《Nature Communications》：TET1 as a master regulator controlling GPX4-dependent and -independent ferroptosis surveillance in acute myeloid leukemia
编辑推荐：
本研究针对癌细胞对铁死亡诱导剂的广泛耐药性这一治疗瓶颈，揭示了TET1作为表观遗传主调控因子，通过双重机制协调急性髓系白血病（AML）的铁死亡防御系统：一方面通过增强GCLC启动子5hmC沉积激活GSH合成，强化GPX4依赖防御；另一方面通过激活NF-κB信号上调GCH1，建立GPX4非依赖性耐药。联合靶向TET1/GCLC/GCH1可显著增强低剂量铁死亡诱导剂对敏感和耐药AML的治疗效果，为克服肿瘤铁死亡耐药提供了创新策略。
在肿瘤治疗领域，铁死亡作为一种铁依赖性的程序性细胞死亡方式，近年来展现出巨大的治疗潜力。然而，癌细胞对铁死亡诱导剂的普遍耐药性严重限制了其临床应用。尽管谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）是公认的铁死亡关键抑制因子，但调控GPX4相关机制的表观遗传网络仍不清楚。特别是在急性髓系白血病（AML）这种成人中最常见的急性血液恶性肿瘤中，如何克服铁死亡耐药性成为亟待解决的科学问题。
这项发表于《Nature Communications》的研究通过全基因组筛选，首次发现TET1（ten-eleven translocation 1）作为DNA羟甲基化的关键介质，是调控癌细胞铁死亡敏感性的主控制器。研究人员发现，在AML细胞中，TET1通过双重机制协调铁死亡防御：一方面增强谷氨酸-半胱氨酸连接酶催化亚基（GCLC）启动子的5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）沉积，激活谷胱甘肽（GSH）和γ-谷氨酰肽代谢，强化GPX4依赖性防御；另一方面通过激活NF-κB信号通路上调GTP环化水解酶-1（GCH1），赋予GPX4非依赖性铁死亡抵抗能力。
研究团队采用的关键技术方法包括：33个样本队列（涵盖实体瘤和血液恶性肿瘤）的铁死亡敏感性筛选、5hmC测序和RNA测序联合分析、染色质免疫沉淀（ChIP）验证TET1与靶基因启动子结合、基因敲除/过表达功能验证、同位素示踪代谢组学分析GSH和γ-谷氨酰肽合成动态，以及建立MLL-AF9和AML-ETO9a两种小鼠AML模型进行体内治疗评估。
TET1诱导癌细胞铁死亡抵抗
研究人员通过对33个样本（包括实体瘤和血液恶性肿瘤）的筛选，发现TET1表达水平与RSL3（GPX4抑制剂）敏感性呈正相关。在体外实验中，敲低TET1显著增强了敏感（MV4;11、THP1）和耐药（Kasumi-1、A375）癌细胞对铁死亡诱导剂的敏感性，增加了脂质过氧化水平。在两种小鼠AML模型（MLL-AF9和AML-ETO9a）中，Tet1缺陷显著提高了RSL3的治疗效果，延长了小鼠生存期。相反，TET1过表达赋予了对铁死亡的抵抗能力。
TET1转录激活GCLC
通过5hmC-seq和RNA-seq联合分析，研究人员发现TET1过表达细胞中397个基因同时出现5hmC和表达水平升高，其中半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路是最富集的通路之一。GCLC作为该通路的关键基因，其表达与TET1水平呈正相关。ChIP实验证实TET1直接结合GCLC启动子区域，荧光素酶报告基因实验证明TET1转录激活GCLC。功能上，GCLC过表达部分挽救了TET1敲低导致的铁死亡敏感性。
TET1/GCLC轴在GSH和γ-谷氨酰肽合成中的作用
研究发现TET1通过调控GCLC影响GSH合成和γ-谷氨酰肽积累。在胱氨酸充足条件下，TET1促进经典GSH合成；在胱氨酸剥夺条件下，TET1促进非经典γ-谷氨酰肽积累，通过谷氨酸清除赋予铁死亡抵抗。同位素示踪实验证实，TET1调控这一代谢转换，而TET抑制剂Bobcat339和GSH合成抑制剂BSO可协同抑制这一过程。
TET1对铁死亡的GPX4非依赖性调控
研究人员发现TET1的铁死亡保护作用不完全依赖GPX4。在GPX4敲除细胞中，TET1过表达仍能提供显著保护，降低活性氧积累。进一步筛选发现，TET1在GSTP1、DHODH或FSP1敲除细胞中仍能抑制铁死亡，但在GCH1敲除细胞中作用有限，提示GCH1是TET1介导的GPX4非依赖性通路的关键因子。
TET1通过NF-κB信号调控GCH1
机制上，TET1不直接结合GCH1启动子，而是通过激活NF-κB信号（特别是NF-κB2）间接上调GCH1表达。ChIP和荧光素酶实验证实TET1结合并转录激活NF-κB2，进而调控GCH1。功能上，GCH1过表达部分逆转了TET1敲低导致的铁死亡敏感性，而GCH1抑制剂DAHP与铁死亡诱导剂表现出协同效应。
靶向TET1/GCL和TET1/GCH1轴在AML中的治疗潜力
体内实验表明，低剂量RSL3与Bobcat339（TET抑制剂）、BSO（GCL抑制剂）或DAHP（GCH1抑制剂）联合治疗，可显著抑制敏感和耐药AML的进展，延长小鼠生存期，减少白血病起始细胞（LICs）。在源自患者的异种移植模型中，联合治疗也显示出显著疗效。
该研究系统阐明了TET1作为表观遗传枢纽协调铁死亡防御的双重机制，不仅深化了对铁死亡调控网络的理解，更重要的是为克服肿瘤铁死亡耐药提供了新的治疗策略。通过联合靶向TET1及其下游效应分子，可显著增强低剂量铁死亡诱导剂对AML的治疗效果，同时降低潜在毒性，具有重要的临床转化价值。这一发现可能拓展至其他依赖类似保护系统的恶性肿瘤治疗中。
