ALDOB

【导读】 靶向胆固醇代谢开展肿瘤治疗是一个新的方向。然而，目前他汀类药物用于肝细胞癌（HCC）的治疗存在争议。 2月3日，重庆医科大学研究团队在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Targeting FDFT1 Reduces Cholesterol and Bile Acid Production and Delays Hepatocellular Carcinoma Progression Through the HNF4A/ALDOB/AKT1 Axis”，本研究中，FDFT1被确定为治疗肝细胞癌（HCC）的新靶点，也是他汀类药物的潜在替代品。研究人员通过公共数据库筛选出胆固醇生物合成中的 23 个关键基因，并确定了 FDFT1。临床样本显示，FDFT1 在 HCC 组织中高表达，且这种表型与不良预后密切相关。功能上，FDFT1 敲低抑制 HCC 细胞的增殖和转移，并在体外和体内抑制肝癌的发生，而 FDFT1 过表达则促进 HCC 细胞的增殖和转移。机制上，FDFT1 下调降低胆固醇和胆汁酸水平，进而增加肝细胞核因子 4α（HNF4A）的转录活性。实验表明，HNF4A 与ALDOB的启动子结合，促进 ALDOB 的转录，而 ALDOB 与 AKT1结合，抑制 AKT1 磷酸化。此外，敲低 FDFT1 并联合使用 AKT 抑制剂（AZD5363）治疗显示出显著的治疗潜力。FDFT1 抑制通过 HNF4A/ALDOB/AKT1 轴降低胆固醇和胆汁酸水平，从而延缓肝细胞癌（HCC）的进展。 因此，靶向 FDFT1 可能是治疗 HCC 的一种新的潜在策略。 https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411719 肝细胞癌（HCC）是最常见的肝癌类型，约占病例总数的 90%。近来，葡萄糖和脂质代谢紊乱被公认为 HCC 的常见病因。值得注意的是，代谢紊乱相关 HCC 患者接受切除术后的并发症发生率超过 30%，与肝硬化患者的情况类似。尽管靶向不可切除 HCC 的靶向治疗近期有所进展，但中位总生存期（OS）仍不足 2 年。因此，迫切需要开发靶向HCC，尤其是不可切除 HCC 的更精准的治疗策略。 肝癌是癌症相关死亡的第三大常见原因。肝脏是调节代谢的核心器官，肝细胞是胆固醇生物合成的主要场所。许多实体瘤会发生代谢重编程，这是癌症的一个重要特征。胆固醇代谢在肝细胞癌（HCC）中被激活，并已被证明会促进 HCC 的进展。重要的是，临床前研究表明抑制胆固醇代谢会阻碍 HCC 的发展，这支持了针对胆固醇代谢治疗 HCC 的理论可行性。目前，他汀类药物是临床上降低胆固醇的主要药物。然而，他汀类药物用于 HCC 治疗仍存在争议。一方面，一些临床研究显示他汀类药物治疗未能改善 HCC 的预后。另一方面，一些 HCC 患者会出现多种不良反应。因此，需要更多的研究来确定用于 HCC 治疗的新型胆固醇代谢靶点。研究发现，FDFT1参与胆固醇生物合成。尤其是，FDFT1 能抑制结直肠癌和胃癌的肿瘤生长，但会促进舌鳞状细胞癌和胰腺癌的肿瘤生长。然而，FDFT1 在肝细胞癌（HCC）中的作用仍不清楚。 FDFT1在肝癌中有高度表达,表明预后较差 01 研究人员发现，FDFT1 在肝细胞癌（HCC）的 RNA 水平上高表达，且这种表型预示着不良预后。随后，研究人员评估了 HCC 组织和配对的相邻非肿瘤组织（每组 n = 10）中 FDFT1 蛋白水平。结果一致表明，HCC 组织中的 FDFT1 蛋白水平也高于非肿瘤组织。为了进一步评估 HCC 中 FDFT1 的表达情况，研究人员比较了 90 例 HCC 组织和配对的相邻非肿瘤组织中 FDFT1 表达的免疫组化（IHC）评分，并获得了相同的结果。尤其是，研究人员发现肿瘤组织中 FDFT1 的表达是异质性的，尽管总体上肿瘤中的表达水平高于非肿瘤组织。此外，研究人员发现 FDFT1 的表达与肿瘤大小、远处转移以及BCLC分期呈正相关，与总生存期呈负相关。另外，研究人员构建了 DEN/CCL4 诱导的 HCC 小鼠模型，发现肿瘤组织中的 FDFT1 表达明显高于非肿瘤组织。 这些观察结果表明，FDFT1 可能在 HCC 中发挥重要作用，并可作为 HCC 不利的预后生物标志物。 FDFT1 促进体外和体内肝癌的增殖和转移 02 为了进一步探究 FDFT1 对肝细胞癌（HCC）的影响，研究人员首先检测了 FDFT1 对 HCC 细胞增殖和转移的作用。