD14 在 TNBC 进展中的致癌作用,明确了 PSMD14/SF3B4/HNRNPC/FADS1 信号轴通过激活 Akt/mTOR 信号通路促进 TNBC 恶化的分子机制。同时,发现靶向 PSMD14 联合外源性 AA 补充可诱导 TNBC 细胞合成致死,为 TNBC 提供了潜在的生物标志物和基于铁死亡介导的治疗策略。这一研究成果为 TNBC 的治疗开辟了新的道路,有望在未来改善 TNBC 患者的预后,为众多患者带来新的希望 。