《Cellular Signalling》：DPP4 suppresses pancreatic cancer growth by enhancing ferroptosis sensitivity through stabilization of ACSL4
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为改善胰腺导管腺癌（PDAC）这种致死率高、治疗选择有限的困境，本文探讨了DPP4如何通过与ACSL4相互作用调控铁死亡。研究发现DPP4在PDAC中表达下调，过表达DPP4可抑制肿瘤细胞增殖、诱导G1-S期阻滞，并显著增强细胞对erastin诱导的铁死亡的敏感性。其机制在于DPP4直接结合并稳定ACSL4蛋白，抑制其泛素化降解，从而促进ACSL4依赖的脂质过氧化。该研究揭示了DPP4-ACSL4轴是增强PDAC铁死亡疗法的潜在靶点。
胰腺癌，尤其是胰腺导管腺癌（PDAC），因其侵袭性强、诊断晚、治疗手段有限，一直是癌症治疗领域的一大难题。尽管吉西他滨等化疗药物是标准一线方案，但患者总体生存率依然很低，且极易产生耐药。寻找新的治疗策略迫在眉睫。近年来，一种名为铁死亡（ferroptosis）的、依赖于铁离子和脂质过氧化的新型程序性细胞死亡方式，为对抗包括PDAC在内的多种耐药性肿瘤带来了新希望。然而，如何精准调控铁死亡，增强肿瘤细胞对铁死亡的敏感性，是当前研究的核心挑战。在这篇发表在《Cellular Signalling》上的研究中，来自温州医科大学第一附属医院肝胰外科的团队，将目光投向了一个“跨界”蛋白——二肽基肽酶-4（Dipeptidyl Peptidase-4, DPP4）。这个在2型糖尿病治疗中广为人知的靶点，在肿瘤中扮演着什么角色？它能否成为撬动胰腺癌铁死亡治疗的那个“支点”？
研究人员综合运用了临床样本分析、细胞生物学、分子生物学及动物模型等多种技术手段展开探索。在临床层面，他们分析了56对PDAC患者肿瘤与癌旁组织的差异，并检测了患者血清DPP4活性。在机制研究层面，他们使用了包括实时细胞分析（RTCA）、流式细胞术、透射电镜（TEM）、免疫共沉淀（Co-IP）、GST pull-down、泛素化分析在内的多种方法，在多种PDAC细胞系（如PANC-1, PATU-8988T, CFPAC-1）和HEK293T细胞中验证DPP4的功能及其与ACSL4的相互作用。此外，他们还在野生型和DPP4基因敲除（DPP4?/?）的C57BL/6小鼠上建立了原位胰腺癌模型，利用活体生物发光成像评估了erastin的治疗效果。
3.1. DPP4在原发性胰腺肿瘤中表达下调
研究人员首先在临床样本中验证了DPP4的表达情况。他们发现，与配对的癌旁组织相比，PDAC肿瘤组织中DPP4的mRNA和蛋白表达水平均显著降低。然而，患者血清中的DPP4活性与健康对照相比并无明显变化。这表明在PDAC中，肿瘤组织局部的DPP4表达发生了特异性下调，而非全身性变化。
3.2. DPP4的异位表达抑制胰腺癌细胞生长
在体外实验中，研究人员发现多种PDAC细胞系中的DPP4蛋白表达水平均低于正常胰腺细胞。为了探究DPP4的功能，他们在PANC-1、PATU-8988T和CFPAC-1细胞中过表达了DPP4。结果表明，DPP4过表达能显著抑制这些细胞的增殖，诱导G1-S期细胞周期阻滞，并损害线粒体呼吸功能。这些结果提示DPP4在PDAC中可能扮演着肿瘤抑制因子的角色。
3.3. DPP4增强铁死亡敏感性
为了探究DPP4是否参与铁死亡调控，研究人员进行了基因富集分析。结果发现，在erastin（一种经典的铁死亡诱导剂）处理的条件下，DPP4过表达的细胞中，与铁死亡和代谢相关的通路显著富集。进一步的实验证实，DPP4过表达能显著增加PDAC细胞内的不稳定铁池（labile iron pool, LIP）水平，而铁是铁死亡发生的关键因素。
3.4. DPP4通过诱导细胞铁死亡促进细胞死亡
