ORAI3-Ca2?-NFAT4-PINK1信号轴通过线粒体自噬促进骨肉瘤药物耐受存留细胞存活及局部复发

《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》：Calcium-rich bone microenvironment promotes drug-tolerant persistence in osteosarcoma through ORAI3–Ca2?–PINK1–mitophagy axis

　　

摘要

背景

药物耐受存留细胞（DTP）参与局部肿瘤复发，但其定义尚不完整。鉴于骨微环境中富含钙以及线粒体质量控制在治疗耐受中的作用，我们研究了钙信号是否通过PINK1介导的线粒体自噬调控局部肿瘤复发。

方法

用顺铂、甲氨蝶呤和多柔比星处理骨肉瘤细胞以建立DTP模型。通过分子和细胞实验检测钙信号、ORAI3、NFAT4和PINK1表达、线粒体自噬、线粒体稳态及代谢情况。利用可诱导的PINK1敲低异种移植模型和肺转移模型评估化疗后的肿瘤存留及局部复发。通过免疫组化分析化疗前和化疗后的人骨肉瘤组织，以评估ORAI3和PINK1的临床相关性。

结果

化疗暴露增加了骨肉瘤DTP细胞的胞内Ca2?水平，并伴随ORAI3表达升高。增强的钙信号促进NFAT4核转位，并与PINK1表达增加相关。PINK1依赖的线粒体自噬有助于维持线粒体稳态，并支持一种以持续的三羧酸循环活性和氧化磷酸化为特征的代谢表型，从而有助于DTP细胞在化疗应激下的存活。在体内实验中，可诱导的PINK1敲低不影响化疗前的肿瘤生长，但减少了治疗期间的肿瘤负荷并延迟了停药后的复发。单细胞和空间转录组分析进一步证实了这一通路的临床相关性。药理学靶向钙信号的药物GSK-7975 A，特别是与氯喹联合使用时，在异种移植、原位移植和肺转移模型中抑制了局部复发。

结论

这些发现揭示了一条ORAI3-Ca2?-NFAT4-PINK1信号轴，该通路通过促进线粒体自噬和维持线粒体代谢稳态来支持骨肉瘤DTP细胞的存活。靶向钙信号和线粒体自噬可能代表一种潜在的治疗策略，以减少存留细胞的存活并限制骨肉瘤化疗后的局部复发。

意义

驱动化疗后局部复发的骨肉瘤DTP细胞严重依赖钙信号和PINK1介导的线粒体自噬，这揭示了一个消除这些存留细胞并提高长期治疗效果的治疗机会。