通过药物诱导线粒体与溶酶体的过度结合，在胶质母细胞瘤中引发合成性细胞死亡

《Cancer Letters》：Pharmacological Induction of Mitochondria-Lysosome Hyper-Tethering Elicits Synthetic Lethality in Glioblastoma

　　

董园苏|黄彦平|郝彪|崔晓腾|赵吉星|詹琦|易凯凯|丁雅清|徐汉毅|王启学|郭洪波|康春生

天津医科大学总医院神经外科，天津神经病学研究所神经肿瘤学实验室，教育部与天津市重点实验室（中枢神经系统神经损伤后修复与再生），中国天津300052

摘要

由于缺乏临床适用的cPLA2抑制剂，细胞质磷脂酶A2（cPLA2）与二肽基肽酶4（DPP4）在胶质母细胞瘤（GBM）中的合成致死性临床转化一直受到阻碍。在本研究中，我们证明了具有cPLA2抑制活性的临床可用药物喹纳克林与DPP4抑制剂利那格列汀联合使用可产生强烈的抗肿瘤效果。这种组合协同作用减少了线粒体蛋白，并抑制了GBM的生长，显著延长了生存期，优于替莫唑胺。机制上，喹纳克林促进了p62依赖的cPLA2和线粒体分裂蛋白FIS1的自噬降解，而利那格列汀破坏了DPP4-EGFR的正反馈循环，阻碍了EGFR对RAB7 Ser72位的磷酸化，从而稳定了GTP结合的RAB7。这两种抑制作用共同增强了线粒体与溶酶体的接触频率和持续时间，导致通过称为线粒体-溶酶体超连接（MLHT）的过程发生大规模线粒体降解和生物能量崩溃。此外，我们建立了一个复合转录特征（DPP4-CPLA2-FIS1，DCF评分），该特征反映了这一轴的活性，并为GBM的代谢分层和治疗提供了指导。我们的工作不仅提出了一种临床可行的GBM治疗策略，还将合成致死性相互作用的目标对从cPLA2-DPP4转变为效应对FIS1-RAB7，确立了过度激活的线粒体-溶酶体连接作为可药物化的抗肿瘤机制。

引言

胶质母细胞瘤（GBM）是成人原发性脑肿瘤中最主要且恶性程度最高的类型，约占所有颅内肿瘤的14.5%[1]，[2]。我们的一系列研究表明，聚合酶I和转录释放因子（PTRF）以及细胞质磷脂酶A2（cPLA2）在GBM的脂质代谢重编程和膜重塑中起着关键作用[3]，[4]。此外，我们使用CRISPR–Cas9筛选确定了DPP4是cPLA2在GBM细胞中的合成致死性伙伴，同时使用cPLA2抑制剂AACOCF3和DPP4抑制剂利那格列汀（Lina）双重阻断有效抑制了GBM的增殖，降低了其代谢活性[5]。然而，AACOCF3仍是一种实验性的cPLA2抑制剂，尚未获得临床批准也未在临床应用。喹纳克林（Quina）是一种临床可用的吖啶衍生物，已被证明可以抑制cPLA2并在多种癌症类型中表现出抗肿瘤活性，尽管其在肿瘤内的代谢调节作用尚未得到充分研究[6]，[7]。因此，研究喹纳克林和利那格列汀在GBM中的协同代谢靶向具有重要的机制意义和巨大的转化潜力。

癌细胞通常即使在有氧条件下也保持较高的糖酵解活性以产生能量——这种代谢特征被称为瓦尔堡效应，有助于肿瘤的发展[8]。值得注意的是，瓦尔堡效应的核心在于肿瘤细胞中糖酵解速率的显著增加。然而，一个常见的误解是肿瘤细胞中糖酵解被促进而氧化磷酸化（OXPHOS）被抑制以产生能量[9]，[10]。越来越多的证据表明，作为细胞代谢的核心途径，线粒体OXPHOS对肿瘤的发展和进展仍然至关重要，并且最近已成为癌症治疗的一个有前景的目标[10]，[11]。线粒体-溶酶体接触位点是调节线粒体和溶酶体动态的双向关键平台，越来越被认为是细胞功能的关键决定因素[12]，[13]，[14]。我们之前的研究表明，长时间的线粒体-溶酶体接触会导致线粒体崩溃。因此，策略性地维持这些接触以抑制线粒体OXPHOS可能代表了一种潜在的GBM治疗手段。