鉴于 HCC 细胞中 FDFT1 表达的异质性，研究人员首先分析了不同 HCC 细胞中 FDFT1 的 mRNA 和蛋白水平。根据各 HCC 细胞中 FDFT1 的表达情况，研究人员敲低了 Huh7 和 HCCLM3 细胞中的 FDFT1，并在 Hep3B 细胞中过表达 FDFT1。实验表明，FDFT1 敲低抑制了 HCC 细胞的增殖，而 FDFT1 过表达则促进了其增殖。此外，迁移和侵袭实验表明，FDFT1 下调抑制了 HCC 细胞的转移，而 FDFT1 上调则产生了相反的效果。由于上皮间质转化（EMT）是肿瘤细胞转移的重要机制，研究人员检测了 HCC 细胞中 EMT 相关标志物的蛋白水平。正如预期的那样，FDFT1 敲低后 E-钙粘蛋白上调，波形蛋白下调，而 FDFT1 过表达则产生了相反的效果。 此外，在肿瘤异种移植模型中，抑制 FDFT1 显著抑制了肿瘤的形成并减轻了肿瘤重量，而过表达 FDFT1 则增加了肿瘤体积和重量。同样，Ki67 染色证实 FDFT1 在体内增强了肝细胞癌（HCC）的增殖。此外，FDFT1 下调降低了体内肺部病变的荧光强度和数量。免疫组化（IHC）和蛋白质印迹的结果表明，尾静脉注射 AAV8-shFDFT1 成功地在肝脏中敲低了 FDFT1 的表达。尤其是，FDFT1 敲低在 22 周时仍然有效，并显著减轻了肿瘤负荷，这从 FDFT1 敲低组肿瘤数量、肝/体重比和肿瘤最大直径的减少中得到了证实。 总体而言，这些结果表明 FDFT1 在肝细胞癌的发展和胆固醇代谢中起着关键作用。 【参考资料】 https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411719 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门推荐活动 点击免费报名 🕓 全国｜2024年12月-2025年03月 ▶ 中国转化医学产业大会 🕓 上海｜2025年02月28日-03月01日 ▶ 第四届长三角单细胞组学技术应用论坛暨空间组学前沿论坛 点击对应文字 查看详情

在代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）/代谢相关脂肪性肝炎（MASH）的晚期，肝脏损伤、炎症、纤维化和肝细胞癌（HCC）风险增加。尽管MASH能够触发p53依赖的肝细胞衰老——一种抑制肿瘤形成的机制，但这种状态也同时增加了HCC的风险。这引发了一个重要问题：MASH是如何在触发细胞衰老的同时增加肝癌风险的？ 为了解答这一问题，2025年1月1日，来自四川大学古丽教授、重庆大学朱亚辉教授与美国加州大学圣地亚哥分校药理学和病理学系特聘教授、MedComm - Future Medicine期刊主编Michael Karin教授领导的联合科研团队在Nature上发表了题为“FBP1 controls liver cancer evolution from senescent MASH hepatocytes”（FBP1控制肝癌从衰老的MASH肝细胞中演变）的研究论文，该研究发现糖异生酶果糖-1,6-二磷酸酶1（FBP1）是p53的靶标，在衰老样MASH肝细胞中升高，但在大多数人类HCC中通过启动子超甲基化和蛋白酶体降解抑制，为我们理解这一过程提供了新的视角。 https://www.nature.com/articles/s41586-024-08317-9 在HCC中，FBP1和p53的表达显著下调 首先，研究人员通过免疫组化分析发现，在HCC中，FBP1和p53的表达显著下调（图1）。FBP1是一种参与糖异生的酶，它在正常情况下能够抑制肿瘤的发生。研究发现，在83例HCC样本中，有71%的样本FBP1表达降低，这与ALDOB的丢失、AKT的激活、MDM2 Ser166位点的磷酸化以及p53、p21CIP1和p16INK4a的下调密切相关。此外，临床蛋白质组肿瘤分析联盟（CPTAC）和PXD006512早期HCC蛋白质组数据库也显示，FBP1和ALDOB在HCC中普遍下调，且低FBP1与低p21CIP1和p16INK4a之间存在强相关性。 图1. p53依赖性、FBP1下调和启动子 研究人员进一步探讨了FBP1下调的原因，发现虽然体细胞FBP1突变较为罕见（<1%的HCC病例），但在62.8%的HCC中，FBP1的启动子区域发生了甲基化，而其他糖异生基因（如PCK1和G6PC）以及TP53并未发生类似变化。