超声-微泡暴露对急性髓系白血病细胞蛋白质组的调控作用及其治疗潜力

本研究针对急性髓系白血病（AML）治疗中靶向性不足的问题，通过超声联合微泡（USMB）技术系统探究了其对AML细胞（OCI-AML-5）蛋白质组的影响。研究发现USMB在诱导细胞膜通透性提升（~37%）的同时，显著改变了78种差异表达蛋白（DEPs），其中HMOX1表达上调4-5倍，并通过Western blot验证了关键蛋白（HMOX1/BACH1/ANXA1）的调控作用。该研究为优化肿瘤靶向治疗提供了新思路，发表于《Scientific Reports》。

急性髓系白血病（AML）的治疗长期面临化疗耐药和靶向性不足的挑战。传统疗法对肿瘤微环境的调控有限，而机械应力介导的细胞响应机制尚未充分探索。在这一背景下，多伦多都会大学（Toronto Metropolitan University）联合圣迈克尔医院（St. Michael's Hospital）的研究团队创新性地将超声-微泡（USMB）技术应用于AML细胞蛋白质组学研究，揭示了机械应力对肿瘤细胞分子网络的精准调控机制。

研究采用流式细胞术、质谱分析和免疫印迹三大关键技术：通过1 MHz超声联合Definity微泡（1.7% v/v）处理悬浮AML细胞，检测膜通透性（FITC-Dextran/PI双标记）；基于TMT标记的LC-MS/MS定量6825种蛋白质；Western blot验证关键靶点表达。样本队列为体外培养的OCI-AML-5细胞系，设置不同声压（350-750 kPa）和时程（1-24 h）的实验组。

Sonoporation

超声单独作用（950 kPa）未显著影响细胞活性和膜通透性，而USMB使膜通透性提升至37%（p<0.0001），且活细胞率保持99%。声压≥450 kPa时效应显著，证实微泡空化是主要作用机制。

Cell proteome

质谱分析发现78个DEPs（占检测蛋白1.14%），其中HMOX1上调最显著（FC_MS~4-5）。时间效应比声压更显著：24 h组DEPs数量（69个）远超6 h组（12个），但8种蛋白（如S100-A10/A11、ANXA1）在所有USMB条件下均差异表达。

DEP14与验证实验

重点分析的14个DEPs中，HMOX1在450 kPa/6 h时FC_WB达10倍，与转录抑制因子BACH1（FC_MS~0.8）呈负相关。ANXA1（钙结合蛋白）表达持续升高，750 kPa组FC_WB达3.1倍（p<0.01）。质谱与免疫印迹数据高度吻合（R²>0.9）。

Gene Ontology分析

DAVID生物信息学显示DEPs主要富集于质膜（GO:0005886）和外泌体（GO:0070062），与USMB的机械应力作用位点一致。24 h后血浆膜相关蛋白调控更显著，提示时程依赖性膜修复响应。

该研究首次阐明USMB可通过机械应力特异性调控AML细胞蛋白质组，其中HMOX1/ANXA1等靶点的时空动态变化为肿瘤治疗提供了新策略：① 证实USMB能同步实现药物递送（sonoporation）和蛋白质组重编程；② 发现声压450 kPa/6 h为最佳干预窗口；③ 提出氧化应激（HMOX1）和钙信号（ANXA1）是潜在增效靶点。Joelle Stilwell等学者的工作为超声辅助的精准肿瘤治疗奠定了分子基础，未来可探索DEPs与化疗/免疫治疗的协同机制。