《Acta Pharmaceutica Sinica B》：Elesclomol-mediated cuproptosis overcomes cisplatin resistance by restricting epigenetically activated mitochondrial respiration: Novel therapeutic insights into cisplatin–elesclomol combination therapy
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化疗耐药仍然是癌症治疗中的一个重大挑战，显著限制了治疗疗效。铜死亡是由线粒体蛋白质聚集和代谢功能障碍驱动的铜诱导的细胞死亡。然而，铜死亡在化疗耐药中的参与仍然不清楚。本研究揭示了表观遗传重塑增强了线粒体呼吸，从而使顺铂耐药的葡萄膜黑色素瘤（UM）细胞对Eles
化疗耐药仍然是癌症治疗中的一个重大挑战，显著限制了治疗疗效。铜死亡是由线粒体蛋白质聚集和代谢功能障碍驱动的铜诱导的细胞死亡。然而，铜死亡在化疗耐药中的参与仍然不清楚。本研究揭示了表观遗传重塑增强了线粒体呼吸，从而使顺铂耐药的葡萄膜黑色素瘤（UM）细胞对Elesclomol诱导的铜死亡敏感。首先，研究人员建立了顺铂耐药的UM细胞系，并在体外和体内进行了验证。包括转录组学、代谢组学和组蛋白乙酰化谱分析（H3K9Ac/H3K27Ac CUT&Tag）在内的多组学分析揭示，由于组蛋白乙酰化的改变，顺铂耐药细胞中线粒体呼吸上调和糖酵解下调。这种代谢重编程与对Elesclomol介导的铜死亡的敏感性增加有关，其特征是Fe–S簇蛋白的减少和DLAT聚集。研究人员的研究进一步阐明，FDX1的缺失不仅减轻了化疗耐药UM细胞对Elesclomol的敏感性，而且减弱了铜诱导的细胞死亡，从而证实了铜死亡在这一背景下的关键作用。在治疗方面，研究人员采用斑马鱼模型、原位异种移植和患者来源的异种移植（PDXs），证实了Elesclomol在克服化疗耐药方面的治疗功效。总而言之，研究人员的研究突出了采用顺铂和Elesclomol的联合治疗方法以改善化疗结果的新途径。
葡萄膜黑色素瘤（UM）是成人中最常见的眼内恶性肿瘤，尽管对原发肿瘤的治疗有效，但仍有大量患者发生转移。约50%的患者会发生转移性疾病，主要在肝脏，这与极不乐观的无进展生存期密切相关。常规化疗（如顺铂和达卡巴嗪）的缓解率有限，仅能提供边缘的生存益处，中位总生存期不到一年。因此，探索UM的化疗耐药性是管理该疾病面临的临床挑战。目前的研究表明，细胞干性重塑和细胞外基质（ECM）沉积在UM顺铂耐药性的发展中起重要作用，但耐药背后的代谢机制仍不清楚。为了解决这一问题，研究人员开展了相关研究，发现Elesclomol介导的铜死亡可以克服顺铂耐药性，并提出了顺铂与Elesclomol联合治疗的新策略。该研究论文发表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》上，为克服UM化疗耐药提供了重要的理论依据和潜在的治疗靶点，具有重要的临床转化意义。
在关键技术方法方面，研究人员首先通过逐步增加顺铂 exposure 的方法建立了顺铂耐药的UM细胞系，并通过IC50测定和体内原位异种移植模型进行验证。样本队列来源包括10例UM患者的原代肿瘤组织，用于构建患者来源的异种移植（PDX）模型。随后，研究人员采用了包括转录组学、靶向代谢组学和组蛋白乙酰化谱分析（H3K9Ac/H3K27Ac CUT&Tag）在内的多组学策略，全面解析了耐药细胞的代谢特征。此外，研究还利用CRISPR/Cas9技术敲除FDX1基因，结合Western blotting、免疫荧光、细胞能量代谢分析等技术探讨了机制。体内疗效评估采用了斑马鱼异种移植模型、小鼠原位异种移植模型以及PDX模型，验证了药物的体内抗肿瘤效果。
体外和体内建立顺铂耐药UM模型
