OCIAD2 通过 SNX17 介导的整合素β1脂筏循环稳定信号传导调控头颈鳞癌顺铂应答

《Advanced Science》：OCIAD2 Stabilizes Integrin β1 Signaling Through SNX17-Mediated Endosomal Recycling to Lipid Rafts and Modulates Cisplatin Response in HNSCC

本文揭示了OCIAD2在头颈鳞癌（HNSCC）中通过结合SNX17促进整合素β1内吞循环至脂筏区室，从而稳定整合素β1并持续激活FAK–PI3K–AKT–mTOR信号通路，进而维持肿瘤细胞干性、促进顺铂（cisplatin）耐药的关键机制。该研究为克服HNSCC化疗耐药提供了新的潜在治疗靶点。

　　

1 引言

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）是全球第六大常见恶性肿瘤，尽管手术、放疗和免疫治疗取得了进展，以顺铂为基础的化疗仍是其治疗的基石。然而，顺铂耐药严重影响了治疗效果。OCIAD2（OCIA domain containing 2）是一种线粒体相关蛋白，在多种癌症中表达异常并与肿瘤进展和治疗抵抗相关。本研究通过整合转录组学、机制解析和临床验证，旨在阐明OCIAD2在HNSCC顺铂耐药中的作用机制。

2 材料与方法

研究获得了中山大学附属第一医院伦理委员会的批准，入组了135名接受新辅助化疗的HNSCC患者。细胞系包括UMSCC-1（SCC-1）和UMSCC-23（SCC-23）。通过慢病毒介导的敲低和过表达、Co-IP联合质谱、环己酰亚胺（CHX）追踪、流式细胞术、生物素化内吞循环、蔗糖密度梯度分级、以及皮下移植瘤和PDX模型等实验，对OCIAD2的功能和机制进行了系统研究。

3 结果

3.1 OCIAD2赋予HNSCC化疗耐药并与不良临床结局相关

转录组学分析显示，OCIAD2是化疗耐药患者肿瘤中显著上调的基因之一，qRT-PCR、免疫印迹和IHC验证了OCIAD2在耐药肿瘤中的高表达。在细胞水平，顺铂处理以时间依赖性方式诱导OCIAD2蛋白积累。多个公开数据集分析显示，与正常或癌旁组织相比，OCIAD2在HNSCC肿瘤组织中表达上调，且高OCIAD2表达与患者总生存期缩短显著相关。多变量Cox回归分析确定OCIAD2是独立的预后因素。

3.2 OCIAD2通过维持HNSCC的干细胞样特性调节顺铂反应

功能实验表明，敲低OCIAD2可降低细胞克隆形成、侵袭和成球能力，并增强顺铂诱导的凋亡；而过表达OCIAD2则产生相反效果，部分挽救了顺铂的抑制作用。在PDX模型中，来自顺铂耐药PDX的原代肿瘤细胞OCIAD2表达更高。过表达OCIAD2可上调CD133、CD44、SOX2、BMI1等干细胞标志物，并增强体内肿瘤起始细胞频率；敲低OCIAD2则抑制这些标志物表达并降低肿瘤起始能力。

3.3 OCIAD2通过激活整合素–FAK–PI3K–AKT–mTOR信号通路调节顺铂反应和干细胞样特性

RNA测序和GSEA分析显示，敲低OCIAD2导致整合素相关信号通路富集度显著负向富集。免疫印迹证实OCIAD2过表达增强了FAK、PI3K、AKT和mTOR的磷酸化。使用FAK抑制剂PF-562271、AKT抑制剂MK2206或mTOR抑制剂雷帕霉素可有效阻断OCIAD2过表达在顺铂存在下对克隆形成、侵袭和成球的促进作用。OCIAD2敲低降低了AKT磷酸化（Ser⁴⁷³）和干细胞标志物表达，而组成性激活的AKT（Myr-AKT）可部分恢复这些标志物表达及相关表型。

3.4 OCIAD2在HNSCC中与整合素β1发生物理结合

Co-IP联合质谱分析鉴定出整合素β1是OCIAD2的潜在结合伴侣。Co-IP实验证实了内源性和外源性表达的OCIAD2与整合素β1之间的相互作用。免疫荧光显示OCIAD2与整合素β1存在共定位。结构域定位分析发现，OCIAD2的51-100氨基酸区域是结合所必需的，而OCIAD2则结合在整合素β1的胞质尾区（701-798氨基酸）。

