《Neoplasia》：MYLK4 promotes colorectal cancer progression by regulating lipid metabolism reprogramming via targeting ferroptosis
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本研究针对结直肠癌（CRC）中酪氨酸激酶抑制剂（TKI）耐药性难题，揭示了MYLK4通过TRIM15/MDM2复合物促进p53泛素化降解，进而解除p53对SCD1的转录抑制，最终通过脂代谢重编程诱导TKI铁死亡抵抗的分子机制。研究首次提出MYLK4-p53-SCD1轴可作为野生型p53结直肠癌患者的联合治疗靶点，为克服TKI耐药提供了新策略。
结直肠癌是全球范围内发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤。尽管手术、化疗和放疗等传统治疗手段不断进步，但对于晚期或转移性结直肠癌患者，治疗效果仍不理想，预后较差。近年来，靶向治疗，特别是酪氨酸激酶抑制剂（TKI）的应用，为晚期结直肠癌患者带来了新的希望。TKI能够特异性地阻断在肿瘤细胞增殖、存活、血管生成和转移中起关键作用的酪氨酸激酶信号通路。例如，瑞戈非尼（Regorafenib）、呋喹替尼（Fruquintinib）等TKI药物已在临床中使用或试验中。然而，一个严峻的临床现实是，许多患者在接受TKI治疗后会产生耐药性，导致治疗失败。这种耐药性的产生机制复杂，至今尚未完全阐明，成为提高结直肠癌治疗效果的主要障碍之一。因此，深入探索TKI耐药的分子机制，并寻找有效的联合治疗策略以克服耐药，是当前结直肠癌研究领域亟待解决的关键科学问题。
在此背景下，铁死亡（Ferroptosis）作为一种新发现的铁依赖性、脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡方式，引起了研究人员的广泛关注。有趣的是，部分TKI，如瑞戈非尼，其杀伤肿瘤细胞的作用被发现与诱导铁死亡密切相关。肿瘤细胞如何逃避TKI引发的铁死亡，便成为了理解耐药机制的一个核心切入点。另一方面，肿瘤细胞具有独特的代谢特征，其中脂质代谢重编程是癌细胞的重要标志之一，它不仅为快速增殖的肿瘤细胞提供能量和生物膜合成原料，也与化疗、靶向治疗耐药性密切相关。硬脂酰辅酶A去饱和酶1（SCD1）是催化饱和脂肪酸（SFA）生成单不饱和脂肪酸（MUFA）的关键限速酶，其活性对于维持细胞膜脂质组成和功能至关重要。已有研究表明SCD1在多种癌症中高表达，且其活性与癌细胞对治疗的敏感性相关。然而，在结直肠癌TKI耐药中，SCD1的确切作用及其上游调控机制尚不清楚。肌球蛋白轻链激酶家族成员4（MYLK4）是一种近年来被发现与癌症进展相关的基因，前期研究提示其可能参与代谢调节和应激反应，但其在结直肠癌，特别是在TKI耐药和铁死亡调控中的功能，仍是一个未知的领域。
为了回答上述问题，研究人员在《Neoplasia》上发表了题为“MYLK4 promotes colorectal cancer progression by regulating lipid metabolism reprogramming via targeting ferroptosis”的研究论文。该研究旨在揭示MYLK4是否以及如何通过调控脂质代谢影响结直肠癌对TKI诱导的铁死亡的敏感性，并探索其潜在的临床转化价值。
为开展本研究，研究人员运用了多种关键技术方法。研究使用了包括HCT116、SW480等在内的多个人结直肠癌细胞系，并通过CRISPR-Cas9技术构建了MYLK4基因敲除（KO）细胞模型。利用RNA测序（RNA-seq）技术分析了MYLK4缺失引起的全转录组变化。通过脂质组学（LC-MS）分析了细胞脂质成分的改变。采用蛋白质印迹（Western blot）、实时荧光定量PCR（qPCR）、免疫共沉淀（Co-IP）、GST Pull-down、染色质免疫共沉淀（ChIP）和荧光素酶报告基因实验等分子生物学技术探究了MYLK4、TRIM15、MDM2、p53和SCD1之间的相互作用及调控关系。通过细胞活力检测（CCK-8）、克隆形成、Transwell实验评估了细胞增殖、迁移和侵袭能力。使用流式细胞术和特定荧光探针（如C11-BODIPY 581/591, Liperfluo）检测了细胞死亡和脂质过氧化水平。研究还构建了结直肠癌患者来源的类器官（PDO）模型和裸鼠异种移植瘤（CDX）模型，用于在体外和体内验证MYLK4-p53-SCD1轴的功能及其作为治疗靶点的潜力。临床样本分析基于来自山东癌症医院和研究所的结直肠癌患者队列（n=286）。
MYLK4增强结直肠癌对TKI诱导的铁死亡的抵抗
研究人员首先通过RNA测序发现，在MYLK4缺失的结直肠癌细胞中，铁死亡相关通路被显著富集。基因集富集分析（GSEA）进一步证实，与野生型细胞相比，MYLK4敲除细胞中铁死亡信号通路被激活，而非凋亡信号。功能实验表明，MYLK4缺失显著增强了结直肠癌细胞对瑞戈非尼等TKI药物的敏感性，表现为半数抑制浓度（IC50）降低、克隆形成能力受抑以及脂质过氧化水平升高。这种增敏效应可被铁死亡抑制剂（Ferrostatin-1）或抗氧化剂（NAC）所逆转，而凋亡、坏死或自噬抑制剂则无此作用，证明MYLK4主要通过调控铁死亡来影响TKI耐药。
