《Advanced Science》：GOT1 Inhibition Induces Extracellular Matrix Remodeling in Pancreatic Cancer
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本研究通过构建组织工程化胰腺癌肿瘤微环境（TME）模型，揭示了GOT1（谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1）抑制在调控细胞外基质（ECM）重塑和代谢重编程中的关键作用。研究发现基质细胞通过上调谷氨酰胺代谢、氧化磷酸化（OXPHOS）和中心碳代谢重塑ECM，而GOT1抑制剂治疗可改变基质相关蛋白表达并影响细胞因子分泌。该平台为靶向代谢疗法提供了更贴近人体TME的评估体系。
胰腺导管腺癌（PDAC）细胞在僵硬且血管化程度低的肿瘤微环境（TME）中依赖谷氨酰胺维持生存。抑制谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1（GOT1）是靶向谷氨酰胺代谢、破坏癌细胞功能的策略。然而，TME的细胞和细胞外成分如何响应GOT1抑制仍不明确。
基质细胞塑造细胞外基质和代谢过程
研究团队构建了包含人PDAC细胞、患者来源的癌症相关成纤维细胞（CAF）和外周血单核细胞（PBMC）的明胶甲基丙烯酰胺-透明质酸甲基丙烯酰胺（GelMA-HAMA）水凝胶三维培养模型。该模型在局部刚度（3.42±0.05 kPa）和整体刚度（16.7±0.67 kPa）上模拟了人PDAC组织的生物力学特性。蛋白质组学分析显示，与单细胞三维培养相比，多细胞三维培养中72种蛋白表达上调（如PTGS2、NNMT、TGM2），29种蛋白下调（如SLC25A22）。基因本体（GO）富集分析表明基质细胞上调了与ECM相关的细胞成分和分子功能。基质组分析揭示胶原（如COL1A1、COL6A1）、糖蛋白（如IGFBP7）和调节因子（如LOX、TIMP3）表达增加。
基质细胞重连胰腺TME中的谷氨酰胺代谢
代谢通路分析显示，多细胞三维培养中与丙氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺代谢相关的蛋白表达增加6%。PCR微阵列证实多细胞培养中谷氨酰胺代谢相关基因（如GLS、CPS1、ASS1）表达差异。非靶向代谢组学显示，基质细胞上调了中心碳代谢、mTOR信号通路和磷酸戊糖途径。代谢物定量表明，多细胞培养中谷氨酰胺、谷氨酸、苹果酸、柠檬酸等中心碳代谢相关代谢物水平更高。
调节谷氨酰胺代谢重塑细胞外基质和分泌组
GOT1抑制在多细胞PANC-1三维培养中的半数抑制浓度（IC50）为25±2.5 μM。活/死染色显示GOT1抑制诱导细胞死亡。代谢组学分析表明，GOT1抑制降低了单细胞培养中谷胱甘肽、NADH和NADPH水平，但多细胞培养能维持更高水平的代谢物。在葡萄糖缺失条件下，GOT1抑制使多细胞培养存活率降至21.77±1.91%。蛋白质组学分析显示，GOT1抑制上调了胶原（如COL1A1、COL3A1）、ECM糖蛋白（如FN1、SPARC）和调节因子（如LOX、TIMP3）。细胞因子检测发现GOT1抑制后IL-6和CCL2水平升高，CCL5和CXCL1降低。
GOT1抑制未增强细胞毒性药物的效果
GOT1抑制与吉西他滨和纳米紫杉醇（Gem/PTX）联合使用时，多细胞三维培养的存活率降至15.07±1.61%。蛋白质组和GO富集分析显示联合治疗上调了DNA复制、核苷酸切除修复等相关蛋白，但未显著改变ECM相关程序。基质组蛋白分析表明联合治疗导致COL3A1、COL1A1、FN1等表达增加。代谢物定量显示联合治疗降低了所有谷氨酰胺和OXPHOS相关代谢物水平。
患者来源的PDAC细胞对GOT1抑制的不同反应
四种患者来源的PDAC细胞（TKCC-06、-19-LO、-22-LO、-25-LO）在多细胞三维培养中形成类器官样结构。GOT1抑制显著降低了TKCC-22-LO单细胞培养的存活率（25.57±9.84%），但对多细胞培养无影响。PCR微阵列分析显示，GOT1抑制下调了多细胞TKCC-22-LO培养中谷氨酰胺代谢相关基因（如ALDH4A1、GLS、GOT2），同时上调了LDHA和MAOB，表明糖酵解等补偿性生物能量通路被激活。
该研究通过肿瘤组织工程平台证明，靶向谷氨酰胺代谢的GOT1抑制可重塑胰腺TME。基质细胞在塑造ECM的同时增强关键代谢程序，而GOT1抑制在组织样条件下改变ECM组成并降低细胞活力。研究强调了定义明确的三维癌症模型在推进代谢抑制剂筛选开发中的重要性。
