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尤文肉瘤是一种侵袭性的儿童和青少年骨癌。幸存者面临强化化疗带来的长期并发症，而转移性患者的预后仍然顽固地差。亟需改进治疗方法。新出现的证据表明，尤文肉瘤对铁稳态的扰动特别敏感。由于铁参与许多关键过程，因此存在多种破坏铁代谢的机制。多项利用尤文肉瘤中铁稳态改变的
尤文肉瘤是一种侵袭性的儿童和青少年骨癌。幸存者面临强化化疗带来的长期并发症，而转移性患者的预后仍然顽固地差。亟需改进治疗方法。新出现的证据表明，尤文肉瘤对铁稳态的扰动特别敏感。由于铁参与许多关键过程，因此存在多种破坏铁代谢的机制。多项利用尤文肉瘤中铁稳态改变的临床前研究报告了令人鼓舞的结果。本综述总结了尤文肉瘤中铁代谢的独特特征和靶向方法，以及这些治疗策略的转化潜力。
引言
尤文肉瘤是一种侵袭性的骨与软组织癌症，主要影响青少年和年轻成人。虽然在普通人群中罕见，但它是第二常见的原发性骨恶性肿瘤，约占所有儿科癌症诊断的2%。诊断时最重要的预后指标是是否存在转移性疾病，最常扩散至肺、骨和骨髓。局限性疾病的五年无事件生存率超过70%，但转移性疾病预后极差，五年无事件生存率低于30%且复发率高。局限性和转移性疾病的初始治疗相同——新辅助全身化疗联合手术和/或放疗进行局部控制。对于预后不良的转移性和复发性患者，需要更有效的疗法来提高生存率。对于存活的患者，包括不孕症、心功能不全和继发性恶性肿瘤在内的显著毒性反应的发生率，也促使开发低毒性的疗法。尽管付出了最大努力，尤文肉瘤治疗的进展仍然有限，这主要归因于其独特的生物学特性。
尤文肉瘤是一种分子定义的疾病，其特征是涉及FET和ETS基因家族的染色体易位。在85-90%的病例中，涉及的11号和22号染色体之间的易位形成了功能性癌基因EWSR1::FLI1。EWSR1::FLI1融合蛋白作为一种转录因子，促进和抑制数百个靶基因的表达。在机制上，EWSR1::FLI1结合ETS高亲和力和重复的GGAA微卫星基序，从而创建新的启动子和增强子区域，下游共同促进尤文肉瘤细胞的存活和增殖。鉴于其单一致病驱动因子，人们已做出共同努力来治疗性靶向EWSR1::FLI1融合蛋白。然而，EWSR1::FLI1的结构并不适合作为药理学靶点。其N端由一个无序的转录激活结构域组成，动态结构难以被单一特异性小分子抑制剂靶向。其C端包含DNA结合结构域，缺乏许多小分子抑制剂所依赖的那种结构性结合口袋。因此，努力已转向靶向其他机制，包括纳米颗粒包裹的寡核苷酸和靶向剪接机器以减少EWSR1::FLI1 mRNA水平，以及靶向下游效应分子和信号通路。一种值得在尤文肉瘤中进一步研究的方法是研究和靶向代谢过程，而近期一个充满前景的研究领域是靶向铁代谢。
铁代谢高度保守、复杂，并与组织和器官（包括癌症）的许多关键过程相交织。已经阐明了许多机制，证明铁在驱动包括尤文肉瘤在内的多种恶性肿瘤的生长和增殖中发挥着各种重要作用。为了改进尤文肉瘤的治疗策略，研究人员开始开发和评估利用尤文肉瘤对铁稳态改变敏感性的治疗方法，最终产生了多种在治疗尤文肉瘤中显示出临床前疗效的候选疗法。在本综述中，我们强调铁代谢与相关尤文肉瘤生物学之间的关系，分享围绕铁稳态改变的临床前治疗策略，并强调继续表征尤文肉瘤中铁平衡以指导未来转化和临床研究的价值。
生理性铁代谢
铁是关键的生物过程（包括血红素合成、DNA代谢、线粒体功能和氧化还原稳态）必需的金属。铁不足可导致贫血，而铁过量则会产生毒性，因此细胞、组织和器官系统必须有效调节不同形式、区室和途径的铁代谢。虽然亚铁离子是其活性离子形式，但细胞外铁同时存在于亚铁和高铁状态。亚铁通常通过二价金属转运蛋白1进入细胞。高铁在细胞外空间结合转铁蛋白，通过转铁蛋白受体内吞进入内涵体。沿着内涵体和质膜，STEAP3蛋白将高铁还原为其亚铁形式。细胞内亚铁形成一个不稳定铁池，有几种可能的去向。铁可以通过铁转运蛋白输出到细胞外，受胞外蛋白铁调素的调控。