线粒体分裂蛋白1（FIS1）通过将细胞质GTP酶Drp1招募到线粒体外膜上来促进线粒体分裂[15]。在溶酶体方面，小GTP酶RAB7作为RAB家族的成员，是晚期内体和溶酶体运输的中心调节器，RAB7在GTP结合态和GDP结合态之间的循环控制着多种细胞过程[16]。值得注意的是，GTP结合的RAB7促进了线粒体-溶酶体的连接，而接触解体则由FIS1介导，FIS1招募RAB7 GTP酶激活蛋白（GAP）TBC1D15来刺激GTP水解和接触释放[12]。因此，靶向FIS1或RAB7可能提供一种有效的手段来促进线粒体-溶酶体的连接。

在这项研究中，我们评估了喹纳克林与利那格列汀联合使用的治疗潜力。我们证明了这种临床可行的药物组合在GBM中表现出强烈的合成致死性，不仅通过抑制上游信号靶点cPLA2和DPP4，还通过机制上作用于细胞器动态的核心效应机制。我们发现喹纳克林诱导了FIS1的自噬降解，而利那格列汀通过促进EGFR降解稳定了GTP结合的RAB7，从而消除了其在Ser72位的激酶介导的磷酸化，它们的协同效应迫使线粒体和溶酶体之间发生病理性超连接（MLHT），最终导致线粒体的灾难性降解。因此，我们的工作重新定义了已知的细胞器执行层面的合成致死性相互作用，并建立了细胞器间接触的强制失调作为GBM的一种新型强大治疗范式。

章节片段

细胞培养和药物处理

TBD0220——一种原发性GBM细胞系——是在河北大学附属医院生成的[17]。患者来源的GBM细胞系HYF和GSC BIN-3-5-S来自北京神经外科研究所[18]。细胞在37°C、5% CO2的湿润培养箱中维持。更多实验细节见补充数据。

细胞活力测定

活力测定和药物组合协同作用分析按照先前的描述进行[19]。药物组合协同作用评分

喹纳克林和利那格列汀双重抑制cPLA2协同抑制线粒体呼吸

我们之前的研究系统地确定了PTRF和cPLA2是驱动GBM恶性进展的关键调节因子[3]，[4]。在此基础上，基于CRISPR-Cas9的合成致死性筛选显示cPLA2和DPP4是GBM中的共同代谢脆弱点[5]。一致地，AACOCF3和利那格列汀联合抑制cPLA2和DPP4显著增强了GBM细胞的杀伤活性（图1A）。蛋白质组学分析进一步表明AACOCF3 + 利那格列汀

讨论

在这项研究中，我们使用临床可用的药物喹纳克林与利那格列汀联合使用，发现了一种临床可行的胶质母细胞瘤治疗策略。这种组合疗法在原位模型中抑制了肿瘤生长并延长了生存期，优于替莫唑胺。从机制上讲，我们重新定义了cPLA2-DPP4的合成致死性相互作用，表明共同抑制作用于线粒体-溶酶体接触，诱导了细胞器应激。喹纳克林促进了p62依赖的cPLA2降解

CRediT作者贡献声明

黄彦平：撰写——原始草稿，可视化，验证，方法学，研究，正式分析。康春生：撰写——审阅与编辑，撰写——原始草稿，监督，资源，项目管理，资金获取，概念化。崔晓腾：方法学，研究，正式分析。郝彪：撰写——原始草稿，可视化，验证，方法学，研究，正式分析。詹琦：可视化，验证，方法学。赵吉星：

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究中生成和分析的数据包含在文章及其补充数据中。如需额外原始材料，可向相应作者请求。

伦理声明

涉及动物的实验程序已获得天津医科大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准（批准编号IRB2025-DW-20）。

生成式AI使用声明

本工作中未使用生成式AI和AI辅助技术

资助

本工作得到了非传染性疾病-国家科学技术重大项目（项目编号2024ZD0525300）和广东省重点领域研究与发展计划（项目编号2023B1111020008）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。