研究人员通过对顺铂较敏感的92.1和OMM2.3细胞系进行持续三个月的顺铂诱导，成功建立了DDP耐药细胞系。通过IC50测定、克隆形成实验、Transwell实验和伤口愈合实验，证实了耐药细胞系在体外对顺铂的抵抗能力显著增强。随后，研究人员构建了小鼠眼内原位异种移植模型，通过活体生物发光成像和肿瘤组织切片染色发现，DDP耐药肿瘤在顺铂治疗下仍保持较强的增殖能力，Ki-67表达升高而TUNEL染色减少，证实了耐药表型的成功建立。
顺铂耐药UM细胞表现出线粒体呼吸增强
为了探究耐药机制，研究人员对DDP-parental和DDP-resistant细胞进行了RNA测序。基因集富集分析（GSEA）和KEGG分析表明，耐药细胞中氧化磷酸化（OXPHOS）途径显著上调，而糖酵解途径下调。RT-qPCR、细胞能量代谢分析和靶向代谢组学结果进一步证实，耐药细胞的线粒体基础呼吸和最大呼吸速率显著增加，耗氧率（OCR）升高，细胞外酸化率（ECAR）降低，且TCA循环中间产物积累增加。此外，利用构建的PDX模型，研究人员发现耐药PDX肿瘤组织中线粒体呼吸相关蛋白的表达显著高于敏感组，而糖酵解相关蛋白表达最低，进一步印证了耐药细胞对线粒体呼吸的依赖性。
顺铂耐药UM细胞对Elesclomol表现出敏感性
考虑到依赖线粒体呼吸的细胞对铜离子载体Elesclomol更为敏感，研究人员评估了Elesclomol对耐药UM细胞的作用。体外实验显示，DDP耐药细胞对Elesclomol的敏感性显著高于亲本细胞。通过斑马鱼异种移植模型和小鼠原位异种移植模型，研究人员证实了在体内环境中，DDP耐药肿瘤对Elesclomol治疗同样表现出更高的敏感性，肿瘤负荷和重量均显著降低。
Elesclomol通过诱导FDX1介导的铜死亡消除顺铂耐药
通过分子机制研究，研究人员发现Elesclomol处理后，耐药细胞中DLAT和DLST的脂酰化水平下降，Fe–S簇蛋白表达减少，且DLAT聚集显著增加。为了验证FDX1的作用，研究人员利用CRISPR/Cas9技术敲除了耐药细胞中的FDX1基因。结果显示，FDX1敲除后，细胞对Elesclomol的敏感性显著降低，DLAT聚集和Fe–S簇蛋白减少的现象也得到缓解。这些结论表明Elesclomol通过依赖于FDX1的途径诱导铜死亡，从而靶向清除顺铂耐药的UM细胞。
组蛋白乙酰化重塑诱导DDP耐药细胞的代谢重编程
研究人员深入探讨了代谢重编程背后的表观遗传机制。CUT&Tag assays 和ChIP-qPCR结果表明，在DDP耐药细胞中，组蛋白H3K9ac和H3K27ac在多种线粒体呼吸相关基因（如ACLY, SUCLG1, ATP6V0B等）的启动子区域富集显著增加，而在糖酵解相关基因上无明显变化。这提示组蛋白乙酰化的重塑促进了线粒体呼吸相关基因的转录，驱动了从糖酵解到线粒体呼吸的代谢转变，从而导致了化疗耐药的发生。
Elesclomol在PDX模型中消除顺铂耐药
为了评估Elesclomol在临床前模型中的治疗效果，研究人员使用了4个DDP耐药的PDX模型。将荷瘤小鼠分为对照组、顺铂组、Elesclomol组和联合用药组。研究结果表明，顺铂单药治疗无法抑制肿瘤生长，而Elesclomol单药治疗显示出显著的抗肿瘤活性。顺铂与Elesclomol联合使用导致的肿瘤重量减轻最为显著，且肿瘤组织中DLAT聚集现象最为明显。这证明了Elesclomol不仅能够独立克服顺铂耐药，还能与顺铂产生协同抗肿瘤作用。
在讨论与结论部分，研究人员总结了本研究的核心发现，强调了表观遗传重塑、代谢重编程与铜诱导的细胞死亡之间的复杂相互作用。研究证实，顺铂耐药的UM细胞经历从糖酵解到线粒体呼吸的代谢转变，且这种代谢转变受到组蛋白乙酰化（如H3K9ac和H3K27ac）的表观遗传调控。由于高度依赖线粒体呼吸，耐药细胞对铜离子载体Elesclomol诱导的铜死亡极其敏感。研究人员得出结论，提出将Elesclomol作为一种有前景的治疗策略，通过增强铜死亡来对抗UM的化疗耐药，为对常规化疗无效的UM患者提供了一种全新的治疗途径。
