华中科技大学章小平团队：发现肾癌新治疗策略

2024-07-24  来源：转化医学网

7月22日，华中科技大学章小平研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“N6-methyladenosine-modified ALDH9A1 modulates lipid accumulation and tumor progression in clear cell renal cell carcinoma through the NPM1/IQGAP2/AKT signaling pathway”，本文中，研究人员对19个ALDHs基因进行了全面的生物信息学分析，并确定ALDH9A1是ccRCC的关键基因。研究人员采用生物信息学分析、实时PCR、蛋白质免疫印迹和免疫组织化学检测ALDH9A1的表达模式和临床相关性。为了探究ALDH9A1抑制肿瘤作用的潜在机制，研究人员采用了RNA测序、甲基化RNA免疫沉淀、荧光素酶报告基因测定、质谱、免疫沉淀、突变研究和免疫荧光等方法。通过体外和体内两种方法评估ALDH9A1对ccRCC进展和代谢编程的影响。本研究揭示了ALDH9A1在ccRCC中作为肿瘤抑制基因。功能实验表明，ccRCC中ALDH9A1的缺乏促进了肿瘤的增殖、侵袭、迁移和脂质积累。机制分析表明，ALDH9A1水平的降低导致细胞质内核磷蛋白1 (NPM1)的隔离失败，从而抑制含有GTPase激活蛋白2 (IQGAP2)的IQ基序的转录，随后激活AKT-mTOR信号，终促进肿瘤进展和脂质积累。总之，本研究强调了ALDH9A1的强大预后意义，并提供了对ccRCC中ALDH9A1- npm1 - iqgap2 - akt轴的全面了解。这些发现为ccRCC患者的新治疗策略奠定了坚实的研究基础。


研究背景

肾癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤，2020年导致179368例全球死亡。此外，其发病率呈逐年上升趋势。肾细胞癌(RCC)占肾癌的90%，其中透明细胞肾细胞癌(ccRCC)占80%左右。目前，ccRCC患者的治疗策略主要围绕手术干预和靶向治疗、免疫检查点抑制剂治疗等药物的联合治疗。然而，提高无病生存率的进展仍然相对有限，晚期肾细胞癌带来了显著的死亡风险。因此，对ccRCC的分子生物学和遗传学改变进行全面的研究，并阐明其发生和发展的潜在机制势在必行。

代谢重编程被广泛认为是癌症的一个显著特征。ccRCC中存在显著的脂肪酸代谢紊乱，导致脂滴的形成，并产生独特的组织学表型。近期的研究表明，脂质沉积在ccRCC患者的肿瘤适应中起着重要的作用，而不是一个偶然的影响。在ccRCC患者中，代谢改变与较差的临床预后相关，因为脂质生成基因触发了肿瘤的发生。深入了解FA在ccRCC中的代谢机制将为创新的个体化治疗策略铺平道路。

乙醛脱氢酶9A1 (Aldehyde dehydrogenase 9A1, ALDH9A1)是ALDHs基因超家族的成员之一，由19个功能性基因组成，通过氧化醛形成相应的羧酸来维持细胞内环境稳态。ALDHs存在于几乎所有的生物体内，具有多种亚细胞定位，并参与一系列细胞功能，如增殖、生存和细胞对氧化应激的反应。据报道，ALDHs表现出的强大的酶活性代表了癌症干细胞(CSC)的标志，其中ALDH1发挥了突出的作用。ALDHs在前列腺癌组织中高表达，与前列腺癌的致瘤性和迁移能力增强相关。在胆管癌中，ALDH3B2是细胞增殖、迁移和肿瘤转移的关键因子。虽然人们对ALDHs在肿瘤发生中的作用越来越感兴趣，但关于ccRCC肿瘤和癌旁组织之间表达模式的研究有限。此外，ALDHs在ccRCC中的确切功能仍有待阐明。

ALDH9A1在体内外均可促进肾透明细胞癌的进展和脂质蓄积

鉴于ALDH9A1表达显著影响ccRCC患者的预后，本研究进一步探究了ALDH9A1在ccRCC中的未见机制。研究人员采用慢病毒和siRNAs在常规ccRCC细胞系A4和CAKI-1中构建了ALDH9A1过表达和敲除模型，并通过qRT-PCR和蛋白质免疫印迹实验验证了ALDH9A1过表达和敲除的效率。CCK8实验表明，外源性增加ALDH9A1显著抑制细胞增殖，与克隆形成实验的结果一致，而ALDH9A1缺乏显著促进ccRCC细胞的增殖。在ccRCC细胞中强制表达ALDH9A1会降低其迁移和侵袭能力，而ALDH9A1缺乏的ccRCC细胞则表现出相反的效果。此外，在过表达ALDH9A1的细胞中观察到了显著增多的凋亡细胞，而在ALDH9A1敲除的细胞中观察到了较少的凋亡细胞。本研究旨在评估ALDH9A1在ccRCC体内的肿瘤抑制作用，因此构建了裸鼠皮下肿瘤异种移植物和尾静脉转移模型，分别使用过表达ALDH9A1的CAKI-1和A498细胞。与携带空载体的CAKI-1细胞相比，过表达ALDH9A1的CAKI-1细胞产生的肿瘤异种移植物的重量和体积明显较小。免疫组织化学染色显示，ALDH9A1过表达导致肿瘤异种移植物中细胞增殖标志物Ki-67水平降低。此外，活体小动物成像显示，ALDH9A1的过表达显著抑制了肿瘤转移，来自ALDH9A1过表达组的肝脏转移结节数量少于对照组。因此，本研究提出ALDH9A1是ccRCC的理想生物标志物。


ALDH9A1在体外和体内均可抑制ccRCC的进展

研究小结

本研究阐明了ALDH9A1是如何通过AKT-mTOR途径发挥肿瘤抑制作用的。FTO甲基化了ALDH9A1的mRNA并降低了其RNA稳定性，导致ccRCC中ALDH9A1的减少。ALDH9A1的减少无法将NPM1保留在细胞质中，导致其在核内积累，进而抑制IQGAP2并激活AKT-mTOR信号通路。AKT-mTOR通路的激活促进了SREBP1的成熟并提高了涉及脂质生成的基因的mRNA表达。这些发现表明，ALDH9A1可以作为可靠的预后标志物，并为深入了解ccRCC中AKT-mTOR通路的调节和功能提供了新的见解，从而为ccRCC患者建立新的治疗策略奠定了坚实的研究基础。

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