关键的功能实验表明，DPP4过表达能显著增强erastin诱导的PDAC细胞死亡，而这种死亡可以被铁死亡特异性抑制剂（如Liproxstatin-1、Ferrostatin-1）所挽救，而非凋亡或坏死抑制剂。透射电镜观察到了典型的铁死亡线粒体形态学特征：线粒体变小、膜密度增加、嵴减少或消失。同时，DPP4过表达还显著提升了脂质活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）的水平，并降低了细胞内谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的表达。所有这些生化与形态学证据都确凿地证明，DPP4是PDAC中铁死亡的正向调控因子。
3.5. DPP4基因敲除小鼠对erastin诱导的铁死亡具有抵抗性
为了在活体水平验证DPP4的作用，研究团队构建了小鼠原位胰腺癌模型。他们向野生型和DPP4基因敲除小鼠的胰腺原位注射了表达荧光素酶的PANC02细胞。给予erastin治疗后，野生型小鼠的肿瘤生长得到了显著抑制，而DPP4敲除小鼠的肿瘤对erastin的治疗反应明显减弱。肿瘤组织的免疫组化分析显示，野生型小鼠肿瘤中细胞增殖标记物Ki-67和脂质过氧化标记物4-羟基壬烯醛（4HNE）的阳性率更低。这表明，DPP4的存在对于erastin在体内发挥抗肿瘤作用至关重要，其机制与促进肿瘤内的脂质过氧化和铁死亡相关。
3.6. ACSL4与DPP4的直接相互作用
研究的焦点转向了机制探索。长链脂酰辅酶A合成酶4（ACSL4）是铁死亡过程中脂质过氧化的关键执行分子。对癌症基因组图谱（TCGA）数据和本研究中56例患者样本的分析均显示，DPP4与ACSL4的表达呈正相关。进一步的细胞共定位、免疫共沉淀和GST pull-down实验均证实，DPP4与ACSL4在细胞内存在直接的物理结合。
3.7. DPP4与ACSL4的相互作用抑制ACSL4的泛素化降解，且ACSL4可挽救由DPP4过表达引起的铁死亡
机制研究的核心发现是，DPP4通过与ACSL4结合，稳定了ACSL4蛋白。环己酰亚胺追踪实验表明，DPP4过表达显著延长了ACSL4蛋白的半衰期。更重要的是，泛素化分析显示，DPP4的过表达能明显减少ACSL4的多聚泛素化修饰。这表明DPP4通过抑制ACSL4的泛素-蛋白酶体降解途径来稳定ACSL4蛋白。最后，功能回复实验证明，当敲低ACSL4后，DPP4过表达所增强的erastin诱导的细胞死亡和脂质ROS积累均被显著逆转。这确定了ACSL4是DPP4下游介导其促铁死亡效应的关键分子。
归纳与讨论
本研究系统性地揭示了DPP4在胰腺癌中的一个全新抑癌机制。DPP4在PDAC组织中表达下调，而其过表达能通过直接结合并稳定ACSL4蛋白，抑制ACSL4的泛素化降解，从而增强ACSL4依赖的脂质过氧化，最终敏化PDAC细胞发生铁死亡。这一“DPP4-ACSL4”调控轴的发现，将两个已知的重要分子联系了起来，为理解肿瘤细胞脂质代谢与细胞死亡命运的交互提供了新视角。
其重要意义在于：首先，为PDAC的治疗提供了新的潜在联合策略。鉴于DPP4在肿瘤中表达下调，恢复或模拟其功能，或联合使用DPP4激动剂与铁死亡诱导剂，可能成为克服现有治疗抵抗的新思路。其次，深化了对DPP4蛋白多功能性的认识。DPP4超越了其经典的酶活性和在糖尿病中的作用，在肿瘤微环境中扮演了关键的信号支架和稳定蛋白的角色。最后，强调了靶向铁死亡通路在实体瘤治疗中的巨大潜力，特别是通过调控关键蛋白的稳定性（如ACSL4）来“放大”铁死亡信号，可能是一种比直接诱导更有效的策略。
当然，研究也存在局限，例如尚未鉴定出负责ACSL4泛素化的特异性E3泛素连接酶，DPP4干扰泛素化的精确分子机制也有待阐明。此外，DPP4在不同癌症类型中可能发挥相反作用，提示未来基于DPP4的疗法需注重肿瘤类型特异性和局部微环境调控。总之，这项研究不仅揭示了DPP4-ACSL4轴是胰腺癌的一个脆弱环节，也为开发旨在增强铁死亡的新型抗癌疗法奠定了坚实的理论基础。