MYLK4通过调节SCD1改变结直肠癌的脂质代谢
为了探究MYLK4影响铁死亡的机制，研究人员对细胞进行了脂质组学分析。结果显示，MYLK4缺失导致细胞脂质构成发生显著改变，特别是单不饱和脂肪酸（如16:1(n-7)和18:1(n-9)）水平下降，而饱和脂肪酸水平相对升高，提示SCD1的活性可能受到抑制。SCD1是催化饱和脂肪酸（16:0, 18:0）生成单不饱和脂肪酸（16:1, 18:1）的关键酶。进一步的基因表达分析发现，MYLK4敲除细胞中SCD1的mRNA和蛋白水平均显著下调，而其他脂质合成相关酶（如FASN, ACC）的蛋白水平未受影响。这表明MYLK4特异性地调控SCD1的表达。
MYLK4通过靶向SCD1增强对TKI诱导的铁死亡的抵抗
研究人员证实，SCD1是介导MYLK4调控铁死亡的关键下游因子。在MYLK4敲除细胞中，外源性过表达SCD1能够恢复细胞对瑞戈非尼的抵抗性，并降低脂质过氧化水平。相反，使用SCD1抑制剂（如CAY10566, 5-IN-1）处理野生型细胞，能够模拟MYLK4缺失的效果，显著增强瑞戈非尼的细胞毒性和铁死亡诱导作用。这些结果表明，MYLK4通过维持SCD1的高表达来赋予癌细胞对TKI诱导的铁死亡的抵抗能力。
MYLK4通过抑制p53来增强SCD1在结直肠癌细胞中的表达
接下来，研究深入探索了MYLK4调控SCD1表达的分子机制。研究人员发现，MYLK4并不影响SCD1蛋白的稳定性，而是通过转录水平进行调控。已知肿瘤抑制蛋白p53可以结合到SCD1的启动子区域并抑制其转录。本研究中，MYLK4的缺失或过表达并不影响p53的mRNA水平，但显著调控了p53的蛋白水平。MYLK4敲除导致p53蛋白稳定性增加，半衰期延长，泛素化水平降低。进一步的机制研究表明，MYLK4直接与E3泛素连接酶TRIM15相互作用，并促进TRIM15与另一个关键的p53调控因子MDM2形成复合物，从而增强了p53的泛素化降解。p53的降解解除了其对SCD1转录的抑制，导致SCD1表达上调。染色质免疫共沉淀（ChIP）实验证实，MYLK4缺失增强了p53与SCD1启动子的结合。在p53突变型的结直肠癌细胞中，MYLK4对SCD1的调控作用消失，证明了该通路对p53野生型状态的依赖性。
SCD1抑制剂与瑞戈非尼在结直肠癌中表现出协同致死效应
基于上述机制，研究人员提出了联合靶向TKI和SCD1的治疗策略。在体外实验中，SCD1抑制剂（SCD1 inhibitor-3）本身对细胞活力影响较小，但与瑞戈非尼联合使用时，表现出强大的协同抗肿瘤效果，显著抑制细胞增殖、迁移和侵袭，并诱导强烈的脂质过氧化和铁死亡。这种协同效应在p53野生型的结直肠癌细胞和患者来源类器官（PDO）模型中均得到验证。在裸鼠移植瘤模型中，瑞戈非尼单药对肿瘤生长有一定抑制作用，而联合SCD1抑制剂则能几乎完全抑制肿瘤生长，且未观察到明显的毒性反应。在已形成肿瘤的晚期治疗模型中，联合治疗同样显示出优异的肿瘤控制效果。
MYLK4和SCD1升高与结直肠癌预后不良相关
最后，通过对临床样本的分析，研究人员验证了MYLK4-p53-SCD1通路的临床相关性。在286例结直肠癌患者组织样本中，MYLK4与SCD1的蛋白表达呈显著正相关。MYLK4或SCD1高表达的患者总体生存期更短。将患者根据MYLK4和SCD1表达水平分组后，MYLK4highSCD1high组患者的预后最差。重要的是，这种MYLK4/SCD1表达与预后的负相关性，以及MYLK4与SCD1之间的正相关性，仅在p53野生型患者中显著存在，而在p53突变型患者中不显著，进一步支持了基础研究中发现的机制。
结论与意义
本研究系统地阐明了MYLK4在结直肠癌TKI耐药中的新功能和作用机制。研究发现，MYLK4通过直接结合TRIM15，促进其与MDM2的相互作用，从而加速p53的泛素化降解。p53水平的降低解除了其对SCD1基因的转录抑制，导致SCD1表达上调。高活性的SCD1通过增加单不饱和脂肪酸的合成，改变细胞膜脂质组成，从而保护癌细胞免受TKI治疗所引发的铁死亡。这一定量描述了MYLK4-TRIM15/MDM2-p53-SCD1信号轴如何通过脂代谢重编程驱动铁死亡抵抗的完整通路。
该研究的创新性和重要意义在于：首先，首次将MYLK4与肿瘤脂代谢重编程和铁死亡抵抗联系起来，拓展了对TKI耐药机制的理解。其次，明确揭示了该通路对p53野生型结直肠癌的特异性作用，为精准医疗提供了潜在的生物标志物。第三，通过临床前模型（细胞系、类器官、动物模型）和临床样本分析，强有力地论证了联合使用SCD1抑制剂与TKI（如瑞戈非尼）对于治疗MYLK4高表达、p53野生型结直肠癌的可行性和巨大潜力，为克服临床TKI耐药提供了具有转化前景的新策略。总之，这项研究不仅深化了对结直肠癌耐药机制的认识，而且为开发新的联合治疗方案奠定了坚实的理论基础和实验依据。
