靶向NPC1诱导细胞焦亡：癌症胆固醇代谢 reprogramming 的新治疗策略

为解决癌细胞“胆固醇成瘾”但抵抗焦亡的难题，研究人员开展NPC1（Niemann-Pick C1）在胆固醇代谢重编程与焦亡抵抗中作用机制的研究，发现NPC1通过促进LDL摄取维持胆固醇稳态和GGPP合成以抵抗caspase-1/GSDMD介导的焦亡，其抑制剂U18666A可诱导焦亡并显著抑制多种癌症生长，为靶向胆固醇代谢的癌症治疗提供了新策略。

　　

癌症细胞因其快速增殖的特性，表现出独特的代谢重编程特征，其中胆固醇代谢异常活跃尤为引人注目。癌细胞不仅自身大量合成胆固醇，更表现出对低密度脂蛋白（LDL）来源胆固醇的“成瘾性”吸收。然而，这种胆固醇代谢重编程如何帮助癌细胞抵抗程序性死亡，尤其是近年来备受关注的炎性细胞死亡方式——焦亡（pyroptosis），仍是一个未解之谜。与此同时，诱导肿瘤细胞发生焦亡已成为一种有潜力的抗癌策略，但癌细胞如何逃避焦亡应激也亟待阐明。

发表在《Biomarker Research》的这项研究，从临床数据挖掘入手，发现Niemann-Pick C1（NPC1）——一个负责胆固醇细胞内运输的关键基因，在多种癌症中显著高表达且与患者不良预后密切相关。通过一系列体外和体内实验，研究人员证实NPC1通过促进LDL-胆固醇摄取，维持细胞内胆固醇稳态，并优先支持甲羟戊酸（MVA）途径下游的geranylgeranyl pyrophosphate（GGPP）合成，从而抑制caspase-1/gasdermin D（GSDMD）介导的焦亡发生。更重要的是，研究者证明NPC1抑制剂U18666A能够有效诱导肿瘤细胞焦亡，并显著抑制多种血液肿瘤和实体瘤的生长，为靶向胆固醇代谢的癌症治疗提供了新思路。

为开展本研究，作者运用了多种关键技术方法：通过生物信息学分析癌症患者数据集（如GEO、TCGA）评估NPC1表达与预后的关系；利用shRNA和CRISPR/Cas9技术进行基因敲降和敲除；采用人源肿瘤异种移植（PDX）模型（包括多发性骨髓瘤、肝癌、卵巢癌等）进行体内药效评价；通过流式细胞术、Western blot、免疫荧光等技术分析细胞死亡方式及分子机制；使用液相色谱-质谱联用（LC-MS）检测甲羟戊酸和角鲨烯等代谢物水平；并通过患者样本（如多发性骨髓瘤骨髓抽吸物）和细胞系（如ARP-1、HepG2、SKOV3）进行体外验证。

NPC1表达在多种癌症中上调并与不良预后相关

通过分析多个临床数据集，研究人员发现NPC1 mRNA和蛋白在多发性骨髓瘤（MM）、肝细胞癌（HCC）和肾细胞癌（KRCC）等肿瘤组织中显著高表达，且与患者总体生存期缩短显著相关。免疫组化和流式细胞术进一步证实NPC1在肿瘤细胞中特异性高表达，提示其可能作为癌症治疗的潜在靶点。

NPC1缺陷抑制体外和体内癌症生长

在体外实验中，敲低或敲除NPC1显著抑制了多发性骨髓瘤（ARP-1、RPMI-8226）、肝癌（HepG2）、卵巢癌（SKOV3）、结直肠癌（HCT116）和乳腺癌（MDA-MB-231）细胞的增殖和克隆形成能力。在体内实验中，NPC1缺失显著降低了异种移植小鼠模型中的肿瘤负荷，并延长了小鼠的生存期，证实了NPC1在肿瘤生长中的关键作用。

NPC1通过抑制焦亡保护癌细胞

研究人员发现，NPC1缺失的癌细胞在焦亡诱导剂nigericin处理下更易发生细胞肿胀、膜孔形成等典型焦亡形态变化，并伴随caspase-1活化和GSDMD裂解增强。进一步机制研究表明，NPC1缺失导致HMGB1、IL-18和IL-1β等炎性因子释放增加，而caspase-1抑制剂Ac-YVAD-cmk或caspase-1基因敲除可逆转这种焦亡敏感性，证实了NPC1通过抑制caspase-1/GSDMD通路保护癌细胞免受焦亡。

癌细胞依赖NPC1增强LDL摄取以抵抗焦亡

通过LDL摄取实验，研究人员发现癌细胞在焦亡应激下通过上调NPC1表达增强LDL内吞，而NPC1缺失则抑制这一过程。在脂质匮乏培养基（LFM）中，癌细胞更易发生焦亡，而添加LDL则可逆转该效应。有趣的是，回补野生型NPC1而非功能缺失突变体（P691S）可恢复癌细胞对焦亡的抵抗，表明NPC1的胆固醇转运功能对其抗焦亡作用至关重要。

NPC1缺陷介导的焦亡依赖于甲羟戊酸途径代谢物

研究人员发现，NPC1缺失导致甲羟戊酸和角鲨烯水平下降，而未异戊二烯化的RhoA水平上升，提示GGPP合成受阻。回补MVA或GGPP可恢复RhoA异戊二烯化，并逆转NPC1缺失引起的焦亡增强效应，表明NPC1通过维持GGPP合成抑制焦亡。此外，胆固醇合成抑制剂（如simvastatin）上调NPC1表达和LDL摄取，揭示癌细胞在胆固醇代谢中存在摄取与合成的补偿平衡。

NPC1抑制剂U18666A具有抗肿瘤治疗潜力

体外实验表明，NPC1抑制剂U18666A处理可诱导癌细胞焦亡，抑制增殖和克隆形成。在多种人源肿瘤异种移植模型（MM、HCC、卵巢癌）和自发MM模型（Vk*MYC）中，U18666A单药治疗显著降低肿瘤负荷、延长生存期，并增加焦亡相关标志物（cleaved caspase-1、HMGB1、IL-18、IL-1β）水平。重要的是，U18666A与常规化疗药物（如carfilzomib、carboplatin）联用表现出协同抗肿瘤效应。

本研究系统揭示了NPC1在癌症胆固醇代谢重编程中的核心作用：通过促进LDL胆固醇摄取，维持细胞内胆固醇稳态，并优先支持GGPP合成以抑制焦亡，从而促进肿瘤生存和进展。研究者进一步证实NPC1抑制剂U18666A可有效诱导肿瘤细胞焦亡，并显著抑制多种肿瘤生长，且与化疗药物联用具有协同效果。这些发现不仅深化了对癌症胆固醇代谢异常的认识，也为靶向NPC1诱导焦亡的癌症治疗策略提供了坚实的理论依据和实验支持。该研究启示未来可进一步探索NPC1在肿瘤免疫微环境调节中的作用，以及U18666A类似物在临床转化中的应用前景。