《Scientific Reports》：XMD8-92 and JWG-045 exhibit anti-ferroptotic activities, independently of inhibiting ERK5
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本研究发现常用ERK5抑制剂XMD8-92和JWG-045可抑制RSL3诱导的乳腺癌细胞铁死亡，而新一代ERK5抑制剂（JWG-071、BAY-885）及MEK5抑制剂BIX02189则无此作用。利用CRISPR-Cas9敲除证实其活性不依赖于ERK5，揭示了明显的脱靶效应。机制上，XMD8-92并不抑制脂质过氧化，而是可能通过增强膜修复机制维持质膜完整性，赋予细胞对铁死亡的瞬时抵抗。本研究凸显了使用XMD8-92/JWG-045进行ERK5特异性机制研究的局限性，为铁死亡调节机制提供了新见解。
在癌症治疗的靶向药物研发竞技场上，研究者们常常像手持一把特制的钥匙，希望精准地打开一把名为特定靶点的锁，从而遏制肿瘤的生长。然而，有时候，看似匹配的钥匙可能意外地拨动了另一把锁的机关，这种现象在生物学上被称为“脱靶效应”。最近，一项发表在《Scientific Reports》上的研究，就为我们生动地揭示了这样一个案例：两种在癌症研究中被广泛使用、旨在抑制一个关键激酶ERK5（Extracellular-regulated protein kinase 5）的化合物XMD8-92和JWG-045，竟然“不务正业”地展现出了另一种令人意想不到的能力——对抗一种被称为“铁死亡”的细胞死亡方式，而且这种能力与它们原本的目标ERK5完全无关。这项研究不仅对我们理解细胞死亡调控机制提出了新见解，更对如何严谨地使用和研究工具化合物敲响了警钟。
铁死亡是一种铁依赖性的、由脂质过氧化累积驱动的程序性细胞死亡形式，近年来已成为癌症治疗研究的新热点。而ERK5是MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase）信号通路家族中一个相对较新的成员，在细胞增殖、存活和分化中扮演重要角色，也被视为潜在的癌症治疗靶点。多年来，XMD8-92和JWG-045作为第一代ERK5抑制剂，被广泛应用于探索ERK5在肿瘤生物学中的功能。但问题随之而来：当使用这些化合物观察到某种生物学效应时，我们如何确定这一定是通过抑制ERK5实现的？是否存在“张冠李戴”的可能？这正是研究人员开展此项研究的核心出发点。他们质疑，这些ERK5抑制剂的某些表型，可能并非源于对ERK5的精准打击，而是源自尚未被察觉的脱靶活动。
为了回答这些问题，研究人员开展了一系列严谨的实验。他们利用可诱导铁死亡的化合物RSL3处理乳腺癌细胞，并比较了不同ERK5/MEK5抑制剂的效果。他们采用了CRISPR-Cas9基因编辑技术构建了ERK5缺失的乳腺癌细胞系，以彻底排除ERK5蛋白的干扰。通过细胞活力检测、脂质过氧化水平测定等技术评估铁死亡进程。此外，他们还对经化合物处理的细胞进行了批量RNA测序，并利用FerrDb铁死亡数据库相关的基因集进行了通路水平分析，以从全局基因表达层面评估铁死亡活动的变化。
XMD8-92和JWG-045抑制RSL3诱导的铁死亡，而新一代ERK5抑制剂则不能
