基质硬度通过ITGB1-PI3K/AKT-G6PD轴调控肝细胞癌对索拉非尼耐药的机制研究

本研究针对肝细胞癌(HCC)患者对一线药物索拉非尼(sorafenib)的耐药难题，揭示了细胞外基质(ECM)硬度通过ITGB1-PI3K/AKT通路上调G6PD表达的关键机制。青岛大学附属医院团队通过临床样本分析、体外硬度模型和体内LOX抑制实验，证实降低ECM硬度可显著增强索拉非尼敏感性，为逆转HCC耐药提供了新的治疗靶点。

　　

肝细胞癌(HCC)作为全球癌症相关死亡的第二大原因，其治疗面临严峻挑战。虽然索拉非尼(sorafenib)作为晚期HCC的一线治疗药物能延长患者生存期，但临床数据显示约65%患者存在原发性耐药，且响应者多在6个月内出现获得性耐药。这种耐药性成为制约HCC治疗效果的关键瓶颈。值得注意的是，90%以上的HCC病例伴随肝纤维化和肝硬化，提示纤维化的肿瘤微环境可能参与耐药形成。然而，微环境中细胞外基质(ECM)的生物力学特性——特别是硬度(stiffness)如何影响药物敏感性，此前尚未阐明。

青岛大学附属医院的研究团队在《Cell Death and Disease》发表的重要研究，首次系统揭示了ECM硬度通过ITGB1-PI3K/AKT-G6PD信号轴驱动索拉非尼耐药的全新机制。这项研究不仅为理解HCC耐药提供了生物力学视角，更为临床逆转耐药提供了可干预的分子靶点。

研究人员采用多组学整合分析结合实验验证的策略：通过TCGA数据库的转录组分析建立ECM硬度评分系统；利用原子力显微镜测量30例HCC患者的肿瘤组织硬度；构建不同硬度(0.5/12 kPa)的体外培养体系；开发特异性LOX中和抗体建立体内硬度干预模型；结合shRNA基因沉默、皮下/原位移植瘤等实验验证关键靶点。临床样本来自青岛大学附属医院的80例HCC患者队列，通过组织芯片进行免疫组化验证。

研究结果部分：
"ECM stiffness is related to chemotherapy resistance in HCC"：TCGA数据分析显示高ECM硬度组患者总生存期显著缩短(HR=0.69)，且与TNM分期正相关。药物敏感性分析揭示ECM硬度与索拉非尼(R=0.43)等多种药物耐药显著相关。

"ECM stiffness promotes resistance to sorafenib in vivo and in vitro"：耐药患者肿瘤组织硬度显著高于敏感组(增加2.3倍)。12 kPa硬度培养使HCC细胞IC₅₀值提高3.1倍，而LOX抗体联合索拉非尼使小鼠肿瘤体积减少58%。

"ECM stiffness increases G6PD expression"：通过GEO数据库交叉分析鉴定出244个ECM硬度-耐药相关基因，KEGG富集显示PI3K-AKT通路显著激活。12 kPa基质使G6PD mRNA表达上调4.2倍，临床样本中G6PD表达与硬度评分呈强正相关(r=0.81)。

"G6PD plays an oncogenic role in HCC"：shG6PD使HCC细胞增殖抑制率达67%，小鼠移植瘤体积减少54%；反之oeG6PD使克隆形成能力增强2.8倍。

"ECM stiffness increases sorafenib resistance in HCC via ITGB1-G6PD regulation"：siITGB1可逆转硬度诱导的耐药性，使索拉非尼敏感性恢复82%。体内实验显示shITGB1联合治疗使肿瘤重量减轻61%，并显著降低G6PD表达。

"ITGB1 modulates G6PD expression through the PI3K/AKT pathway"：LY294002(PI3K抑制剂)可阻断ITGB1过表达诱导的G6PD上调，而PI3K激动剂740Y-P的促耐药效应可被shG6PD部分逆转。

"Clinical relevance of the ECM stiffness-ITGB1-PI3K/AKT-G6PD axis"：80例HCC组织芯片显示耐药组胶原I、ITGB1、p-AKT(Ser⁴⁷³)和G6PD表达均显著高于敏感组(P<0.001)。

这项研究创新性地建立了"ECM硬度-ITGB1-PI3K/AKT-G6PD"的级联调控网络，阐明了生物力学信号通过代谢重编程介导耐药的分子机制。临床意义在于：首先，ECM硬度可作为预测索拉非尼疗效的生物标志物；其次，LOX抑制剂或ITGB1靶向药物可能成为克服耐药的新策略；最后，靶向G6PD的代谢干预为HCC治疗提供了新思路。该研究将力学微环境与肿瘤代谢联系起来，为理解HCC耐药提供了全新视角，相关发现已申请中国博士后科学基金(2022M71316)和齐鲁卫生领军人才项目支持。