客戶案例 | 揭秘鞘脂代謝:白血病癌細胞中的”生死天平”——神經酰胺(Cer)和鞘磷脂(SM)-國內聚焦-資訊-生物在線

客戶案例 | 揭秘鞘脂代謝:白血病癌細胞中的”生死天平”——神經酰胺(Cer)和鞘磷脂(SM)

作者:麥特繪譜生物科技(上海)有限公司 暫無發布時間 (訪問量:25052)

在細胞世界,鞘脂類物質就像一組精密的”生命天平”,而神經酰胺(Cer)和鞘磷脂(SM)就是天平兩端的砝碼。Cer多為抑癌成分,其生成和清除缺陷會導致癌細胞存活和化療耐藥;SM則對癌細胞增殖等過程至關重要。CERT(神經酰胺轉運蛋白)可運輸Cer,影響Cer與SM比例,抑制CERT能誘導多種癌細胞凋亡,是潛在抗癌靶點。在急性髓系白血?。ˋML)中,FLT3(Fms樣酪氨酸激酶3)突變就像給癌細胞裝上了”永動機”,用FLT3抑制劑治療雖能誘導Cer積累殺死癌細胞,但針對Cer清除途徑關鍵蛋白能否增加AML細胞對FLT3抑制劑的敏感性尚不明確。

近期,廣東省人民醫院曾輝教授團隊Nature Communications在線發表題為“Targeting CERT sensitizes AML Cells to FLT3 Inhibitors through activating GRP78-ATF6-CHOP Axis ”的研究論文,揭示了靶向CERT通過誘導Cer的積累,激活了內質網應激(ERS)中的GRP78-ATF6-CHOP信號通路,從而進一步觸發了Cer依賴的線粒體自噬,與FLT3抑制劑產生協同效應,能有效克服AML常見的FLT3-ITD耐藥問題,為臨床聯合治療提供了創新的分子靶點。(麥特繪譜提供脂質組學檢測服務)

【研究設計】?

1. 實驗對象

選用多種AML細胞系(如MV4-11、Molm13等)、健康供者的骨髓細胞、AML患者的骨髓樣本以及B-NDG小鼠。

2. 實驗分組

細胞實驗中,設置對照組(DMSO處理)、單藥處理組(CERT抑制劑HPA-12或FLT3抑制劑Creno單獨處理)和聯合處理組(HPA-12與Creno聯合處理);動物實驗將小鼠分為未處理組、Creno處理組、HPA-12處理組和聯合處理組。

3. 實驗方法

運用Westernblot檢測蛋白表達水平;CCK-8法測定細胞活力;EdU實驗評估細胞增殖;AnnexinV/PI染色結合流式細胞術檢測細胞凋亡;構建穩定敲低細胞系探究基因功能;建立AML異種移植模型評估藥物體內療效;采用RNA-seq、靶向脂質組學等技術分析相關機制。

?【研究思路】

圖1. 技術路線

Cer:神經酰胺;SM:鞘磷脂;AML:急性髓系白血病;CERT:神經酰胺轉運蛋白;FLT3-ITD:FLT3基因內部串聯重復突變;FLT3-TKD:FLT3基因激酶結構域突變;FLT3/WT:FLT3野生型;HPA-12:CERT抑制劑;Greno:FLT3抑制劑

?【研究結果】

1. 抑制CERT可抑制FLT3-ITD+AML細胞株的生長并促進其凋亡

與FLT3-WT和健康供體相比,CERT在FLT3-ITD突變的AML細胞系中高表達。使用CERT抑制劑HPA-12或shRNA敲低CERT后,FLT3-ITD突變細胞的活力顯著降低,且呈現劑量依賴性,而對FLT3-WT細胞無顯著影響。進一步實驗表明CERT抑制可通過減少EdU陽性細胞(增殖抑制)和增加AnnexinV陽性細胞(凋亡誘導)雙重機制發揮作用

圖2.HPA-12抑制CERT可降低AML細胞系的活力并促進其凋亡

2. CERT抑制劑與FLT3抑制劑協同抑制AML細胞的生長

對FLT3抑制劑耐藥的AML患者常伴隨CERT高表達。聯合使用CERT抑制劑HPA-12與FLT3抑制劑Creno可顯著增強抗白血病效果,在FLT3-ITD細胞中,聯合指數和Bliss模型證實兩者具有強協同作用,能更有效抑制增殖(EdU陽性細胞減少)并促進凋亡(AnnexinV陽性細胞增加)?;蚯贸龑嶒炦M一步驗證協同作用的特異性——CERT敲除后,HPA-12與Creno的協同效應顯著減弱。

