POLR1A通过调控TFAM介导的线粒体自噬和铁稳态抑制铁死亡：癌症治疗新靶点

本研究针对胸膜间皮瘤(PM)等癌症对铁死亡(ferroptosis)抵抗的机制难题，揭示了POLR1A通过ATF4-TFAM轴调控线粒体自噬(mitophagy)和铁代谢的新通路。研究发现抑制POLR1A可增加线粒体Fe2+释放，增强GPX4抑制剂(如RSL3)诱导的铁死亡敏感性，为克服癌症治疗抵抗提供了新型联合治疗策略。

　　

在癌症治疗领域，铁死亡(ferroptosis)作为一种新型程序性细胞死亡方式备受关注，但肿瘤细胞如何逃避铁死亡的分子机制尚不完全清楚。胸膜间皮瘤(pleural mesothelioma, PM)作为一种高度侵袭性恶性肿瘤，缺乏有效靶向治疗方案，患者中位生存期仅15个月左右。这种癌症罕见常见致癌突变，但对铁死亡诱导剂表现出显著抵抗性，这促使科学家们深入探索其背后的分子机制。

瑞士伯尔尼大学(University of Bern)的研究团队通过系统研究发现，RNA聚合酶I(PolI)催化亚基POLR1A在PM中具有关键作用。研究人员采用CRISPR/Cas9筛选、转录组分析、单细胞RNA测序等技术，结合体内外功能实验，揭示了一个全新的POLR1A-ATF4-TFAM信号轴。该通路通过调控线粒体自噬和铁代谢来抑制铁死亡，为开发新型联合治疗策略提供了理论依据。这项重要研究成果发表在《Redox Biology》杂志上。

研究采用了多项关键技术方法：通过DepMap数据库分析PM细胞的基因依赖性；利用mtKeima报告系统定量检测线粒体自噬；采用RhoNox-1荧光探针检测细胞内Fe²⁺水平；通过Seahorse分析仪测量细胞耗氧率；建立PDX小鼠模型评估CX-5461与GPX4抑制剂的联合治疗效果。研究还分析了来自TCGA和欧洲基因组数据库的临床样本数据，以及3例PM患者的单细胞转录组数据。

POLR1A是PM的关键遗传依赖性因子
研究发现POLR1A在PM细胞中具有最高的平均依赖性评分，其mRNA表达与患者不良预后显著相关。通过双荧光素酶报告基因实验证实POLR1A对rDNA启动子活性的调控作用，确立了POLR1A作为PM治疗靶点的重要性。

POLR1A通过ATF4调控TFAM表达
转录组分析和共依赖性图谱揭示POLR1A与TFAM之间存在功能联系。实验证实POLR1A通过转录因子ATF4调控TFAM的表达，单细胞RNA测序显示高RiBi(核糖体生物合成)和高ATF4活性的PM细胞同时表现出TFAM高表达。

POLR1A/TFAM轴调控线粒体自噬
POLR1A或TFAM敲低导致线粒体膜电位下降、氧耗减少，并显著增加线粒体自噬。TFAM过表达可逆转这些效应，证实该轴在维持线粒体稳态中的关键作用。

POLR1A/TFAM轴调控铁代谢
研究发现POLR1A或TFAM缺陷导致细胞内和线粒体内Fe²⁺水平升高，这种效应依赖于线粒体自噬关键蛋白PARK2。这表明该通路通过限制线粒体Fe²⁺释放来维持铁稳态。

POLR1A/TFAM轴促进铁死亡抵抗
实验证实POLR1A或TFAM缺陷使PM细胞对GPX4抑制剂RSL3更敏感，表现为细胞活力下降、克隆形成能力减弱和脂质过氧化增加。铁死亡抑制剂Fer-1或铁螯合剂DFO可逆转这些效应。

PolI抑制与GPX4阻断的协同效应
四种PolI抑制剂(包括临床阶段药物CX-5461)均与RSL3或ML162表现出协同效应。在PDX模型中，CX-5461联合GPX4敲低显著抑制肿瘤生长，且这种效应可被铁死亡抑制剂Liproxstatin-1逆转。

这项研究首次揭示了POLR1A-TFAM轴通过调控线粒体自噬和铁代谢来抑制铁死亡的分子机制，为理解癌症细胞抵抗铁死亡的机制提供了新视角。研究发现具有重要的临床转化价值：临床阶段药物CX-5461与GPX4抑制剂的联合使用，可作为一种有前景的治疗策略，不仅适用于PM，还可能扩展到其他铁死亡抵抗的癌症类型。该研究为开发基于铁死亡的新型抗癌疗法提供了理论依据和实验支持，具有广阔的临床应用前景。