CD36在转移过程中调控悬浮癌细胞的代谢重编程及早期细胞簇的形成

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：CD36 regulates metabolic reprogramming and early cluster formation of suspension cancer cells during metastatic progression

本研究阐明CD36通过调控 adherent-to-suspension transition（AST）细胞早期簇形成及代谢重编程（OXPHOS→糖酵解），抑制其转移潜力。临床数据证实CD36和JUP高表达与患者早期生存率降低显著相关，提示CD36为转移干预新靶点。

　　

Doru Kwon | Hyun Woo Park | Junjeong Choi

韩国仁川延世大学药学科学研究所药学院

摘要

引言

循环肿瘤细胞（CTC）簇是转移的强大媒介，与单个CTC相比，它们具有显著增强的生存能力和定植潜力。然而，引发簇形成的分子和代谢程序仍不明确。已知CD36对转移和代谢至关重要，但其在粘附到悬浮状态转变（AST）及随后CTC簇形成过程中的调控作用尚不清楚。本研究旨在阐明CD36如何协调AST来源癌细胞的早期簇形成，并探索其作为阶段特异性治疗靶点的潜力。

方法

我们使用了一种体外AST-簇转变模型，并通过活细胞成像技术进行监测。评估了CD36、糖酵解和ROS抑制对簇动态和活力的影响。通过簇驱动的转移小鼠模型在体内验证了有效性，并分析了患者数据（CTC转录组、METABRIC队列）的代谢和预后相关性。

结果

我们发现CD36表达具有双相性（在AST细胞中上调，在簇形成过程中下降），同时伴随着缺氧条件下从氧化磷酸化（OXPHOS）向糖酵解的代谢转变。这种代谢重编程由AKT、AMPK和HIF1α轴维持。CD36的抑制会损害早期簇的形成，这伴随着连接蛋白表达的减少，并足以减少体内的簇驱动的肺转移。患者数据显示出类似的代谢重塑特征，CD36和JUP的高表达与较差的早期生存率相关。

结论

本研究确定CD36是一个动态调节因子，它将AST与簇形成和代谢适应联系起来。CD36的阻断能有效抑制簇驱动的定植，表明CD36是一个可靶向的、阶段特异性的治疗靶点，可以在转移过程最早、最脆弱的阶段进行干预。

引言

癌症转移是癌症相关死亡的主要原因[1]。循环肿瘤细胞（CTC）簇是血行转移的关键媒介，与单个CTC相比，它们的生存能力和定植潜力显著增强（高达约50倍）[2]。这种转移级联反应由粘附到悬浮状态转变（AST）启动，这是原发肿瘤中的一个关键重编程事件，在此过程中，粘附的癌细胞失去锚定依赖性，以悬浮细胞的形式扩散，形成CTC前体[3]、[4]。重要的是，CTC簇通常会发展出与大小相关的缺氧状态，从而驱动代谢压力并趋向于糖酵解，这直接影响它们的生存和转移成功率[5]、[6]。尽管这一作用至关重要，但引发CTC簇形成并控制这种代谢重塑的精确分子和代谢程序仍不明确。

为了解决这一空白，我们建立了一个逐步的粘附到悬浮状态转变（AST）-簇模型，再现了从粘附细胞到簇状细胞的转移进展的各个阶段。CD36是一种脂质转运蛋白，可促进转移的启动并驱动脂质氧化[7]、[8]。CD36表达升高与不良临床结果相关[9]。然而，其在CTC簇的糖酵解和缺氧微环境中的作用与其在氧化中的作用相矛盾[6]、[8]、[10]。尽管先前的研究表明CD36的抑制可以减少簇的形成[10]，但其在从AST细胞到簇状细胞转变过程中的动态和阶段特异性作用，特别是在代谢可塑性和连接稳定性方面，仍不清楚。

因此，本研究旨在阐明CD36如何通过调节代谢重编程来协调AST来源癌细胞的早期簇形成，并确定其作为可靶向的、阶段特异性脆弱性的潜力，以抑制簇驱动的转移进展。

细胞培养和药物治疗

本研究使用了MDA-MB-231细胞（一种具有高度侵袭性的三阴性乳腺癌模型）和SUIT2细胞（一种转移性胰腺导管腺癌细胞系）。每种细胞系在进行细胞扩散试验前都在粘附条件下培养。MDA-MB-231和SUIT2细胞系来自美国类型培养收集中心。细胞在添加了10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的RPMI-1640培养基中培养。

CD36在AST-簇转变模型中的动态调节

为了确定CD36在转移过程中的动态作用，我们检测了其在AST-簇转变模型中的表达情况（图1A–C）。在扩散的AST细胞中，CD36表达显著上调[10]，但在两个细胞系中形成簇后表达下降（图1D–G）。同样，与ROS调节相关的HBA1/2珠蛋白基因的表达也遵循相同的双相模式（图1D–G）。相比之下，关键的细胞-细胞连接蛋白的表达也发生了变化

讨论与结论

在这项研究中，我们建立了一个体外AST-簇转变模型，再现了从粘附癌细胞到悬浮AST细胞、CTC簇和转移菌落的顺序进展。该模型使我们能够明确CD36驱动的代谢重编程和氧化还原调节如何协调早期簇形成和转移潜力。

我们的发现表明CD36是簇形成的短暂调节因子。在早期扩散过程中，CD36表达上调

缩写列表

AST
粘附到悬浮状态转变
CTCs
循环肿瘤细胞
ROS
活性氧
ECM
细胞外基质
EMT
上皮-间质转变
SSO
硫代琥珀酰亚胺油酸
FBS
胎牛血清
2-DG
2-脱氧-D-葡萄糖
NAC
N-乙酰半胱氨酸
qPCR
定量实时PCR
WB
Western blot检测
OCR
氧气消耗率
ECAR
细胞外酸化率
TMRE
四甲基罗丹明乙酯 IHC
免疫组化 TNBC
三阴性乳腺癌 ROC
接收者操作特征 OS
总生存率

CRediT作者贡献声明

D.K.设计了大部分实验并完成了所有关键实验工作。H.W.P.提供了MDA-MB-231和SUIT2细胞系，并提供了实验指导。作为通讯作者的J.C.参与了整个研究设计并参与了手稿的撰写。

出版同意

所有作者均同意被列入作者名单，并批准提交此内容。在审稿过程中，该材料未在其他地方提交发表。

伦理批准和参与同意

本研究使用了来自[METABRIC和GSE51827] [2]、[11]、[12]的公开可用、去标识化的人类数据。因此，不需要额外的伦理批准。

资助

这项工作是由韩国国家研究基金会（NRF）（编号：2020M3F7A109409421、2020R1A2C100337812、RS-2024-00509461和RS2025-25462806）资助的研究项目的一部分。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们衷心感谢延世大学药学系的成员们对这项研究的支持。我们也感谢转化癌症研究实验室的成员们提供的宝贵建议和鼓励。

本手稿的语言修饰和语法检查由大型语言模型（ChatGPT，版本5；OpenAI）协助完成。该AI工具仅用于语言精炼，未参与数据生成、分析或