《Gene Reports》：USP5 inhibition suppresses head and neck squamous cell carcinoma progression via EMT pathway regulation
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头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中USP5通过调控EMT促进侵袭转移， Degrasyn抑制USP5可降低细胞迁移侵袭能力并逆转EMT标志物表达。
Kadirya Asan|Ying Zhou|Boyu Zhang|Jian Wang|Zihao Yang|Jiong Li|Hanyin Shen|Haiyan Lin|Sen Wang|Mengwei Song|Hongkai Sha|Yingping Li|Jing Ji
江苏海洋大学药学院海洋药物化合物筛选重点实验室，中国222005
摘要
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是一种具有高度侵袭性的肿瘤，其特点是复发率较高且预后较差，上皮-间充质转化（EMT）是影响其侵袭性表型的关键因素。泛素特异性蛋白酶5（USP5）作为一种去泛素化酶，已被视为癌症治疗的新靶点；然而，其在HNSCC中的具体功能尚未得到充分研究。本研究探讨了USP5在调控EMT过程中的作用。通过使用USP5抑制剂Degrasyn，我们发现抑制USP5可降低HNSCC细胞的迁移和侵袭能力。这些变化伴随着EMT相关标志物的表达改变，包括N-钙黏蛋白和Vimentin的下调以及E-钙黏蛋白的上调，这与EMT相关表型的抑制相一致。这些结果表明，USP5的表达与HNSCC的EMT相关表型变化有关，并为通过靶向USP5来阻止HNSCC进展提供了新的治疗策略。
引言
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）起源于口腔（嘴唇、脸颊、舌头、腭部和口腔底部）、口咽部、下咽部和喉部的黏膜表面，是全球第六大常见癌症（Valero等人，2023年）。目前HNSCC患者的5年生存率约为60%（Li等人，2022年）。由于该癌症位于鼻咽部，靠近颈部和胸部下方以及颅底上方，因此对患者的生存构成严重威胁，并带来巨大的经济和公共卫生负担（Valero等人，2023年；Li等人，2022年）。手术、放疗、化疗、免疫疗法（如PD-1）和表皮生长因子受体（EGFR）靶向治疗是HNSCC的临床治疗方法（Covarrubias等人，2024年）。然而，现有的传统治疗方法无法满足许多患者的临床需求，尤其是晚期患者（Zhang等人，2023年）。此外，缺乏可靠的诊断和预后生物标志物及治疗靶点严重阻碍了有效治疗方案的开发（Zhang等人，2022年）。因此，寻找HNSCC的治疗靶点和生物标志物对于改善患者预后至关重要。
与其他实体瘤相比，HNSCC具有更强的淋巴浸润和区域扩散倾向，这是导致其预后较差和治疗难度较大的主要原因之一。肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的一个重要生物学机制是EMT（Lu等人，2020年）。在EMT过程中，上皮细胞会获得间充质特性，从而提高其迁移和运动能力（Hibino等人，2021年）。上皮标志物（如E-钙黏蛋白）的显著下调和间充质标志物（如Vimentin和N-钙黏蛋白）的上调是这一过程的特征（Farahzadi等人，2023年）。共同的信号通路（如TGF-β、Wnt和Notch通路）通过“相互促进和功能互补”来调控EMT和细胞增殖/侵袭。EMT通过减少细胞凋亡，成为连接细胞侵袭和增殖的重要“桥梁”，加速肿瘤生长（Kang等人，2022年）。因此，EMT被认为是赋予肿瘤细胞侵袭和扩散能力的关键机制（Ross等人，2020年）。
去泛素化酶（DUB）是一类能够催化泛素化底物或多聚泛素链中泛素部分水解的蛋白酶，在维持细胞蛋白质数量和活性方面起着关键作用（Christine等人，2022年；Qin等人，2022年）。多项研究表明，DUB在调节癌症生物学的多个关键方面具有重要作用，包括细胞增殖、侵袭、DNA损伤修复、代谢和药物敏感性（Liu等人，2022年）。USP5属于USP家族中的半胱氨酸依赖性去泛素化酶，在多种癌症类型的病理过程中起着重要作用（Luo等人，2020年）。在肝细胞癌中，USP5通过稳定snail家族锌指蛋白2（SLUG）来促进EMT（Pan等人，2021年）。同样，在乳腺癌中，USP5通过稳定缺氧诱导因子-2α来促进癌细胞的迁移和侵袭（Huang等人，2022年）。这些发现表明USP5在肿瘤发生和癌症进展中起着关键作用。