铁参与多个过程，包括血红素合成和铁硫簇生物发生，后者支持电子传递链的功能、活跃的基因组维持和DNA代谢、铁依赖性赖氨酸和DNA去甲基化酶以及抗氧化活性。在过量或稳态被破坏的情况下，剩余的不稳定铁可通过芬顿反应产生活性氧。芬顿反应的后果包括凋亡和铁死亡（ferroptosis），这是一种由脂质过氧化介导的铁依赖性细胞死亡。因此，对癌细胞来说，铁是一种宝贵的营养素，用于支持生长和增殖的基本过程，但维持适当的铁水平是一种平衡行为。癌细胞需要支持高水平的铁依赖性代谢活动，并且必须优先储存铁以限制过量的细胞内亚铁积累，后者可能通过芬顿反应产生ROS，从而导致细胞死亡。
EWSR1::FLI1活性改变尤文肉瘤中的铁代谢和ROS水平
在尤文肉瘤中，多个关键的EWSR1::FLI1上调靶点改变了铁代谢及相关过程。这些过程破坏了正常的铁稳态，并已被证明使尤文肉瘤细胞对铁代谢的额外变化或ROS的积累特别敏感。STEAP1是EWSR1::FLI1的直接靶点，因此在尤文肉瘤病变中持续高表达。与其他STEAP家族蛋白相比，STEAP1具有独特的结构和功能。它缺乏固有的金属还原酶活性，但通过与转铁蛋白、转铁蛋白受体和专门负责铁摄取的内涵体的部分共定位而与铁代谢相关联。研究表明，STEAP1表达通过激活STAT1和产生细胞内ROS来促进富含ROS的环境。虽然使尤文肉瘤细胞对ROS诱导剂敏感，但患者肿瘤中高STEAP1免疫反应性与细胞生长增加和促侵袭基因表达相关。这与敲低STEAP1后观察到的致瘤性、增殖和转移减少相一致，支持STEAP1在尤文肉瘤生物学中发挥关键作用。然而，高STEAP1表达似乎是一把双刃剑，促进细胞生长和侵袭性，同时造成对ROS进一步增加的脆弱性，从而赋予对化疗和放疗的高度敏感性。临床上，高STEAP1表达的患者比低STEAP1表达的患者预后更好。STEAP2蛋白在尤文肉瘤中的研究较少。STEAP2是EWSR1::FLI1的直接靶点，在尤文肉瘤肿瘤中高表达，并已成为一个感兴趣的蛋白质。STEAP2在结构上与STEAP1不同，具有明确的金属还原酶活性，在铁和铜摄取中作用更清晰。IL1RAP是EWSR1::FLI1另一个上调的靶点，最近被发现参与抵抗铁死亡（ferroptosis）并增加尤文肉瘤中用于抗氧化缓冲和ISC生物发生的细胞内半胱氨酸供应。IL1RAP在尤文肉瘤肿瘤中高表达，并通过xCT转运蛋白增加胱氨酸内流。在胱氨酸耗竭的情况下，IL1RAP还通过转硫途径促进胱氨酸的从头合成，这在尤文肉瘤中是一个相关的替代半胱氨酸来源。细胞内半胱氨酸用于多种保护尤文肉瘤免受细胞应激的功能，包括合成抗氧化剂谷胱甘肽以对抗ROS。通过其抗氧化缓冲作用，谷胱甘肽已成为尤文肉瘤中介导化疗敏感性的关键抗氧化剂。IL1RAP介导的半胱氨酸平衡的下游后果包括保护细胞免于失巢凋亡（anoikis）和抑制铁死亡（ferroptosis）。尤文肉瘤通过多种机制减轻铁死亡（ferroptosis），包括IL1RAP上调、谷胱甘肽过氧化物酶4活性以及通过EWSR1::FLI1介导的EGR2上调激活甲羟戊酸途径。GPX4被注意到是尤文肉瘤中的一个基因依赖性，这意味着GPX4功能受损对尤文肉瘤的危害大于对其他癌细胞系。限制尤文肉瘤细胞铁死亡的另一个机制是EWSR1::FLI1直接上调EGR2。EGR2转录增加导致甲羟戊酸途径激活增加，该途径产生多种产物，包括已知的铁死亡抑制剂的辅酶Q10。铁代谢的另一个分支——铁硫簇（ISC）的产生和使用ISC作为辅因子的蛋白质的活性，在尤文肉瘤中具有新兴的生物学重要性。ISC的合成依赖于铁和硫，后者通常来自细胞内半胱氨酸。在人类中，ISC支持细胞呼吸、DNA复制和修复、细胞周期和tRNA修饰所需的蛋白质。ISC的生物合成和运输由许多ISC蛋白促进。靶向ISC是一个较新且研究不足的尤文肉瘤治疗领域。