《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》：Targeting TMPRSS11B by Daphnoretin as a promising therapeutic strategy for oral squamous cell carcinoma
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本研究的推荐内容：面对预后不良的口腔鳞状细胞癌（OSCC），研究人员探索了跨膜丝氨酸蛋白酶11B（TMPRSS11B）的表达与功能机制，并首次发现天然化合物瑞香素（Daphnoretin）通过靶向TMPRSS11B发挥抗肿瘤效应。这项研究不仅揭示了TMPRSS11B在OSCC中的抑癌作用，更为开发针对该靶点的新型疗法提供了关键理论基础和极具前景的先导化合物。
口腔，作为人体摄取营养、进行社交的重要器官，一旦其黏膜发生癌变，不仅严重影响患者的生活质量，更常常意味着一个严峻的预后。口腔鳞状细胞癌（Oral Squamous Cell Carcinoma, OSCC）就是这样一种常见的头颈部恶性肿瘤，具有侵袭性强、易复发转移的特点。尽管手术、放疗和化疗等传统治疗手段不断发展，但患者的总生存率提升依然有限，晚期诊断和治疗抵抗问题尤为突出。因此，深入探究OSCC发生发展的分子机制，并寻找新的有效治疗靶点和药物，成为了当前转化医学研究领域一个亟待攻克的难关。
在这一背景下，跨膜丝氨酸蛋白酶（Type II Transmembrane Serine Proteases, TTSPs）家族进入了研究者的视线。这个家族的许多成员，如TMPRSS2和TMPRSS4，已被证实通过其蛋白酶活性在多种癌症的进展中扮演“助推器”的角色。然而，家族中的另一员——跨膜丝氨酸蛋白酶11B（TMPRSS11B）在OSCC中的作用却像一团迷雾，尚未被拨开。它是会像它的“兄弟”一样促进肿瘤生长，还是可能扮演一个完全不同的角色？与此同时，从天然产物中寻找抗癌活性成分是药物研发的经典路径。瑞香素（Daphnoretin），一种从了哥王（Wikstroemia indica）中分离出的天然双香豆素化合物，已被报道在多种肿瘤模型中展现出抗癌潜力。那么，瑞香素能否用于治疗OSCC？如果能，它又是通过何种机制起效的呢？
为了解决这些问题，一篇题为《Targeting TMPRSS11B by Daphnoretin as a promising therapeutic strategy for oral squamous cell carcinoma》的研究论文在《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》上发表。这项研究旨在系统阐明TMPRSS11B在OSCC中的表达谱和功能，并首次揭示天然化合物瑞香素能否以及如何通过靶向TMPRSS11B来抑制OSCC。
为了回答核心科学问题，研究人员综合运用了多种现代生物医学研究技术。首先，他们利用公共基因表达数据库（GEO）的OSCC数据集（GSE37991）和癌症基因组图谱（TCGA）的生存数据，分析了TMPRSS11B的表达与患者预后的关联。在细胞和动物模型层面，研究使用了包括人舌鳞癌细胞系SCC15和CAL27在内的多种细胞，通过慢病毒转染技术实现对TMPRSS11B基因的过表达和敲低操作，并利用CCK-8、EdU染色、克隆形成等实验评估细胞增殖能力。此外，研究通过皮下注射CAL27细胞构建了裸鼠异种移植瘤模型，以在体内验证TMPRSS11B的功能。在分子机制探索方面，研究者采用分子对接（利用Autodock Vina软件）和分子动力学模拟（使用GROMACS软件包）来预测和验证瑞香素与TMPRSS11B蛋白的结合。
研究结果部分通过一系列严谨的实验，逐步揭示了TMPRSS11B的功能及瑞香素的作用机制。
3.1. Downregulation of TMPRSS11B in oral squamous cell carcinoma
研究人员首先发现，与正常口腔上皮细胞（HOEC）相比，TMPRSS11B在多种OSCC细胞系（如SCC15、CAL27）的蛋白和mRNA水平均显著下调。对公共数据库的分析进一步证实，在OSCC患者组织样本中，TMPRSS11B的mRNA表达也显著低于正常对照组织。更重要的是，生存分析显示，TMPRSS11B低表达的OSCC患者总生存期更短，这提示TMPRSS11B的下调与OSCC的不良预后相关，可能作为一个潜在的预后生物标志物。
3.2. TMPRSS11B knockdown promotes tumor growth in vivo
为了在活体动物水平验证TMPRSS11B的功能，研究团队构建了TMPRSS11B敲低的CAL27细胞，并将其皮下注射到裸鼠体内。结果发现，与对照组相比，TMPRSS11B敲低组形成的肿瘤体积显著增大。对肿瘤组织的病理学分析（H&E染色）和增殖标志物Ki67的免疫组化染色也显示，敲低组肿瘤的Ki67阳性率更高，表明肿瘤细胞增殖更活跃。这些体内实验证据有力地证明，TMPRSS11B具有抑制OSCC肿瘤生长的作用。