研究人员首先发现，在乳腺癌细胞中，常用的ERK5抑制剂XMD8-92和JWG-045能够显著抑制由RSL3（一种谷胱甘肽过氧化物酶GPX4的抑制剂，可诱发铁死亡）触发的细胞死亡。然而，相比之下，新一代的ERK5抑制剂JWG-071和BAY-885，以及上游的MEK5（MAPK/ERK Kinase 5）抑制剂BIX02189，却都无法提供类似的保护作用。这个“意外”的结果立即拉响了警报：如果抑制ERK5是抵抗铁死亡的原因，那么所有ERK5抑制剂都应该有效，但事实并非如此。这强烈暗示XMD8-92和JWG-045的作用可能绕过了ERK5。
ERK5的基因缺失并未消除XMD8-92和JWG-045的抗铁死亡活性
为了验证上述猜想，研究团队使出了“基因敲除”这一决定性手段。他们利用CRISPR-Cas9技术构建了完全缺失ERK5蛋白的乳腺癌细胞系。令人瞩目的是，在这种ERK5“清零”的细胞中，XMD8-92和JWG-045依然能够有效抵抗RSL3诱导的细胞死亡，其保护效力与在野生型细胞中无异。这一关键实验证据确凿地表明，这两种抑制剂的抗铁死亡活性完全独立于ERK5，是一种明确的脱靶效应。这好比发现一把号称只能开A锁的钥匙，在A锁被彻底拆除后，依然能打开另一扇门。
XMD8-92不改变全局铁死亡基因表达，但能维持质膜完整性
那么，XMD8-92究竟是如何在不依赖ERK5的情况下阻止铁死亡的呢？研究人员从多个层面进行了探究。通过对经XMD8-92处理的细胞进行RNA测序分析，并与FerrDb数据库中的铁死亡相关基因集进行比对，他们发现XMD8-92并未引起铁死亡相关通路的全局性基因表达改变。这意味着它可能不是通过大规模重编程细胞的基因表达来起作用的。更有趣的发现来自对铁死亡核心生化过程的观察：XMD8-92并不能抑制RSL3引发的脂质过氧化（铁死亡的标志性事件）。然而，它却能在脂质过氧化已经发生之后，依然维持细胞活力，防止细胞最终崩解。基于这些观察，研究人员提出了一个巧妙的机制假说：XMD8-92可能并非阻止铁死亡的“导火索”（脂质过氧化）被点燃，而是在“火灾”（膜损伤）发生后，增强了细胞的“消防能力”——即通过促进质膜修复机制，来维持细胞膜的完整性，从而为细胞赢得了暂时的生存窗口，赋予其对铁死亡的“瞬时抵抗”能力。
本研究通过严谨的实验设计，得出几个核心结论：第一，广泛使用的ERK5抑制剂XMD8-92和JWG-045具有先前未被认识的、独立于ERK5靶点的抗铁死亡活性，这是一种明确的脱靶效应。第二，这种效应并非通过抑制铁死亡的核心驱动因素——脂质过氧化来实现，也并未显著改变铁死亡相关的全局基因表达谱。第三，最有可能的机制是，XMD8-92通过维持质膜完整性，可能在铁死亡进程启动后赋予细胞一种瞬时的抵抗能力，这或许与增强质膜修复有关。
在讨论中，作者强调了这项研究的重要警示意义。XMD8-92和JWG-045长期以来被用作揭示ERK5生物学功能的“金标准”工具药，但本研究结果表明，使用这些化合物观察到的表型（尤其是与细胞存活/死亡相关的表型）必须被非常谨慎地解读，很可能混杂了不依赖于ERK5的脱靶效应。这直接挑战了以往部分基于这些化合物得出的关于ERK5功能的结论，特别是那些与细胞死亡抵抗有关的研究。因此，在未来的研究中，使用新一代更特异的ERK5抑制剂（如JWG-071、BAY-885）或结合遗传学手段（如CRISPR敲除）进行验证，对于得出可靠结论至关重要。同时，这项研究也为铁死亡研究领域带来了新的启示：除了已知的抗氧化防御系统，质膜完整性的动态维持可能是一个新的、调控铁死亡敏感性的关键节点。XMD8-92作为一个不依赖经典铁死亡通路（如GPX4抑制）却能延缓细胞死亡的分子工具，为探索铁死亡的新型调节机制，特别是膜修复与铁死亡的交叉对话，提供了一个有趣的研究起点。总而言之，这项研究如同一面镜子，既照出了工具化合物使用中潜在的陷阱，也反射出了细胞死亡研究领域中一个有待深入探索的新方向。