药物SP2509在体外对尤文肉瘤细胞表现出效力，但许多ISC蛋白是普遍必需的蛋白质，这引发了对其广泛破坏可能导致不可接受的靶向毒性（on-target off-tumor toxicities）的担忧。一个可能的ISC靶点是胞质ISC蛋白谷氧还蛋白3（GLRX3），它最近被确定为尤文肉瘤中的一个特异性依赖性。治疗性地抑制GLRX3可能有效治疗尤文肉瘤，同时避免对其他组织的剂量限制性毒性。虽然过量的细胞内亚铁可通过芬顿反应导致ROS介导的细胞死亡，但尤文肉瘤也对铁螯合敏感。临床前研究证明了尤文肉瘤对铁螯合治疗的敏感性，显示随后铁依赖性核糖核苷酸还原酶M2亚基功能受损，这是DNA合成所必需的。鉴于铁的广泛重要性，一些经过充分研究的肿瘤信号通路与铁代谢相关联。活化的wnt-β连环蛋白信号传导促进细胞可塑性，支持包括尤文肉瘤在内的许多癌症的肿瘤侵袭和转移，并且受到铁的正向调节。缺氧诱导因子（HIF）生物学在允许癌细胞在恶劣的肿瘤微环境条件下存活方面起着关键作用，并且像β连环蛋白信号传导一样，部分受铁调节。
从实验室到临床：利用尤文肉瘤中铁代谢的转化努力
利用融合驱动的铁代谢改变已成为尤文肉瘤中有吸引力的治疗方法。迄今为止，临床前研究强调了利用STEAP1和IL1RAP在尤文肉瘤中的重要性的努力，评估了诱导铁死亡（ferroptosis），引发了ISC蛋白失稳，并将铁螯合作为尤文肉瘤的候选治疗方法引入。虽然临床前研究尚未发表，但尤文肉瘤对STEAP1的依赖性正在尤文肉瘤患者中进行治疗性利用。一种靶向STEAP1的双特异性T细胞衔接器（BITE）疗法已被开发出来，并在一项目前正在招募复发/难治性尤文肉瘤患者进行I期研究的临床试验中进行了研究。由于IL1RAP在尤文肉瘤中高表达并参与保护细胞免于铁死亡（ferroptosis），它也已成为一个令人兴奋的治疗靶点。最近，研究人员开发了一种靶向IL1RAP的抗体药物偶联物（ADC），以进入细胞递送靶向细胞毒性载荷，在尤文肉瘤中取得了令人鼓舞的临床前研究。化学物质DFMO抑制鸟氨酸脱羧酶，这是多胺合成的关键酶，通过诱导铁死亡（ferroptosis）导致细胞周期停滞。基于这些发现，一项II期临床试验正在进行中，研究DFMO作为维持疗法在复发尤文肉瘤或骨肉瘤患者中的疗效。鉴于辅酶Q10在对抗尤文肉瘤铁死亡（ferroptosis）中的重要性，临床前研究报告了使用他汀类药物抑制甲羟戊酸途径并通过抑制HMG-CoA还原酶来减少辅酶Q10供应的有利结果。化合物SP2509已被证明通过破坏ISC蛋白（而非先前提出的LSD1抑制机制）在尤文肉瘤细胞中诱导细胞毒性。在机制上，关于SP2509如何在尤文肉瘤中引起细胞毒性的研究正在进行中。临床前，尤文肉瘤已显示出对环吡酮和艾曲泊帕等铁螯合剂治疗的敏感性。这些药物破坏了铁依赖性核糖核苷酸还原酶活性，导致S期阻滞和DNA损伤通路的激活。
未来展望
尤文肉瘤是一种骨和软组织癌症，其特征是单一的致病性融合蛋白，最常见的是EWSR1::FLI1。尽管临床医生和科学家做出了严格努力，但复发患者的预后仍然很差，许多幸存者留下治疗毒性引起的长期并发症。铁代谢在许多细胞过程中都有关键作用，无论是在健康组织还是在尤文肉瘤中，都是一个有趣的研究领域。由于尤文肉瘤具有富含ROS的环境，既赋予其侵袭潜力又使其易受细胞应激的影响，铁平衡破坏与通过芬顿反应产生ROS之间的关系提供了另一种诱导细胞死亡的机制。细胞内铁的不同作用创造了促进细胞应激的不同途径，包括铁螯合和破坏ISC蛋白。现有的FDA批准和临床可用的铁螯合剂、他汀类药物以及对ISC蛋白的持续研究表明，治疗选择可能即将到来。铁死亡（ferroptosis）是另一种促进细胞死亡的方式，目前正在通过鸟氨酸脱羧酶抑制剂DFMO在尤文肉瘤患者中进行研究。对抗铁死亡的重要性通过高表达和上调的IL1RAP得到证明，该蛋白正被用于开发IL1RAP ADC的治疗性开发。随着这些药物在患者中更广泛地使用，同时需要更好地了解尤文肉瘤中的铁稳态，以最佳地利用这些令人兴奋且现成的工具来改善患者预后。