3.3. Overexpression of TMPRSS11B suppresses proliferation in OSCC cells
在细胞水平，研究人员在SCC15和CAL27细胞中过表达了TMPRSS11B。功能实验表明，过表达TMPRSS11B能显著抑制这两种细胞的增殖能力，具体表现为CCK-8检测的细胞活力下降、EdU阳性细胞（处于DNA合成期的细胞）比例减少以及形成的细胞克隆数目降低。这从正面证实了TMPRSS11B对OSCC细胞增殖的抑制作用。
3.4. TMPRSS11B knockdown promotes OSCC cell proliferation
与过表达实验相反，当利用短发夹RNA（shRNA）敲低SCC15和CAL27细胞中的TMPRSS11B后，细胞的增殖能力被显著增强。CCK-8、EdU染色和克隆形成实验均一致地显示了这一促进增殖的表型。这一正反两方面的遗传学操作实验，确立了TMPRSS11B在OSCC细胞中是一个关键的增殖抑制因子。
3.5. Molecular dynamics simulations of the protein-ligand complexes
接下来，研究转向寻找能够靶向TMPRSS11B的潜在药物。通过分子对接筛选，研究人员从候选化合物中发现了瑞香素（在筛选中编号为001），其与TMPRSS11B的结合能计算值为-7.88 kcal/mol，显示有较高的结合潜力。进一步的分子动力学模拟分析显示，瑞香素与TMPRSS11B形成的复合物在100纳秒的模拟时间内保持稳定，具有较低的均方根偏差（RMSD）和稳定的回转半径（Rg），并且两者之间能形成并维持多个氢键（平均约5个），这些数据从理论上支持了瑞香素与TMPRSS11B存在稳定且高亲和力的结合。
3.6. Daphnoretin maintains stability of TMPRSS11B and inhibits OSCC cell viability
理论预测需要实验验证。细胞实验表明，用瑞香素处理OSCC细胞后，TMPRSS11B的蛋白水平显著上调，但其mRNA水平没有变化。这提示瑞香素不是通过促进基因转录，而是通过稳定TMPRSS11B蛋白来起作用的。随后的环己酰亚胺（CHX）追踪实验证实了这一猜想：瑞香素处理能显著延缓TMPRSS11B蛋白的降解。在功能上，瑞香素处理能有效抑制SCC15和CAL27细胞的增殖（EdU阳性细胞减少、克隆形成能力下降）。而最关键的证据在于，当同时使用瑞香素并敲低TMPRSS11B时，瑞香素对细胞增殖的抑制效应被显著削弱。这直接证明了瑞香素的抗癌作用在很大程度上依赖于其对TMPRSS11B的靶向和稳定作用。
综合以上所有结果，本研究得出了明确且具有重要意义的结论。首先，研究确立了TMPRSS11B在口腔鳞状细胞癌中是一个表达下调的基因，其低表达与患者不良预后相关。功能上，TMPRSS11B在OSCC中扮演着肿瘤抑制因子的角色，过表达可抑制细胞增殖，而敲低则促进增殖和体内肿瘤生长。这一定位与TTSP家族中大多数已知的促癌成员（如TMPRSS2、TMPRSS4）形成了有趣的对比，提示TMPRSS11B在OSCC中可能通过独特的机制发挥作用。
其次，也是本研究的核心创新点，在于首次发现天然化合物瑞香素是TMPRSS11B的一个高效结合配体。瑞香素通过直接与TMPRSS11B蛋白结合，阻止其被降解，从而上调其蛋白水平，进而发挥抑制OSCC细胞增殖的抗癌效应。这一“药物-靶点-功能”轴的阐明，不仅为理解瑞香素的抗癌机制提供了新视角，更重要的是，它将TMPRSS11B从一个基础研究的生物学标记，转化成了一个具有明确药理干预潜力的治疗靶点。
在讨论部分，作者深入探讨了本研究发现的独特性和潜在价值。他们指出，大多数TTSP家族成员（如TMPRSS4）在多种癌症中高表达并发挥促癌作用，而TMPRSS11B在OSCC中却表现为抑癌功能，这种“家族异类”的现象提出了一个深层次的机制问题：TMPRSS11B的抑癌作用是否依赖于其丝氨酸蛋白酶活性？还是通过其跨膜结构域或胞外域介导独特的蛋白质相互作用来实现？解答这一问题对于全面理解TMPRSS11B的生物学意义乃至开发针对整个TTSP家族的靶向治疗新策略都至关重要。
此外，作者也客观分析了本研究的局限性，例如分子对接结果仍需通过共免疫沉淀（Co-IP）或表面等离子共振（SPR）等体外实验进一步验证结合力；瑞香素-TMPRSS11B轴在调控OSCC进展中的结论需要在更复杂的体内模型中加以确认；以及瑞香素作为多酚类天然产物可能存在多靶点特性，其药代动力学和体内毒性有待未来系统评估。
尽管如此，这项研究无疑为口腔鳞状细胞癌的治疗开辟了一条新的思路。它首次系统揭示了TMPRSS11B在OSCC中的抑癌角色，并创新性地将一种具有抗癌潜力的天然化合物——瑞香素——与该靶点联系起来，证明了其通过稳定TMPRSS11B蛋白来抑制肿瘤的机制。这不仅为OSCC的预后判断提供了一个新的潜在生物标志物（TMPRSS11B），更重要的是，为开发以TMPRSS11B为靶点、以瑞香素或其衍生物为先导化合物的精准靶向疗法奠定了坚实的理论和实验基础，具有重要的转化医学前景。