甲基化组分析显示，与肝细胞核相比，HCC核中的FBP1启动子区域存在超甲基化，而TP53启动子的甲基化状态未发生改变。通过染色质免疫沉淀（ChIP）实验，研究人员确认了FBP1启动子的甲基化，并发现5-氮杂胞苷处理可以逆转这种甲基化，从而增加FBP1 mRNA的表达。 在MASH模型中，研究人员发现FBP1和p53的上调能够抑制HCC的发展。当给易患MASH的小鼠喂食高果糖饮食（HFrD）时，会诱导p53、p21CIP1、p16INK4a和FBP1的表达，并抑制AKT的激活。这些蛋白质在HFrD开始后的第32周达到峰值，随后逐渐下降，而NRF2的表达则呈现出相反的趋势。到了第22周，肝细胞的DNA损伤和DNA损伤响应（DDR）介质，如磷酸化的γH2AX（P-γH2AX）、53BP1、P-ATR和P-CHK1等水平上升，同时P-RPA2（提示复制叉停滞）和与衰老相关的β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）也升高。HFrD喂养还诱导了早期的肿瘤性病变，可能包含肝癌前体细胞（HcPCs），其中多泛素化蛋白聚集体和自噬伴侣蛋白p62的积累表明自噬受到干扰，NRF2（NQO1）、CD44和MYC被激活，而p53和FBP1则被下调。在肝细胞中敲除FBP1会激活NRF2和AKT，下调p53、p21CIP1和p16INK4a，并改变肝脏的形态。 FBP1缺失通过AKT促进肿瘤发生 为了探究FBP1缺失如何促进肝脏肿瘤的发生，研究人员采用水动力尾静脉注射（HTVI）方法，将致癌基因NRASG12V与Sleeping Beauty转座子一起注入小鼠体内。结果发现，在FBP1基因完整的小鼠中，NRASG12V的致癌能力相对较弱，但在FBP1被敲除的小鼠中，可迅速诱导出轻度纤维化的HCC，这些肿瘤细胞表面标记物包括α-胎蛋白（AFP）、CD44和MYC。注射NRASG12V的FBP1缺失小鼠在20周内死亡（图2）。 进一步研究发现，NRASG12V仅在FBP1缺失的小鼠肝脏中激活了AKT信号通路，同时抑制了GSK3β Ser9位点的磷酸化，导致GSK3β的底物NRF2积累，以及MDM2 Ser166位点的磷酸化。与NRF2的激活一致，p53和p21的表达被下调。AKT的激活在HTVI后1周内显现，伴随着NQO1的诱导、MDM2的磷酸化以及核内p53、p21CIP1和p16INK4a的减少，而Ki-67的表达在4周后上升。与非肿瘤组织相比，HCC中磷酸化的AKT、GSK3β和NRF2水平更高。此外，敲除肝细胞中的Trp53也支持了NRASG12V诱导的快速HCC发生，同时下调了FBP1并增强了AKT和NRF2的激活。 图2. FBP1或p53缺失和AKT激活导致NRASG12V肿瘤发生 FBP1与NRF2之间存在相互制约 研究人员还发现，FBP1与NRF2之间存在相互制约的相互作用。FBP1的缺失会激活NRF2，而NRF2的激活又会进一步抑制FBP1的表达（图3），形成一个循环。这种相互作用在HCC的发生和发展中起着关键作用。 图3. NRF2诱导的FBP1降解可缓解衰老，从而促进肿瘤发生 该研究为开发针对肝癌的新型治疗策略提供了潜在靶点 研究人员总结到，在MASH向HCC转变的过程中，FBP1的表达受到抑制，FBP1的缺失会激活AKT信号通路，进而促进细胞增殖和代谢重编程，为肿瘤的发生提供了有利条件。与此同时，NRF2作为一种转录因子，通常在细胞应激反应中发挥保护作用。但在MASH向HCC转变的过程中，NRF2的活性被异常激活。NRF2的激活不仅能够促进FBP1的降解，还能够通过调控一系列下游基因的表达，进一步增强细胞的增殖能力和抗氧化能力，从而推动肿瘤的发生和发展。尽管肝细胞衰老在MASH的早期阶段可能有助于抑制肿瘤的发生，但在晚期阶段，衰老细胞可能会通过分泌一些促炎因子和生长因子，为肿瘤的生长创造适宜的微环境。 这些发现为我们理解MASH向HCC转变的分子机制提供了新视角，并为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。通过调节FBP1和NRF2的表达，或许可以有效阻止MASH向HCC的进展，为肝癌的预防和治疗提供新的思路。 参考文献 1.Gu L, et al. FBP1 controls liver cancer evolution from senescent MASH hepatocytes. Nature. 