SLC6A8介导的肌酸摄取通过抑制ERK2-FSP1信号通路诱导结直肠癌铁死亡：代谢重编程与免疫治疗新策略

本研究针对结直肠癌（CRC）中代谢重编程与铁死亡抵抗的机制展开，揭示了肌酸（creatine）通过SLC6A8转运体抑制ERK2-FSP1信号轴的关键作用。研究人员发现肌酸直接结合ERK2并阻断其激活，导致FSP1（ferroptosis suppressor protein 1）降解，从而增强肿瘤细胞对铁死亡的敏感性。动物实验表明，肌酸补充可协同PD-1抑制剂显著抑制肿瘤生长并增强CD8+ T细胞浸润。该研究为代谢干预联合免疫治疗提供了新靶点。

　　

在肿瘤微环境中，代谢重编程是癌细胞逃逸免疫监视和抵抗细胞死亡的重要策略。结直肠癌（CRC）作为全球高发恶性肿瘤，其治疗面临两大瓶颈：一是传统疗法易引发耐药性，二是免疫检查点抑制剂（如PD-1抗体）响应率不足30%。近年研究发现，铁死亡（ferroptosis）——一种由脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡方式，与肿瘤免疫逃逸密切相关。然而，癌细胞如何通过代谢调控抵抗铁死亡？是否存在内源性代谢物可逆转这一过程？这些问题成为领域内亟待破解的科学谜题。

武汉大学周晓军、王根新等团队在《Cell Reports》发表的研究给出了突破性答案。他们通过非靶向代谢组学筛选发现，肌酸（creatine）——这个常见于运动补剂中的小分子，竟是调控铁死亡的"代谢开关"。研究人员首先在HT-1080纤维肉瘤细胞中证实，GPX4抑制剂RSL3处理会导致肌酸水平显著下降。后续实验显示，外源补充肌酸能显著增强CRC细胞对RSL3诱导铁死亡的敏感性，且该效应可被铁死亡抑制剂Fer-1逆转，而非凋亡或坏死抑制剂。有趣的是，肌酸并不直接作为自由基捕获抗氧化剂，而是通过独特机制发挥作用。

为阐明机制，研究者采用多组学联用策略：RNA-seq揭示肌酸显著抑制ERK1/2和Ras信号通路；免疫共沉淀结合GST pull-down证实肌酸直接结合ERK2的Asp321/Glu81/Tyr128位点，阻碍MEK1介导的ERK2激活；磷酸化蛋白质组学锁定FSP1 Thr109为ERK2关键磷酸化位点。进一步研究发现，肌酸通过SLC6A8转运体进入细胞后，抑制的ERK2无法磷酸化FSP1，导致后者通过泛素-蛋白酶体途径降解，从而解除FSP1-CoQ10（辅酶Q10）轴对铁死亡的抑制作用。

研究的关键技术方法包括：非靶向代谢组学筛选差异代谢物；CRISPR-Cas9构建基因敲除细胞系；免疫共沉淀（Co-IP）和磷酸化位点突变验证蛋白互作；流式细胞术检测脂质过氧化（BODIPY^TM 581/591 C11）和细胞死亡（SYTOX Green）；单细胞RNA-seq分析肿瘤微环境；MC38同源移植瘤模型评估免疫治疗效果。临床样本来自武汉大学中南医院20例CRC患者的配对癌与癌旁组织。

研究结果精要

Creatine is a potent inducer of ferroptosis

通过代谢组学发现RSL3处理显著降低肌酸水平。体外实验证实肌酸使DLD-1细胞对RSL3的IC₅₀降低5倍，且该效应严格依赖FSP1而非GPX4或DHODH通路。

Creatine binds to and directly impairs ERK2 activation

生物素-肌酸亲和纯化联合质谱鉴定ERK2为直接作用靶点。CETSA（细胞热转移实验）显示肌酸处理使ERK2热稳定性提高3.5°C，分子对接揭示结合能-7.8 kcal/mol。

ERK2 directly binds to, phosphorylates, and stabilizes FSP1

发现FSP1的D位点（³⁵²RLTKSRDLFVS³⁶²）与ERK2的CD结构域结合。Thr109磷酸化使FSP1半衰期从4.5小时延长至12小时， ubiquitination水平降低62%。

Distorting SLC6A8 inhibits ferroptosis in CRC

TCGA数据显示CRC肿瘤组织SLC6A8 mRNA表达较正常组织低4.3倍（p=1.2×10^-15）。shRNA敲低SLC6A8使细胞内肌酸浓度下降78%，完全阻断肌酸的促铁死亡效应。

Creatine supplementation sensitizes cancer cells to ICB therapy

在MC38模型中，肌酸灌胃使肿瘤体积缩小64%（p<0.001），CD8⁺ T细胞浸润增加2.3倍。联合抗PD-1治疗使小鼠生存期从35天延长至60天（p=0.002）。

结论与展望

该研究首次揭示肌酸-ERK2-FSP1轴在CRC铁死亡调控中的核心作用，提出"SLC6A8低表达→肌酸缺乏→ERK2过度激活→FSP1稳定→铁死亡抵抗"的分子通路。临床意义体现在三方面：① 诊断上，SLC6A8表达与CRC分期负相关（p<0.01），可作为预后标志物；② 治疗上，肌酸作为FDA已批准的安全化合物，其与免疫治疗的协同效应为临床转化提供捷径；③ 机制上，发现ERK2兼具激酶活性和"肌酸传感器"功能，拓展了对MAPK信号通路的认知。

值得关注的是，研究也存在局限性：仅使用RSL3这类GPX4抑制剂验证表型，未涵盖其他铁死亡诱导方式；动物模型未采用PDX或基因工程鼠。未来研究可探索肌酸在CRC肝转移中的效应，以及FSP1 Thr109磷酸化抗体在临床病理检测中的应用价值。这项工作为代谢干预联合免疫治疗提供了理论依据，相关发现已申请专利（专利号未公开），团队正推进临床试验申报。