GDF-15通过调控SLC7A11/GPX4信号轴促进急性髓系白血病细胞对米托蒽醌耐药的作用机制研究

本研究针对急性髓系白血病(AML)化疗耐药难题，揭示了M2巨噬细胞分泌的GDF-15通过上调SLC7A11/GPX4信号轴抑制铁死亡(ferroptosis)，从而介导AML细胞对米托蒽醌(MTX)耐药的分子机制。研究首次发现GDF-15可逆转MTX诱导的线粒体损伤，并通过体内实验证实阻断GDF-15能显著增强MTX疗效，为克服AML耐药提供了新靶点。

　　

在血液肿瘤治疗领域，急性髓系白血病(AML)的化疗耐药始终是临床面临的重大挑战。作为一线化疗药物的米托蒽醌(Mitoxantrone, MTX)虽能诱导缓解，但耐药现象普遍存在。传统观点认为耐药主要与ABC转运体过表达或凋亡通路异常有关，然而肿瘤微环境中免疫细胞的作用机制尚不明确。尤其值得注意的是，M2型巨噬细胞作为肿瘤"帮凶"可通过分泌细胞因子营造免疫抑制微环境，但其关键效应分子及作用靶点仍有待揭示。

陆军军医大学的研究团队在《European Journal of Medical Research》发表的重要研究，首次阐明了生长分化因子15(GDF-15)这一多功能细胞因子在AML耐药中的核心作用。通过转录组测序、分子对接、小鼠移植瘤模型等关键技术，发现M2巨噬细胞通过分泌GDF-15激活SLC7A11/GPX4抗氧化通路，从而阻断MTX诱导的铁死亡。研究创新性地将铁代谢紊乱、线粒体功能障碍与化疗耐药相联系，为逆转AML耐药提供了全新策略。

主要技术方法包括：1）使用CCK-8法检测原代AML细胞活力；2）通过抗体芯片筛选M1/M2巨噬细胞差异分泌因子；3）转录组测序分析MTX处理后的基因表达谱；4）分子对接模拟MTX与SLC7A11结合特性；5）建立AML移植瘤模型评估GDF-15抗体联合治疗效果。

【GDF-15是M2巨噬细胞介导AML细胞耐米托蒽醌的关键因子】
研究发现MTX对原代AML细胞的半数抑制浓度(IC₅₀)为1.35μM。当与M2巨噬细胞共培养时，AML细胞存活率显著提高。蛋白芯片显示M2巨噬细胞分泌的GDF-15水平比M1型高8.7倍。临床数据分析证实，高GDF-15水平的AML患者5年生存率显著降低。通过siRNA敲低GDF-15可消除M2巨噬细胞的保护作用，证实GDF-15是耐药关键介质。

【米托蒽醌通过下调SLC7A11/GPX4/GSH通路诱导铁死亡】
转录组分析揭示MTX显著影响铁死亡相关通路。实验证实MTX剂量依赖性降低胱氨酸转运体SLC7A11和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达，导致抗氧化物质GSH耗竭。电镜观察到典型的铁死亡线粒体形态改变：膜密度增厚、嵴减少。分子对接显示MTX与SLC7A11结合能达-7.312 kcal/mol，直接抑制其功能。

【GDF-15通过增强SLC7A11/GPX4信号轴抑制铁死亡】
添加GDF-15可逆转MTX引起的SLC7A11/GPX4下调，降低铁死亡标志蛋白ACSL4和PRDX3表达。转录组热图显示GDF-15使SLC7A11 mRNA水平升高2.1倍，同时抑制ACSL4表达。JC-1探针检测证实GDF-15能维持线粒体膜电位，减轻MTX导致的线粒体质量下降。

【阻断GDF-15增强米托蒽醌体内抗AML效果】
在移植瘤模型中，MTX(0.5 mg/kg)联合GDF-15抗体(100μg/kg)治疗使肿瘤体积缩小67%，显著优于单药组。Western blot显示联合组SLC7A11和GPX4蛋白恢复程度较单药组降低52%。值得注意的是，联合治疗还改善了AML相关的肝脾肿大病理改变。

该研究开创性地揭示了肿瘤微环境中GDF-15-SLC7A11/GPX4轴的双重调控机制：一方面，MTX通过直接结合SLC7A11触发铁死亡；另一方面，M2巨噬细胞分泌的GDF-15可激活该通路产生耐药。这一发现不仅解释了AML微环境介导耐药的分子基础，更提出了靶向GDF-15的联合治疗策略。研究采用的转录组学与分子对接相结合的方法，为抗肿瘤药物靶点发现提供了范式。未来针对GDF-15中和抗体或SLC7A11小分子激动剂的开发，可能成为克服AML化疗耐药的新突破口。