Molecular Cancer: CRISPR筛查发现PSTK对化疗所致肝癌铁死亡的保护作用

肝细胞癌(HCC)是最常见的癌症之一，与不良的患者预后有关。到目前为止，治疗耐药性的出现阻碍了用于治疗肝癌患者的靶向治疗的有效性。在这项研究中，作者进行了一系列CRISPR/CAS9筛查，以确定能够改善HCC患者临床反应的与合成致死性相关的基因。

基于CRISPR的功能丧失基因筛查被用来针对肝癌细胞中的18,053个蛋白编码基因，以确定这些细胞中与化疗相关的合成致死基因。通过体外和体内分析，分析其协同作用，并通过RNA-SEQ和代谢组学分析探讨相关机制。通过高通量虚拟筛选筛选识别出的遗传靶点的潜在抑制剂。

图片来源: https://doi.org/10.1186/s12943-021-01466-9

自从它最初被发现以来，越来越多的证据已经证明了以铁死亡为靶点作为治疗耐药肿瘤的一种手段的潜在价值。索拉非尼一线治疗可以诱发铁死亡的确定进一步支持了铁死亡诱导治疗药物的前景。事实上，研究人员已经发现，通过抑制正常情况下降低铁中毒机制细胞毒性的机制来触发铁中毒，可能是克服肝癌靶向治疗耐药性的有效手段。

然而，在肿瘤发生的背景下，仍有许多工作要做来阐明铁死亡的机制。Gpx4是一种与铁死亡相关的关键解毒蛋白，其功能是清除脂质过氧化。当gpx4通过直接或间接靶向失活时，这可能导致铁链癌细胞死亡。Gpx4是一种含硒半胱氨酸(Sec)活性位点的硒依赖酶，与Sec位点共价结合的铁死亡诱导剂可以直接抑制Gpx4的活性。

通过一系列CRISPR/Cas9基因敲除文库筛选，结合RNA-seq和代谢组学分析，作者确定PSTK是参与硒半胱氨酸生物合成的关键中间体，是肝癌细胞靶向治疗耐药的关键介质。在RNA-SEQ分析中，发现PSTK与铁死亡的调控密切相关，PSTK的敲除导致肝癌细胞中铁死亡相关基因的上调。重要的是，作者发现，虽然PSTK基因敲除本身并不能直接诱导铁性细胞死亡，但它确实显著增加了肝癌细胞对后续靶向治疗的敏感性。

除Gpx4抑制外，细胞内谷胱甘肽耗竭是铁性下垂诱导的另一个关键驱动因素。谷胱甘肽起辅助因子的作用，使Gpx4能够清除细胞中的过氧化脂质。谷胱甘肽的合成依赖于XC系统--通过胞外半胱氨酸与胞内谷氨酸的交换。半胱氨酸被还原成半胱氨酸，半胱氨酸是谷胱甘肽合成过程中最重要的中间代谢物。

肝癌患者PSTK过度表达与Gpx4表达相关

图片来源: https://doi.org/10.1186/s12943-021-01466-9

综上所述，作者的研究首次确定PSTK是肝癌细胞铁死亡抵抗的关键介质。从机制上讲，PSTK的耗竭与硒半胱氨酸依赖的Gpx4激活、谷胱甘肽代谢和叶酸合成的抑制有关，导致亚致死性铁死亡的诱导，从而使肝癌细胞对能够诱导铁死亡的靶向治疗更加敏感。因此，抑制PSTK可能是克服肝癌患者靶向治疗耐药性的一种新颖可行的方法，该蛋白的抑制剂值得进一步的临床研究。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Yiran Chen et al. CRISPR screens uncover protective effect of PSTK as a regulator of chemotherapy-induced ferroptosis in hepatocellular carcinoma. Mol Cancer. 2022 Jan 4;21(1):11. doi: 10.1186/s12943-021-01466-9.