Degrasyn是一种能够抑制USP5、USP9x和Bcr-abl的小分子化合物（Qin等人，2022年；Nian等人，2025年）。Degrasyn是一种可穿透细胞膜的泛素特异性蛋白酶抑制剂，能够快速增加泛素化蛋白的积累并促进蛋白质聚集。破坏蛋白质稳态会导致蛋白毒性应激，可能引发内质网应激，阻碍蛋白质降解，最终导致肿瘤细胞死亡，从而增强其抗癌效果（Li等人，2020年）。此外，Degrasyn在多种恶性肿瘤中均表现出抗癌活性，包括胰腺癌（Li等人，2020年）、肝细胞癌（Yan等人，2023b年）、乳腺癌（Song等人，2023年）和膀胱癌（Nowak等人，2023年；Wan等人，2024年）。
近期遗传扰动策略的进展彻底改变了我们对肿瘤异质性的理解。一方面，大规模遗传扰动结合多模态单细胞分析有助于识别驱动肿瘤塑性和治疗抵抗性的关键调控因子（Jaitin等人，2016年；Xu等人，2025年）；另一方面，将靶向突变检测与染色质可及性测量相结合的单细胞分析方法可以直接将肿瘤基因型映射到调控状态，从而揭示异质性治疗反应的机制（Izzo等人，2024年）。这些方法能够以前所未有的分辨率识别表型调控因子；然而，将这些网络层面的发现转化为可药用的靶点需要对这些特定分子的生物学功能进行验证。在此背景下，DUB作为调控肿瘤细胞迁移和侵袭的关键成分显得尤为重要。其中，USP5已被证实是多种恶性肿瘤中的潜在表型调控因子，但其在HNSCC进展中的具体作用和机制仍不清楚。
本研究旨在阐明USP5在HNSCC进展中的作用及其潜在机制。首先通过生物信息学分析，我们研究了USP5表达与HNSCC患者临床预后之间的关联。随后，利用USP5特异性抑制剂Degrasyn，通过免疫荧光和功能实验评估了USP5的抑制作用对HNSCC细胞增殖、侵袭和EMT的抑制效果，从而为USP5作为治疗靶点提供了机制上的见解。
细胞培养和药物
HNSCC细胞系HSC-3（FH1315，人类舌鳞状细胞癌）、CAL27（FH0840，人类舌鳞状细胞癌）和293T（FH0244，人类胚胎肾细胞）由上海福恒生物技术有限公司提供。细胞培养条件如下：CAL27和293T细胞在含有10%胎牛血清（内蒙古Opsai生物技术有限公司，BS-1101）的高葡萄糖DMEM培养基（江苏凯基基因科技有限公司，KGL1206-500）中培养。
HNSCC中USP5的高表达
大量研究表明，USP5在多种人类恶性肿瘤的发病过程中作为癌基因发挥着重要作用。USP5在肝细胞癌、乳腺癌、胰腺癌和膀胱癌等恶性肿瘤中表达上调，可用作独立的预后标志物（Zhang等人，2024年；Lian等人，2020年；Li和Zhou，2021年）。同时，USP5通过稳定关键的致癌蛋白来促进肿瘤生长，从而促进恶性转化。
讨论
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是全球第六大常见恶性肿瘤，主要由口腔、喉部和咽部的鳞状上皮细胞的恶性转化引起。其发病机制与接触致癌物（如烟草和酒精）密切相关（Ludwig等人，2018年）。辅助放疗的适用与否取决于手术切缘情况、淋巴浸润和区域扩散情况（Biau等人）。
患者发表同意书
不适用。
CRediT作者贡献声明
Kadirya Asan：撰写初稿、数据可视化、验证、软件使用、数据分析、数据整理。Ying Zhou：撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证、软件使用、数据分析。Boyu Zhang：数据可视化、验证、软件使用。Jian Wang：数据可视化、验证、软件使用、方法学设计。Zihao Yang：数据可视化、验证。Jiong Li：验证、方法学设计。Hanyin Shen：数据验证、软件使用。Haiyan Lin：数据可视化、验证。Sen Wang：软件使用、数据分析。
伦理审查和参与同意
本研究已获得江苏海洋大学伦理审查委员会的批准，批准编号为NO: Jou2024091507。
写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本稿时，我们使用了AI工具来提高文本的可读性和语言表达，并根据需要修改了AI工具生成的内容，但对最终稿件的内容负全责。
资助
本研究得到了江苏省自然科学基础研究重大项目（项目编号：24KJA310001）、江苏省研究生实践与创新计划（项目编号：KYCX2024-72）、大学生创新创业培训计划（项目编号：SZ202411641640001和SY202411641640012）的支持，以及江苏省高等教育机构重点学术计划的支持。
致谢
本研究感谢江苏省海洋药物化合物筛选重点实验室对本研究的支持。