圖3.HPA-12與Creno聯用時具有協同作用

3. HPA-12聯合Creno可延長AML移植小鼠的生存期

構建AML異種移植模型,進一步評估HPA-12單藥及與Creno聯用的治療效果,聯合治療組(Combo)較單藥組表現出更顯著的白血病抑制效果,包括生物發光信號降低、脾臟重量減輕及骨髓/脾臟中CD45+白血病細胞減少。流式細胞術進一步證實,聯合治療可顯著降低骨髓、脾臟和外周血中CD45+/CD33+白血病細胞負荷。生存分析表明,聯合治療能延長小鼠生存期,且未引起明顯體重變化。

圖4. HPA-12與Creno聯合應用根除AML

4. 聯合治療誘導Cer積累

靶向脂質組學分析(麥特繪譜提供)結果顯示,聯合治療顯著改變了AML細胞的鞘脂代謝譜,表現為神經酰胺(Cer)多種鏈長形式的顯著累積,鞘磷脂(SM)合成減少。TEM和免疫熒光實驗表明,Cer在細胞內質網積累且向高爾基體轉運受阻。

圖5. HPA-12和Creno組合的協同作用誘導Cer產生

5. GRP78/ATF6/CHOP信號軸在AML聯合治療中的核心作用

RNA-seq及Westernblot分析表明,聯合處理激活內質網應激相關的GRP78/ATF6/CHOP軸,而非IRE1或PERK途徑。ER-Stress抑制劑4-PBA可部分逆轉聯合處理對細胞活力和凋亡的影響。構建GRP78、ATF6和CHOP穩定敲除的AML細胞系,發現GRP78敲除不僅減弱了聯合治療的細胞毒性,還下調了ATF6和CHOP表達;ATF6缺失顯著提升細胞存活率,并減少凋亡細胞比例;下游效應分子CHOP敲除同樣能逆轉聯合治療的抑癌效果,表明GRP78/ATF6/CHOP信號通路是HPA-12與Creno協同抗AML作用的關鍵分子機制。

圖6. HPA-12和Creno聯合誘導AML細胞ER應激并激活GRP78/ATF6/CHOP軸

6. Cer介導的線粒體功能障礙與自噬在AML聯合治療中的關鍵作用

進一步研究發現聯合治療導致神經酰胺在線粒體內異常蓄積,引發線粒體膜電位下降和活性氧水平升高;電鏡觀察到線粒體結構損傷及自噬體包裹損傷線粒體現象;分子水平證實LC3II-線粒體共定位增強及自噬標志物Atg7/P62上調;功能實驗顯示自噬抑制劑CQ和線粒體自噬特異性抑制劑Mdivi-1均可部分逆轉聯合治療的細胞毒性。表明神經酰胺代謝紊亂→線粒體功能障礙→線粒體自噬激活的級聯反應是抗白血病效應的核心機制。

圖7. CER介導的線粒體功能障礙與自噬

7. 聯合治療對原發性AML樣本的療效

HPA-12單藥或與Creno聯合處理,可降低FLT3-ITD+和FLT3-TKD+原發性AML細胞活力、誘導凋亡,并激活GRP78/ATF6/CHOP軸,但對FLT3/WT原發性AML細胞效果不佳。

圖8. 聯合治療對FLT3-ITD+和FLT3 TKD+AML患者來源的細胞有效

?【研究結論】

抑制CERT可抑制AML細胞生長、誘導凋亡,CERT抑制劑HPA-12與FLT3抑制劑Creno聯合使用在體外和體內均能有效治療AML,尤其對FLT3突變患者可能是一種有前景的聯合治療方案,聯合治療的協同效應通過誘導Cer積累,激活GRP78/ATF6/CHOP軸和線粒體自噬實現。未來有待進一步探究鞘脂代謝和UPR/ISR在正常造血和白血病中的作用,明確CERT和FLT3在AML亞型中的作用,評估聯合治療在更多化療耐藥群體中的效果。

參考文獻

Targeting CERT sensitizes AML Cells to FLT3 Inhibitors through activating GRP78-ATF6-CHOP Axis. Nature Communications. 2025

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