《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》：Transcriptomic and functional profiling reveal autophagy inhibition and persistent bioenergetic collapse following parallel photodamage to lysosomes and mitochondria
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本研究针对DMMB光动力疗法(PDT)诱导细胞死亡的分子机制尚不明确的问题，通过对比光活化DMMB(paDMMB)与自噬调节剂（雷帕霉素和巴弗洛霉素A1）的转录组特征，发现paDMMB通过协同损伤线粒体与溶酶体，引发类似于自噬抑制的转录重编程，并导致持续性线粒体功能障碍。该研究为优化PDT策略提供了分子基础。
在肿瘤治疗领域，光动力疗法（PDT）凭借其空间精准性和低侵袭性优势，已成为一种重要的辅助治疗手段。然而，传统PDT光敏剂往往需要较高浓度（微摩尔级别）才能引发有效细胞死亡，且其作用机制特别是对细胞自噬等关键生理过程的调控规律仍不明确。近年来，一种新型光敏剂1,9-二甲基亚甲蓝（DMMB）展现出惊人潜力——仅需纳摩尔浓度（10 nM）结合短暂光照（5分钟）即可实现高效细胞杀伤，其效力超越常规光敏剂两个数量级。这种卓越效果归因于DMMB能够独特地同时靶向线粒体和溶酶体，但这种并行细胞器损伤背后的分子响应网络，特别是转录组层面的变化规律，仍有待系统揭示。
为解决这一科学问题，来自圣保罗大学的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》上发表了最新研究成果。研究人员以人永生化角质形成细胞（HaCaT）为模型，系统比较了光活化DMMB（paDMMB）与经典自噬调节剂——雷帕霉素（自噬诱导剂）和巴弗洛霉素A1（自噬抑制剂）的转录组特征和功能性代谢响应。
研究团队运用了多项关键技术：转录组测序（RNA-seq）分析差异表达基因（DEGs），基因富集分析（GO和KEGG）解析差异基因功能，线粒体压力测试（Seahorse XF分析仪）评估细胞耗氧率（OCR）以反映线粒体功能，以及生物信息学方法预测上游转录调控因子。
3.1. paDMMB与自噬调节剂的转录组响应概览
通过Likelihood Ratio Test (LRT)分析发现，paDMMB处理引发了最显著的转录组变化，共鉴定出884个DEGs，远多于巴弗洛霉素A1（291个）和雷帕霉素（154个）。这表明paDMMB触发了更为广泛的基因表达重编程。
3.2. 雷帕霉素触发的转录组特征
雷帕霉素处理主要下调了氨基酸生物合成等相关代谢通路，同时上调了与营养饥饿响应相关的进程，符合其通过抑制mTORC1通路诱导自噬的已知作用机制。
3.3. 巴弗洛霉素触发的转录组特征
巴弗洛霉素A1作为V-ATP酶抑制剂，其转录特征表现为脂质代谢相关基因的上调以及细胞骨架相关程序的下调，反映了其抑制自噬流导致的代谢适应性改变。
3.4. paDMMB触发与自噬和线粒体应激相关的转录响应
paDMMB特异性上调了自噬（如C9ORF72, ARL8B）、线粒体应激（如PINK1, BNIP3）、蛋白质稳态和氧化应激相关基因，而下调了与发育、分化和miRNA加工相关的基因。这揭示了细胞在应对paDMMB诱导的细胞器损伤时，启动了以应激响应和稳态维持为核心的转录程序。
3.5. 转录组特征比较揭示paDMMB诱导的特征与巴弗洛霉素诱导的特征之间存在紧密联系
关键发现在于，约80%的巴弗洛霉素A1差异表达基因也在paDMMB处理细胞中发生变化，且其中96%的共享基因表现出相同的调控方向。这一高度一致性强烈提示paDMMB的分子特征与自噬流的抑制相一致，而非自噬的诱导。
3.6. paDMMB引起的线粒体功能障碍是持续性的并可被雷帕霉素加剧
功能验证实验表明，paDMMB处理导致基础呼吸、ATP产量、质子漏和最大呼吸能力均显著降低，且这种线粒体功能损伤在恢复期后依然持续。值得注意的是，雷帕霉素的共处理进一步加剧了paDMMB引起的线粒体功能障碍，而巴弗洛霉素A1的共处理则未产生叠加效应。
本研究通过整合转录组学和功能代谢分析，揭示了paDMMB通过协同损伤线粒体和溶酶体，引发一种类似于自噬抑制的转录重编程，并最终导致持续性的线粒体生物能量崩溃。这不仅阐明了DMMB高效杀伤细胞的深层机制——即通过破坏细胞器的协同功能和自噬清理能力，使细胞难以从损伤中恢复——也为优化PDT策略提供了新的视角：针对特定细胞器协同损伤或自噬调节可能成为增强PDT疗效的新途径。该研究建立的转录特征谱和功能验证体系，为后续探索其他光敏剂的作用机制及开发联合治疗策略提供了宝贵的数据支持和理论框架。
