EMBO Mol Med：靶向LRP8诱导肿瘤细胞铁死亡提供神经母细胞瘤新思路

铁死亡是一种独特的细胞死亡形式，目前已是科学家们寻找治疗难治性实体瘤的潜在新药的方向之一，例如硒蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)就是潜在靶点。然而，由于缺乏合适的抑制剂和潜在的全身毒性，抑制硒蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)仍然具有挑战性。之前的研究结果表明，高危MYCN扩增的神经母细胞瘤具有显著的GPX4依赖性，但导致这种现象的确切因素仍不完全清楚。

近日，由 Hamed Alborzinia、Andreas Trumpp 和 José Pedro Friedmann Angeli 团队发表于 EMBO Molecular Medicine 的题为 LRP8-mediated selenocysteine uptake is a targetable vulnerability in MYCN-amplified neuroblastoma 的文章， 发现高危MYCN扩增的神经母细胞瘤对低密度脂蛋白受体相关蛋白8(LRP8)高度依赖，确定LRP8是硒/硒半胱氨酸代谢的关键因子。可通过抑制LRP8，诱导癌细胞铁死亡的发生，为神经母细胞瘤及一系列儿科恶性肿瘤和MYCN驱动的癌症提供了新的治疗靶点。

首先，研究人员使用CRISPR筛选新的铁死亡负调控因子。在转录组学结果中，过表达LRP8得分最高；而在scCRISPRa筛选中，GPX4过表达表型得分最高，两者结果得到了相互印证。

图1 全基因组CRISPR激活筛选鉴定铁死亡的负调控因子

其次，研究团队通过实验观察到了LRP8过表达对细胞铁死亡的保护作用。LRP8过表达导致GPX4蛋白水平上调。在GPX4抑制剂处理的细胞中，LRP8过表达抑制了脂质过氧化。此外，LRP8的过表达能够在更大的细胞系面板中增加细胞铁死亡抗性。

接着，研究人员探索了LRP8保护细胞免于铁死亡的机制。实验为LRP8、硒代半胱氨酸、GPX4和细胞存活之间的直接联系提供了强有力的证据。另外，只有野生型(WT)和内源性GPX4的水平因LRP8缺乏而降低，而绕过了硒代半胱氨酸负载tRNA进行高效翻译的异位野生型GPX4 (U46C)保持不变。这一现象与LRP8过表达导致GPX4在蛋白水平上调而不影响RNA水平的发现一致，指向潜在的转录后调控。因此，通过LRP8靶向调控SELENOP的摄取是一种破坏GPX4并触发铁死亡的有效策略。

图2 LRP8过表达导致GPX4蛋白水平上调，硒代半胱氨酸代谢的调节可能是LRP8保护细胞免于铁凋亡的机制

此外，与其他实体的癌组织和细胞系相比，神经母细胞瘤的System Xcˉ亚单位(SLC7A11和SLC3A2)表达降低，这表明神经母细胞瘤对LRP8缺失的强敏感性和依赖性很可能是替代硒转运体活性降低，System Xcˉ限制细胞内无机硒摄取导致的。公开数据表明，在神经母细胞瘤中，LRP8依赖性与SLC7A11表达呈负相关，LRP8敲除敏感细胞系表现出较低的SLC7A11表达水平，而GPX4没有观察到这一点。实验数据表明，SLC7A11过表达能够恢复GPX4水平，并部分恢复LRP8缺陷细胞的生存能力，为SLC7A11低表达有助于LRP8依赖性增加的假设提供了支持。然而，仍可发现SLC7A11过表达导致神经母细胞瘤细胞的深度生长缺陷。

图3 LRP8敲除敏感细胞系表现出较低的SLC7A11表达水平；SLC7A11过表达能够恢复GPX4水平，并部分恢复LRP8缺陷细胞的生存能力

最后，团队研究了LRP8的缺失是否可以通过体内诱导铁死亡，靶向抑制神经母细胞瘤的生长。实验发现，与LRP8 proficient组相比，LRP8缺失组肿瘤生长显著减缓，小鼠的总生存期显著增加。

更有临床意义的是，研究团队探索了靶向LRP8在已建立的SK-N-DZ神经母细胞瘤中的治疗潜力。三组对比分析显示，尽管Lip-1对铁死亡具有抑制作用，但两个LRP8缺陷的异种移植组(蓝色、黄色)与WT对照组(红色)相比，肿瘤生长均受到抑制。重要的是，在随机LRP8^KO组中，仅停用Lip-1 9天就已经显著减少了神经母细胞瘤的生长，这与临床情况相似。上述结果支持了LRP8对MYCN扩增的SK-N-DZ神经母细胞瘤可以预防铁死亡的观点。LRP8^KO肿瘤中GPX4蛋白的强烈缺失进一步印证了这一点。

图4 两个LRP8缺陷的异种移植组(蓝色、黄色)与WT对照组(红色)相比，肿瘤生长均受到抑制，且LRP8^KO肿瘤中GPX4蛋白表达强烈缺失

总之，数据表明，在MYCN扩增的原位神经母细胞瘤模型中，需要LRP8通过维持高水平的GPX4来预防铁死亡，并提示抑制 SELENOP/LRP8 轴可作为一种新型策略来触发铁死亡，从而限制高度侵袭性和难治性 MYCN 扩增的神经母细胞瘤细胞中的肿瘤生长。

鉴于成人肿瘤药物用于神经母细胞瘤治疗的成功有限，该研究引入了基于铁死亡的创新策略：通过靶向LRP8诱导肿瘤细胞铁死亡，这不仅为神经母细胞瘤提供了新的治疗方法，也给一系列儿科恶性肿瘤和MYCN驱动的癌症的治疗带来了希望。

参考文献：

DOI: 10.15252/emmm.202318014