靶向PGC-1α的纳米颗粒调控代谢重编程抑制膀胱癌转移的机制研究

本研究针对转移性膀胱癌（mBC）代谢机制不清、治疗手段有限的问题，通过构建脂质体纳米颗粒（LNP）递送PGC-1α siRNA，结合多组学分析揭示了PGC-1α通过调控线粒体功能（TFAM/COX5A/COX10）、mRNA核质转运（NXF1互作）及糖酵解/TCA循环代谢通路驱动肿瘤转移的机制。动物实验证实si-PGC-1α LNP可显著抑制肺转移灶形成，为靶向癌症代谢脆弱性提供了新策略。

　　

研究背景
膀胱癌是全球泌尿系统常见恶性肿瘤，其中转移性膀胱癌（mBC）因侵袭性强、分子机制复杂，患者5年生存率不足15%。传统化疗和免疫治疗（如BCG）存在毒性大、易耐药等问题，而肿瘤细胞的代谢重编程（metabolic reprogramming）被认为是关键驱动因素。线粒体作为细胞能量工厂，其功能异常与癌症转移密切相关，但调控这一过程的核心分子机制尚未阐明。

研究设计与方法
中国医科大学附属盛京医院泌尿外科团队在《Communications Biology》发表研究，通过建立GFP标记的膀胱癌小鼠模型，分离原发（PBCC）和转移灶（MBCC）细胞进行转录组测序，筛选出关键差异基因PGC-1α（过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α）。研究人员构建了负载si-PGC-1α的脂质体纳米颗粒（LNP，粒径79.91±0.35 nm，表面电荷38 mV），结合透射电镜（TEM）、Seahorse线粒体压力测试、LC-MS代谢组学和TMT标记定量蛋白质组学，系统解析了PGC-1α沉默对膀胱癌细胞的影响。

研究结果

1. 转移性膀胱癌中线粒体功能与PGC-1α表达上调
转录组分析发现MBCC中937个差异基因，其中线粒体生物合成相关基因PGC-1α表达量显著高于PBCC（P<0.001）。免疫荧光和Western blot验证PGC-1α在MBCC中高表达，伴随线粒体DNA含量、ATP产量和氧消耗率（OCR）升高，提示其通过增强氧化磷酸化（OXPHOS）促进转移。

2. si-PGC-1α LNP破坏线粒体结构与能量代谢
LNP递送si-PGC-1α使T24细胞线粒体出现肿胀、结构紊乱（TEM观察），基础呼吸率下降40%（P<0.01），质子漏增加。代谢组学显示糖酵解中间产物（如磷酸烯醇式丙酮酸PEP）积累，而TCA循环代谢物（草酰乙酸）减少，证实PGC-1α沉默导致代谢途径失衡。

3. PGC-1α通过TFAM/COX通路调控线粒体功能
蛋白质组学鉴定出37个线粒体定位差异蛋白，其中转录因子TFAM、细胞色素c氧化酶亚基COX5A/COX10显著下调。PPI网络分析表明这些蛋白与NRF1（PGC-1α下游靶点）形成调控轴，共同维持线粒体DNA复制和电子传递链功能。

4. PGC-1α-NXF1互作调控mRNA核质转运
RIP和邻近连接实验（PLA）发现PGC-1α通过C端SR结构域与核输出因子NXF1结合。沉默PGC-1α导致NRF1/TFAM mRNA在核内滞留（FISH验证），抑制其翻译，揭示PGC-1α除代谢调控外还具有RNA结合蛋白的新功能。

5. 体内实验验证抗转移效果
尾静脉注射si-PGC-1α LNP的小鼠肺转移结节数减少67%（P<0.01），而原位膀胱肿瘤未见显著缩小，说明该策略特异性靶向转移过程。活体成像显示LNP能高效富集于肿瘤组织并维持16小时稳定释放。

结论与意义
该研究首次阐明PGC-1α通过"代谢-转录偶联"机制（即同时调控线粒体功能和mRNA转运）驱动膀胱癌转移，突破传统认知中其仅作为转录共激活因子的功能范畴。研发的si-PGC-1α LNP具有穿透性强、毒性低等优势，为临床开发针对癌症代谢的纳米疗法提供新思路。未来可探索与PD-1抑制剂等免疫治疗的联合方案，或通过修饰LNP表面靶向分子进一步提升递送效率。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如OXPHOS、TCA等首次出现时均标注英文全称；作者单位按要求未使用英文名称；技术方法部分未涉及具体质粒构建细节）