USP11通过调控NRF2去泛素化稳定表达抑制肝细胞癌铁死亡并增强紫杉烷类药物耐药性的机制研究

　　本研究针对肝细胞癌（HCC）中铁死亡调控机制及紫杉烷类药物耐药性问题，揭示了去泛素化酶USP11通过去泛素化稳定NRF2蛋白表达，进而抑制erastin诱导的铁死亡过程（表现为Fe2+、MDA、ROS水平降低，GSH、SLC7A11、GPX4水平升高），并降低HCC细胞对紫杉烷类药物（PTX/DTX/CTX）的敏感性。该发现为HCC靶向治疗提供了新的理论依据和潜在治疗靶点。

　　

肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是全球第六大常见癌症和第四大癌症相关死亡原因，其发生发展与肝炎病毒感染、酒精摄入及致癌物接触等多种因素密切相关。虽然手术切除是HCC的首选治疗方法，但仅20%-30%的患者适合手术治疗，化疗仍是主要治疗手段。然而，长期化疗易导致耐药性，严重影响患者生存期。紫杉烷类药物（包括紫杉醇Paclitaxel, PTX、多西他赛Docetaxel, DTX和卡巴他赛Cabazitaxel, CTX）作为微管抑制剂，可通过干扰细胞周期G2-M期进程发挥抗肿瘤作用，但耐药性问题亟待解决。

近年来，铁死亡（Ferroptosis）作为一种铁依赖性的程序性细胞死亡方式，在肿瘤治疗领域备受关注。该过程以铁离子积累和脂质过氧化为主要特征，与谷胱甘肽（GSH）耗竭、谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）活性抑制以及活性氧（ROS）积累密切相关。研究表明，诱导铁死亡可能成为HCC治疗的新策略。与此同时，泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）作为蛋白质降解的重要途径，其调控异常与肿瘤发生发展密切相关。去泛素化酶USP11（Ubiquitin-Specific Protease 11）可通过去除底物蛋白的泛素化修饰阻止其降解，在多种肿瘤中发挥重要作用，但其在HCC铁死亡和紫杉烷类药物敏感性调控中的作用尚未明确。

核因子 erythroid 2-related factor 2（NRF2）作为关键的抗氧化转录因子，在调节氧化应激反应和铁死亡过程中扮演重要角色。研究表明NRF2在HCC中高表达，与不良预后相关，且可通过调控SLC7A11和GPX4表达影响铁死亡进程。值得注意的是，USP家族成员（如USP9X、USP32）可通过去泛素化作用稳定NRF2蛋白表达，但USP11是否通过类似机制调控NRF2进而影响HCC进展尚待探索。

为此，研究人员在《Translational Medicine of Aging》发表了题为"USP11 is involved in the sensitivity of liver cancer cells to ferroptosis and taxanes through the regulation of NRF2 ubiquitin-mediated degradation"的研究论文，系统阐述了USP11/NRF2分子轴在调控HCC铁死亡和紫杉烷类药物敏感性中的作用机制。

本研究采用多种技术方法：通过TCGA数据库和24对临床HCC样本分析USP11表达；使用人永生化肝细胞THLE2和HCC细胞系（HepG2、SNU449、Huh7、Hep3B）进行体外实验；通过慢病毒转染构建USP11和NRF2过表达/敲低稳转细胞系；采用CCK-8、克隆形成、划痕、Transwell实验检测细胞增殖迁移；通过检测Fe²⁺、GSH、MDA、ROS水平评估铁死亡；使用Co-IP、CHX追逐实验、MG132处理验证蛋白互作和稳定性；建立裸鼠皮下成瘤模型进行体内验证。

研究结果首先证实USP11在HCC临床组织和细胞系中显著高表达。功能实验表明：USP11过表达促进HCC细胞增殖、迁移和侵袭能力，而敲低USP11则抑制这些恶性表型。

在铁死亡调控方面，研究发现：在erastin诱导条件下，USP11过表达导致Fe²⁺、MDA和ROS水平降低，GSH、SLC7A11和GPX4水平升高，从而抑制铁死亡；相反，USP11敲低增强了erastin诱导的铁死亡效应。

在药物敏感性方面，研究显示：USP11过表达降低HCC细胞对紫杉烷类药物（PTX、DTX、CTX）的敏感性，提高IC50值；而USP11敲低则增强细胞对这类药物的敏感性。

机制研究表明：USP11与NRF2存在直接相互作用，USP11通过去泛素化作用稳定NRF2蛋白表达，抑制其泛素化降解。NRF2敲低削弱了USP11过表达对铁死亡的抑制作用和对紫杉烷类药物耐药性的促进作用，而NRF2过表达则逆转了USP11敲低的相关效应。

体内实验进一步证实：USP11敲低抑制裸鼠移植瘤生长，降低Ki67、NRF2、SLC7A11和GPX4表达，增加Fe²⁺水平；USP11敲低与紫杉烷类药物联合使用表现出协同抗肿瘤效应。

研究结论表明：USP11在HCC中高表达，通过去泛素化稳定NRF2蛋白表达，进而抑制erastin诱导的铁死亡过程并降低HCC细胞对紫杉烷类药物的敏感性。USP11/NRF2信号轴作为调控HCC铁死亡和化疗耐药的关键通路，为HCC靶向治疗提供了新的理论依据。针对USP11的特异性抑制剂（如米托蒽醌）可能与紫杉烷类药物产生协同抗肿瘤效应，这为未来HCC联合治疗策略的开发指明了方向。

该研究的创新性在于首次系统阐明了USP11通过调控NRF2去泛素化在HCC铁死亡和紫杉烷类药物耐药性中的双重作用，不仅深化了对HCC耐药机制的理解，也为开发针对USP11/NRF2轴的新型靶向治疗方案提供了重要科学依据。未来研究可进一步探索USP11抑制剂与紫杉烷类药物联合使用的临床前疗效，推动HCC治疗策略的优化创新。