2025 Jan 1. doi: 10.1038/s41586-024-08317-9. MedComm系列期刊介绍 MedComm-Future Medicine是由Wiley出版的开放获取期刊。MedComm(2023 lF 10.7) 姐妹刊。期刊相关主题包括但不限于：遗传学、生物信息学、深度学习、干细胞、类器官等；关注人类主要疾病，包括但不限于：癌症、心血管疾病、自身免疫疾病和神经系统疾病等。 主编由伦敦国王学院Robin Ali教授，加州大学Michael Karin教授，和澳门科技大学张康教授担任。张康教授还担任Signal Transduction and Targeted Therapy、Precision Clinical Medicine共同主编。 MedComm-Future Medicine已被国际知名数据库Scopus收录，2024年免收稿件处理费，欢迎投稿！ 往期推荐 牙干细胞在牙槽骨和牙周再生中的应用研究进展｜MedComm-Future Medicine MedComm-FutMed重磅综述 | 深度学习在蛋白质结构预测中的进展与挑战 识别代谢特征，助力肿瘤免疫治疗疗效预测 | MedComm-Future Medicine 推荐阅读 01 MedComm（IF 10.7）和Molecular Biomedicine (IF 6.3) 影响因子再创新高 | 祝贺！ 02 喜报！MedComm-Oncology明年即将获得首个影响因子！ 03 喜讯 | 祝贺MedComm-Future Medicine主编再次入选2024年“全球高被引科学家”榜单 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学 | 人人学懂免疫学（语音版）    综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普 | 医药前沿笔记 PROTAC技术 | 抗体药物 | 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术 | 化学生物学 温馨提示 医药速览公众号目前已经有近12个交流群（好学，有趣且奔波于医药圈人才聚集于此）。进群加作者微信（yiyaoxueshu666）或者扫描公众号二维码添加作者，备注“姓名/昵称-企业/高校-具体研究领域/专业”，此群仅为科研交流群，非诚勿扰。 简单操作即可星标⭐️医药速览，第一时间收到我们的推送 ①点击标题下方“医药速览”   ②至右上角“...”  ③点击“设为星标

引言 果糖是最常见的食品甜味添加剂，被广泛应用于含糖饮料、糖果和烘培食品的加工。在过去200年间，人类对于果糖的摄入量增长超过100倍。过量摄入果糖与肥胖、糖尿病和脂肪肝等代谢性疾病发生密切相关。流行病学研究结果表明摄入过量果糖会增加罹患结直肠癌的风险【1】，然而，一直没有研究揭示果糖在结直肠癌进展中的功能和机制。2018年，卜鹏程团队研究成果首次证明高果糖饮食能促进结直肠癌的肝转移，结直肠癌细胞利用肝脏中丰富的果糖作为能源，促进其在肝脏中的定植和生长（Cell Metabolism， 2018）。随后，多项研究也报道过量摄入果糖会促进结直肠癌、胰腺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌和急性髓系白血病的发生和发展。上述工作都关注的是果糖直接作用于肿瘤细胞通过代谢途径促进肿瘤的生长。 2024年10月28日，中国科学院生物物理研究所卜鹏程、温州医科大学沈贤和中国科学院大连化学物理研究所朴海龙团队合作在Cell Metabolism 杂志上发表题为Hexokinase 2 senses fructose in tumor-associated macrophages to promote colorectal cancer growth的研究论文。该研究发现果糖抑制M1型肿瘤相关巨噬细胞（M1-like tumor-associated macrophages，M1-like TAMs）的极化进而促进结直肠癌的发生和发展。有意思的是，果糖对于巨噬细胞极化的抑制作用并不依赖于其下游代谢物，而是通过直接促进己糖激酶（HK2）和肌醇1，4，5-三磷酸受体Ⅲ型（ITPR3）的相互作用。该研究揭示了果糖发挥功能的新机制，果糖本身可以作为调控巨噬细胞极化的信号分子。 