代谢重编程通过病毒模拟信号诱导胶质母细胞瘤干细胞休眠
Metabolic rewiring induces a viral mimicry-mediated quiescence in glioblastoma
本研究在胶质母细胞瘤干细胞中发现,多胺代谢限速酶 SAT1/SSAT1 富集于静息态细胞,药理学诱导剂 DENSpm 通过降低 eIF5A hypusination、提升双链 RNA 水平激活 I 型干扰素信号,诱导可逆的化学保护性生长停滞;MAVS 敲低可部分逆转该停滞,提示病毒模拟是休眠所必需。
胶质母细胞瘤(GBM)虽经手术联合替莫唑胺化疗与放疗,仍不可避免地复发,确诊后中位生存仅12至15个月,能存活五年以上者不足10% [1]。能够逃逸治疗的“持久/耐受”细胞,尤其是进入休眠或静息状态的细胞,被认为是耐药与复发的关键来源 [1]。此前已知休眠的GBM细胞可伴随干细胞标志的共表达 [3],低氧微环境能经PP2A通路驱动肿瘤干样细胞静息 [4],低微管蛋白的去分化干细胞样细胞也能以可逆的非突变性休眠在微管靶向药物处理下存活 [6]。然而,细胞在休眠与增殖之间切换的程序始终定义不清,更缺少从代谢角度的解释。
这项新研究正是从代谢切入:编码多胺分解限速酶SSAT1的SAT1在静息态胶质母细胞瘤干细胞(GSC)中富集,从而把代谢重编程与休眠直接联系起来。用多胺类似物DENSpm药理学上调SSAT1,可在患者来源的GSC中触发一种可逆的、具有化疗保护性的生长停滞,且不依赖干性、分化或衰老。机制上,这种停滞伴随eIF5A的hypusination修饰与全局蛋白翻译下降,同时双链RNA显著累积并激活I型干扰素信号;敲低抗病毒天然免疫必需的线粒体抗病毒信号蛋白MAVS可部分逆转生长停滞,证明“病毒模拟”在功能上是休眠所必需的。单细胞与队列分析进一步显示,对这种代谢诱导静息的易感性由细胞内在的炎症基调与溶酶体依赖性预先决定。
放在既有图景中看,这一工作调整了SAT1的角色定位。此前SAT1因在脑肿瘤中高表达、促进放疗抵抗并预示不良预后而被关注 [2],并被证明可作为基因特异性转录调控因子维持神经球干性 [5];本研究则揭示其诱导的休眠独立于干性,这与休眠细胞获得干细胞特征的既有观察 [3] 形成对照。相较于低氧经PP2A诱导的静息 [4] 和药物处理后出现的可逆休眠 [6],该研究定义了一条情境依赖的“代谢—免疫”轴,有望据此判别易感细胞并加以干预以阻止GBM进展,这也呼应了针对持久细胞状态开发新治疗策略的设想 [1]。
当然,问题并未就此解决:MAVS敲低仅能部分逆转停滞,提示病毒模拟之外仍有其他机制参与;双链RNA的来源、这条轴与体内复发和治疗抵抗的因果关系,以及靶向该轴的安全窗口,都有待后续研究回答。
- 1.Drug resistance in glioblastoma: are persisters the key to therapy? · Cancer Drug Resist 2020
- 2.The polyamine catabolic enzyme SAT1 modulates tumorigenesis and radiation response in GBM · Cancer Res 2014
- 3.Dormant glioblastoma cells acquire stem cell characteristics and are differentially affected by Temozolomide and AT101 treatment · Oncotarget 2017
- 4.Protein phosphatase 2A mediates dormancy of glioblastoma multiforme-derived tumor stem-like cells during hypoxia · PLoS One 2012
- 5.Spermidine/spermine N1-acetyltransferase 1 is a gene-specific transcriptional regulator that drives brain tumor aggressiveness · Oncogene 2019
- 6.Lower Tubulin Expression in Glioblastoma Stem Cells Attenuates Efficacy of Microtubule-Targeting Agents · ACS Pharmacol Transl Sci 2019
原文将多胺代谢重编程与病毒模拟诱导的休眠联系起来,为胶质母细胞瘤干细胞静息态提供可验证的代谢-免疫轴。
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org