靶向铁死亡克服化疗耐药：基于机制协同策略增强神经母细胞瘤化疗疗效

　　为解决化疗耐药性神经母细胞瘤（NB）缺乏有效治疗手段的问题，研究人员开展靶向铁死亡（ferroptosis）联合标准化疗的机制研究。通过患者来源异种移植（PDX）模型和高通量筛选，发现硫氧还蛋白还原酶抑制剂Auranofin通过激活铁蛋白自噬（ferritinophagy）和铁超载途径，有效逆转化疗诱导的间充质表型并显著延长生存期。该研究为临床联合治疗策略提供机制依据，发表于《npj Precision Oncology》。

　　

神经母细胞瘤（Neuroblastoma, NB）作为儿童最常见的颅外实体肿瘤，其高风险类型（high-risk neuroblastoma, HR-NB）始终是儿科肿瘤领域的治疗难题。尽管国际儿科肿瘤学会欧洲神经母细胞瘤组（SIOPEN）制定的COJEC化疗方案（包含顺铂、长春新碱、卡铂、依托泊苷和环磷酰胺的五药联合方案）作为一线治疗方案，但肿瘤细胞对化疗诱导的凋亡（apoptosis）产生耐药性仍是导致治疗失败和复发的主要原因。这种耐药性与肿瘤细胞中未成熟的间充质（mesenchymal, MES）表型细胞群的存在密切相关，它们表现出显著的干性特征和治疗抵抗能力。近年来，一种新型细胞死亡方式——铁死亡（ferroptosis）——逐渐成为肿瘤治疗研究的新方向。这是一种铁依赖性的、由脂质过氧化物（lipid peroxidation）累积引发的调节性细胞死亡形式。值得注意的是，具有高代谢需求的MYCN扩增型NB肿瘤极度依赖铁和半胱氨酸（cysteine），这使它们理论上对铁死亡敏感。然而，铁死亡诱导剂与现有标准化疗方案之间的相互作用尚不明确，何种机制（mechanisms of action, MOA）能有效靶向异质性NB群体仍需系统探索。

为回答这些问题，由Adriana Ma?as和Daniel Bexell领衔的研究团队在《npj Precision Oncology》上发表了最新研究成果。他们通过多维度的临床前研究模型，系统评估了多种铁死亡诱导剂在化疗耐药NB中的治疗效果，并深入解析了其与COJEC化疗方案的相互作用机制，最终证实基于特定MOA的铁死亡诱导联合策略可显著增强化疗疗效。

本研究主要采用以下关键技术方法：1）利用患者来源异种移植（patient-derived xenograft, PDX）模型及其衍生的类器官（organoid）培养体系，涵盖原发敏感和复发耐药模型；2）通过大规模RNA测序数据集（包括SEQC、Versteeg和Kocak队列）和单细胞转录组数据分析抗氧化通路表达与临床预后的关联；3）采用高通量药物筛选平台评估16种不同MOA的铁死亡诱导剂（包括GPX4抑制剂、System Xc^-抑制剂、TrxR抑制剂等）的体外疗效；4）运用SynergyFinder平台进行药物协同作用分析；5）通过空间转录组学技术分析化疗前后患者肿瘤样本的分子特征变化；6）建立PDX小鼠模型进行体内药效评价和生存分析。

研究结果首先揭示抗氧化通路活性与NB不良预后的显著关联。通过对498例NB患者的RNA测序数据分析发现，谷胱甘肽（glutathione）通路、甲羟戊酸（mevalonate）通路和硫氧还蛋白（thioredoxin）通路的高表达与年龄大于18个月、MYCN扩增、治疗抵抗和低生存率显著相关。单细胞转录组分析进一步显示，间充质（MES）表型细胞中GPX4、TXNRD1（编码TrxR）和HMGCR的表达最高，提示这些细胞群体可能对铁死亡诱导特别敏感。

在体外药物筛选中，研究人员测试了16种铁死亡诱导剂在4种PDX来源NB类器官模型中的效果。结果显示GPX4抑制剂（RSL3、ML162）、TrxR抑制剂（Auranofin）和铁离子载体（salinomycin）在多个模型中均能有效诱导细胞死亡和脂质过氧化。特别值得注意的是，化疗耐药模型（LU-NB-3R）对这些化合物保持敏感性，而对照COJEC化疗则效果有限。

体内实验证实了铁死亡诱导剂的治疗潜力。在化疗耐药的LU-NB PDX1模型中，Auranofin（10 mg/kg，5天/周）治疗显著延缓肿瘤生长并延长小鼠生存期。局部给予RSL3（1.25 mg/注射，皮下或瘤内）在PDX1和PDX3模型中均诱导了肿瘤消退和长期缓解，甚至在某些动物中实现完全缓解。机制上，RSL3处理降低了SOX9阳性细胞比例（MES表型标志），同时增加了TH阳性细胞（肾上腺素能分化标志），表明其可能选择性靶向未分化细胞或促进分化。

然而，研究人员发现铁死亡诱导与化疗的联合效果高度依赖于MOA。当GPX4抑制剂RSL3与COJEC联合时，表现出明显的拮抗作用（平均Bliss协同得分-10.089）。这种拮抗与多药耐药蛋白1（MRP1/ABCC1）的上调、细胞内谷胱甘肽（GSH）动态变化以及化疗药物（特别是依托泊苷）诱导的GPX4、FSP1和HSPB1（铁死亡抑制因子）上调有关。相反，TrxR抑制剂Auranofin与COJEC联合则表现出良好的相容性（平均Bliss得分+3.644）。

深入的机制研究表明，Auranofin通过抑制硫氧还蛋白还原酶（TrxR）活性，触发铁蛋白自噬（ferritinophagy）过程，导致溶酶体积累和铁离子释放，最终引发铁死亡。RNA测序分析显示，Auranofin单独或与COJEC联合处理显著下调了与肿瘤恶性特征相关的通路（如mTORC1信号、糖酵解、Notch信号等），并逆转了化疗诱导的MES表型基因特征。值得注意的是，Auranofin还能抵消COJEC诱导的HSPB1和ABCC1上调，这可能是其克服化疗耐药的重要机制。

最终，在化疗耐药的PDX模型中，Auranofin与COJEC联合治疗显著优于单药治疗，表现为肿瘤生长抑制增强和生存期延长。组织学分析显示联合治疗组中铁死亡标志物（4HNE、CD71）表达增加，铁沉积（普鲁士蓝染色）增强，NCOA4（铁蛋白自噬关键介质）表达上调，同时SOX9阳性细胞减少，进一步证实了铁蛋白自噬介导的铁死亡机制。

研究结论强调，铁死亡诱导代表了一种有前景的治疗策略，可用于克服HR-NB的化疗耐药。然而，成功将铁死亡诱导剂整合入临床治疗方案需要仔细考虑MOA的选择，以避免与某些化疗药物（如依托泊苷）的拮抗作用。TrxR抑制剂Auranofin通过铁蛋白自噬机制发挥抗肿瘤作用，并能逆转化疗诱导的MES表型，使其成为与COJEC化疗联合的理想候选。该研究不仅为NB治疗提供了新的联合策略，也为基于MOA的个性化治疗选择提供了重要见解。