研究团队利用自发（APCmin/+）和原位异种移植小鼠结直肠癌模型发现每天摄入330ml可乐剂量的高果糖浆（每天灌胃400μl，25%高果糖浆溶液，葡萄糖：果糖=45：55）【2】，不会引起小鼠肥胖，但明显促进小鼠结直肠癌的发生和生长。流式细胞术和组织多色免疫荧光染色分析发现高果糖浆显著下调肿瘤微环境中巨噬细胞尤其是M1-like TAMs的比例。研究人员发现是糖浆中的果糖抑制了M1-like TAMs的极化。GLUT5（glucose transporter 5）是特异性果糖转运蛋白，敲除髓系细胞中GLUT5能够逆转果糖对M1-like TAMs极化的抑制作用，并且抑制原位结直肠癌的生长。 果糖被细胞摄入后会迅速被果糖激酶KHK磷酸化生成F1P，继而进入糖酵解途径。研究人员先是依次敲低了巨噬细胞中KHK及其下游代谢酶 ALDOB和TKFC，发现敲低下游代谢酶并不会逆转果糖对M1-like TAMs极化的抑制作用，提示果糖并非通过KHK及其下游代谢产物调控M1-like TAMs极化。已有文献报道在髓系细胞中果糖主要被己糖激酶HK2磷酸化生成F6P，然而，无论是与果糖有相似下游代谢产物的葡萄糖，还是葡萄糖类似物2-DG，都不能逆转果糖对M1-like TAMs极化的抑制作用。考虑到HK2催化果糖代谢的米氏常数远大于葡萄糖，研究人员联合基于13C6标记果糖的代谢流分析和靶向代谢组学分析，发现与肝细胞（果糖主要的代谢细胞）相比，巨噬细胞中果糖的代谢速率极其缓慢，提示果糖可能通过HK2而不是其下游代谢产物抑制M1-like TAMs的极化。随后，研究人员发现果糖促进HK2与ITPR3的相互作用，利用Alphafold multimer和蛋白质免疫共沉淀实验，预测并验证了HK2与ITPR3的相互作用位点。ITPR3是内质网上重要的Ca2+转运通道组成蛋白，果糖能够显著减少线粒体相关内质网膜（MAM）的形成并降低细胞质基质和线粒体中Ca2+浓度，敲除GLUT5或在敲低HK2的BMDMs中回补不与ITPR3相互作用的HK2突变体，均能逆转果糖对MAM形成以及细胞质基质和线粒体中Ca2+浓度的下调作用。研究人员进一步的研究发现，果糖通过下调细胞质基质中的Ca2+浓度，抑制p38和STAT1的磷酸化以及p65入核，进而抑制M1-like TAMs极化。另一方面，果糖通过下调线粒体中的Ca2+浓度，降低线粒体中的ROS水平，抑制NLRP3炎症小体的活化，从而抑制巨噬细胞对肿瘤细胞的杀伤功能。 结直肠癌患者肿瘤单细胞转录组测序分析结果表明，GLUT5高表达的巨噬细胞亚群中M1-like TAMs相关标志物的水平显著低于GLUT5低表达的巨噬细胞亚群。巨噬细胞中GLUT5表达水平与患者的分级呈正相关，而与患者存活时间呈负相关。 该研究揭示了果糖作为信号分子通过抑制M1-like TAMs极化促进结直肠癌发生和生长的新功能，丰富了果糖调控细胞活性的作用机制。 高果糖饮食促进结直肠癌进展的机制图（Credit: Cell Metabolism） 参考文献 1.Michaud, D.S., Fuchs, C.S., Liu, S., Willett, W.C., Colditz, G.A., and Giovannucci, E. (2005). Dietary glycemic load, carbohydrate, sugar, and colorectal cancer risk in men and women. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 14, 138-147. 2.Goncalves, M.D., Lu, C., Tutnauer, J., Hartman, T.E., Hwang, S.K., Murphy, C.J., Pauli, C., Morris, R., Taylor, S., Bosch, K., et al. (2019). High-fructose corn syrup enhances intestinal tumor growth in mice. Science 363, 1345-1349. 10.1126/science.aat8515. https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(24)00398-X 责编|探索君 排版|探索君 来源|BioArt End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述