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好久不见的二甲双胍，又现身了。
近日，由中山大学何伟玲（现任厦门大学医院院长）、广州大学王雄军、中山大学肿瘤防治中心张蔚菁和辽宁师范大学李国辉领衔的研究团队，在著名期刊《科学·转化医学》上，以封面的形式发表了一篇重要研究论文[1]。
他们发现抑癌蛋白NIT2是调节胃癌对氟尿嘧啶（5-FU）耐药的关键。具体来说，5-FU处理会导致NIT2的磷酸化，并通过泛素化途径被降解；NIT2的水平降低，会促进氧化磷酸化相关基因的表达，赋予胃癌细胞对5-FU耐药的技能。
好消息是，他们还证实，氧化磷酸化抑制剂二甲双胍，可以恢复胃癌细胞对5-FU的敏感性。这一发现或许有助于改善胃癌患者的预后。
▲论文首页截图
我们都知道，咱们国家的胃癌负担非常重，无论是发生率和死亡率，胃癌均排在所有恶性肿瘤的第三位。
胃癌之所以如此凶险，主要有两个原因。第一，胃癌缺乏特异性症状，大多数患者确诊即晚期，预后较差；第二，治疗胃癌的药物相对有限。
氟尿嘧啶（5-FU）联合铂类药物是晚期胃癌的一线化疗方案，然而耐药问题导致很多患者对治疗反应差、预后不良。遗憾的是，临床上目前还缺乏有效的克服化疗耐药的策略。因此，揭示胃癌对5-FU耐药的机制，并找到破解法门，是提升胃癌患者总生存率的关键。
由于细胞代谢重编程与肿瘤对化疗耐药密切相关，我国研究人员就将代谢作为突破口。他们重点研究了氧化磷酸化（OXPHOS），因为对氧化磷酸化的依赖性增加，是多种对化疗耐药肿瘤的显著特征。然而，氧化磷酸化在胃癌对化疗耐药（尤其是5-FU）中的作用和机制仍不清楚。
▲封面
研究人员的第一步就是通过CRISPR基因编辑技术筛选调节胃癌对5-FU耐药的代谢酶。
一个编码腈水解酶家族成员2（NIT2）的基因NIT2引起了研究人员的注意，因为NIT2是一种潜在的肿瘤抑制因子，之前没有研究报道过它与胃癌对5-FU耐药有关。
在随后的研究中，研究人员发现，在5-FU存在的情况下，如果降低癌细胞中NIT2的水平，会增加胃癌细胞的存活率，并抑制细胞凋亡；在没有5-FU的情况下，清除NIT2对癌细胞的生长影响甚微。此外，如果过表达NIT2，5-FU的抗癌能力就会增强。
显然，NIT2的存在会让胃癌细胞对5-FU敏感。不过，让研究人员感到意外的是，NIT2让胃癌细胞对5-FU敏感竟然不依赖于它的酶活性。
▲NIT2让胃癌细胞对5-FU敏感
在进一步探索NIT2敏化胃癌细胞之前，研究人员先在人体研究中确认了NIT2的潜在功能。
他们发现，NIT2在胃癌组织中的表达水平低于正常组织，而且NIT2高表达的胃癌患者对5-FU治疗的反应更佳。此外，他们还发现，NIT2低表达是胃癌患者生存率低的独立预后因素。
▲NIT2低表达胃癌患者的总生存率低于NIT2高表达患者
有了以上人体数据的支撑，就可以探索NIT2敏化胃癌的机制了。
在敲除癌细胞的NIT2基因之后，他们发现氧化磷酸化（OXPHOS）相关基因NDUFA13和COX20的表达增加了。
无论是重新引入野生型NIT2基因，还是失去酶活性的突变型NIT2基因，上述氧化磷酸化相关基因的表达都下降了。这再次说明，NIT2敏化胃癌与它的酶活性无关。
为了证实NIT2确实是通过抑制氧化磷酸化恢复胃癌对5-FU的敏感性，研究人员找来了“当红”氧化磷酸化抑制剂二甲双胍。他们发现，二甲双胍处理可以“弥补”NIT2的功能。而且，无论是NIT2过表达，还是二甲双胍，都可以提高5-FU的抗癌效果。
这说明，NIT2确实通过抑制氧化磷酸化基因表达，恢复了胃癌细胞对5-FU的敏感性。
▲NIT2和二甲双胍都可以提高5-FU的抗癌效果
接下来的问题就是，NIT2究竟是如何抑制氧化磷酸化相关基因的表达呢？
无论是野生型的NIT2，还是失去酶活性的突变型NIT2，都可以通过在细胞核中与含溴结构域蛋白1（BRD1）结合，抑制HBO1复合物调控的组蛋白H3第14号赖氨酸乙酰化（H3K14ac），降低染色质的可及性，进而抑制氧化磷酸化相关基因（NDUFA13和COX20）的表达。
而5-FU处理会激活癌蛋白Src激酶，促进NIT2的第49号酪氨酸（Y）被磷酸化，导致NIT2被E3连接酶CCNB1IP1泛素化，并被降解；从而增强了HBO1复合物与H3之间的相互作用，提升H3K14ac水平，增加染色质的可及性，最后促进氧化磷酸化相关基因的表达，让癌细胞对5-FU耐药。
随后的人体研究数据，也证实了上述机制在胃癌患者体内存在。
▲机制示意图
总的来说，何伟玲/王雄军/张蔚菁/李国辉领衔的这项研究表明，NIT2会通过一种独立于其腈水解酶功能的机制，抑制胃癌细胞的氧化磷酸化相关基因表达；而5-FU治疗，有可能会通过促进NIT2的磷酸化和泛素化，导致NIT2被降解，解除NIT2对氧化磷酸化的抑制作用，促进癌症的生长。
更重要的是，这个研究还发现，用二甲双胍抑制胃癌细胞的氧化磷酸化，同样可以使胃癌对5-FU复敏。因此，未来有必要在对5-FU耐药的胃癌患者群体中，测试二甲双胍联合5-FU的效果。
期待这一联合疗法能破除胃癌对5-FU的耐药，改善胃癌患者的预后。
参考文献：
[1].Wang Z, Di Y, Wen X, et al. NIT2 dampens BRD1 phase separation and restrains oxidative phosphorylation to enhance chemosensitivity in gastric cancer. Sci Transl Med. 2024;16(774):eado8333. doi:10.1126/scitranslmed.ado8333
本文作者丨BioTalker