3.5 OCIAD2通过转录后稳定整合素β1促进其下游效应

OCIAD2敲低显著降低了整合素β1蛋白水平，但不影响其mRNA水平；而过表达OCIAD2则增加了整合素β1蛋白丰度。整合素β1敲低可废除OCIAD2过表达引起的FAK–PI3K–AKT–mTOR通路激活、干细胞标志物表达上调和促肿瘤表型。CHX追踪实验表明，OCIAD2敲低缩短了整合素β1蛋白的半衰期，而过表达则延长了其稳定性。

3.6 OCIAD2通过阻止溶酶体降解和促进循环至脂筏微区来维持整合素β1的膜定位

溶酶体抑制剂氯喹处理可挽救OCIAD2敲低引起的整合素β1蛋白水平下降，而蛋白酶体抑制剂MG132则不能，表明OCIAD2主要通过阻止溶酶体降解途径稳定整合素β1。诺考达唑（NZ）洗脱实验和生物素化实验显示，OCIAD2敲低损害了整合素β1向细胞膜表面的循环效率，但并不显著影响其内吞。蔗糖密度梯度离心分析表明，OCIAD2敲低选择性地减少了脂筏富集组分中整合素β1的丰度。用甲基-β-环糊精（M_βCD）破坏脂筏可削弱OCIAD2诱导的FAK通路激活、干细胞标志物表达及相关功能表型。

3.7 SNX17介导OCIAD2依赖的整合素β1循环和膜定位以维持致癌信号

Co-IP证实了内源性OCIAD2与分选连接蛋白17（SNX17）的相互作用。OCIAD2敲低显著削弱了SNX17与整合素β1之间的结合。在OCIAD2敲低的细胞中，过表达SNX17可部分恢复整合素β1蛋白水平、下游信号通路（p-FAK）激活以及克隆形成和成球能力。相反，在OCIAD2过表达的细胞中敲低SNX17，则减弱了OCIAD2驱动的整合素β1表达、信号通路激活和促肿瘤表型。SNX17过表达还能部分挽救OCIAD2敲低导致的整合素β1在脂筏组分中的减少。

3.8 靶向OCIAD2–SNX17–整合素β1轴可抑制体内肿瘤生长并增强顺铂敏感性

在HNSCC移植瘤模型中，敲低OCIAD2可抑制肿瘤生长，并与顺铂联用产生更强的抑制效果。在OCIAD2过表达的移植瘤中，敲低ITGB1或SNX17可显著削弱肿瘤生长。在PDX模型中，使用脂质纳米颗粒递送的siOCIAD2（LNP-siOCIAD2）与顺铂联用，产生了显著的协同抗肿瘤效应，且未观察到明显的全身毒性。对临床组织样本的分析显示，OCIAD2与整合素β1的免疫组化染色强度呈显著正相关。

4 讨论

本研究阐明了OCIAD2在HNSCC顺铂耐药中的核心作用机制。OCIAD2通过物理结合整合素β1，并增强其与SNX17的相互作用，促进整合素β1从内吞体循环至富含脂筏的质膜区域，从而防止其被溶酶体降解。这种空间再分布对于维持FAK–PI3K–AKT–mTOR信号通路的持续激活至关重要，进而支持肿瘤细胞的干性、存活和化疗抵抗。靶向该通路，特别是利用RNAi技术抑制OCIAD2，在临床前模型中显示出增强顺铂疗效的潜力。该研究揭示了一种以前未被认识的、依赖于膜运输的耐药机制，为克服HNSCC化疗耐药提供了新的思路和潜在靶点。

5 结论

本研究鉴定出OCIAD2是HNSCC化疗耐药和肿瘤进展的核心调控因子，其通过SNX17介导的整合素β1向脂筏微区的循环，在顺铂压力下维持整合素信号传导，从而支持恶性表型和治疗抵抗。破坏该通路，特别是通过基于RNA的策略，在临床前模型中显著增强了顺铂的疗效。这些发现不仅揭示了一种先前未知的运输依赖性耐药机制，也凸显了OCIAD2作为使HNSCC对铂类化疗增敏的潜在治疗靶点。