PRELID2 通过正向调节 TXNDC12-GSH-GPX4 轴并抑制铁死亡（ferroptosis）机制，促进鼻咽癌的发展

《Cellular Signalling》：PRELID2 promotes the progression of nasopharyngeal carcinoma by positively regulating the TXNDC12-GSH-GPX4 axis and inhibiting ferroptosis

鼻咽癌（NPC）中PRELID2通过调控TXNDC12-GSH-GPX4轴抑制铁死亡，促进肿瘤增殖、迁移和侵袭，并影响患者预后，为NPC的生物标志物和靶向治疗提供新思路。

　　

梁天松|刘小静|游晓雅|徐光辉|陈林辉

中国郑州大学第一附属医院肿瘤放射治疗科

摘要

背景

鼻咽癌（NPC）的治疗面临晚期转移、高复发率以及对放疗和化疗的耐药性等挑战。PRELI结构域蛋白2（PRELID2）在癌症中过度表达，并与不良预后相关，但其在NPC中的作用仍不清楚。

方法

我们利用公共数据集分析了PRELID2在NPC中的表达特征和临床预后意义。通过Western blotting和定量逆转录PCR（qRT-PCR）验证了PRELID2在NPC细胞系中的表达。使用CCK-8、细胞集落形成实验、Transwell实验、伤口愈合实验以及裸鼠皮下异种移植肿瘤模型等体外功能实验评估了PRELID2对NPC细胞增殖、迁移和侵袭的影响。并通过RNA-seq和拯救实验研究了其下游机制。

结果

NPC细胞中PRELID2的mRNA和蛋白质水平均升高，且与较差的生存率相关。体外实验表明，PRELID2的过度表达显著增强了NPC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。体内实验证实，沉默PRELID2显著抑制了裸鼠皮下异种移植肿瘤的生长。RNA-seq和功能拯救实验表明，PRELID2通过上调硫氧还蛋白结构域蛋白12（TXNDC12）的表达来增加细胞内GSH水平，从而提高GPX4活性，进而抑制NPC细胞中的铁死亡（ferroptosis），促进肿瘤进展。

结论

PRELID2通过上调TXNDC12来维持GSH水平，从而增强GPX4活性，抑制铁死亡，促进肿瘤生长。建议将PRELID2作为NPC的潜在预后生物标志物和治疗靶点。

引言

鼻咽癌（NPC）是一种常见的头颈部恶性肿瘤，起源于鼻咽黏膜上皮[1]。根据GLOBOCAN 2022的数据[https://gco.iarc.fr/], 全球NPC发病率约为0.60%，死亡率为0.75%[2]。由于早期症状不明显，超过60%的患者在晚期或出现转移时才被诊断出来[3]。目前，放疗是NPC的主要治疗手段，早期患者的5年生存率约为90%[4,5]。然而，晚期（T3-T4）患者和转移患者的预后较差，复发率高达20-30%[6]。同时，药物耐药性和免疫抑制疗法的效果不佳也给NPC治疗带来了巨大挑战。值得注意的是，最近的一项研究将NPC重新定义为一种动态的病理生态系统，而不仅仅是由基因突变驱动的恶性肿瘤，这表明NPC的进展受到肿瘤细胞与周围基质、免疫系统和细胞外微环境之间复杂相互作用的影响[7]。因此，寻找新的诊断和治疗靶点是NPC研究的关键方向。

PRELID2是一种含有特殊PRELI结构域的蛋白质，属于PRELI蛋白家族[8]。研究表明，PRELID2在多种癌症中具有致癌作用，包括肝细胞癌[9]和胰腺导管腺癌[10]。另有研究指出，PRELID2与HNSC患者的低生存率显著相关，并可能在NPC的放疗耐药性中起关键作用[11]。这些发现表明PRELID2对癌症的发病和进展具有重要的调控作用。然而，PRELID2在NPC中的具体机制尚不明确，其生物学功能和调控作用尚未完全清楚。本研究旨在探讨PRELID2在NPC中的调控机制，为NPC的诊断和治疗提供新的靶点和理论基础。

铁死亡是一种依赖铁的程序性细胞死亡方式，其在NPC细胞的发生、发展、侵袭和转移中的作用越来越受到重视[12,13]。谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）通过将还原型谷胱甘肽（GSH）转化为氧化型谷胱甘肽（GSSG），同时将脂质过氧化物转化为脂质醇，从而消除铁（Fe²⁺依赖反应产生的有毒脂质，发挥关键的负调控作用[14]。研究表明，铁死亡抑制剂（如Ferrostatin-1）可以通过增强GPX4活性来减轻铁死亡引起的细胞损伤；相反，GPX4的失活或GSH的耗竭会触发肿瘤细胞中的铁死亡[15]。因此，在癌细胞中诱导铁死亡可能是一种有前景的治疗策略。硫氧还蛋白结构域蛋白12（TXNDC12）通过编码促进二硫键形成的蛋白质来维持硫醇平衡，减轻氧化应激[16]。研究显示，敲低TXNDC12会导致胰腺癌细胞内GSH水平下降，从而促进铁死亡[17]。然而，TXNDC12在NPC中的作用及其上游调控因子仍有待阐明。

我们的生物信息学分析显示，PRELID2在NPC患者中高度表达，并与总体生存率降低显著相关。通过功能拯救实验，本研究首次证明PRELID2通过TXNDC12调控GSH-GPX4通路来抑制NPC细胞中的铁死亡。因此，PRELID2可能同时作为NPC的生物标志物和治疗靶点，为针对铁死亡的NPC治疗提供新的见解。

分析使用的数据来源

本研究从基因表达组数据库（GEO）[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/]下载了头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据（访问号GSE181919[18]），包括20个肿瘤样本和9个对照样本。对于转录组数据，我们从癌症基因组图谱（TCGA）[//www.cancer.gov/ccg/research/genome-sequencing/tcga]中获取了44个对照样本和519个HNSCC样本。

PRELID2的高表达与NPC患者的不良预后显著相关

为了探讨PRELID2在头颈部肿瘤中的表达情况，我们使用TIMER 2.0数据库对TCGA数据集进行了表达分析。结果显示，PRELID2在多种肿瘤组织中高度表达（p<0.05）（图1A）。通过比较TCGA-HNSC数据集中头颈部肿瘤组织（519例）和正常头颈部组织（44例）的PRELID2 mRNA表达水平，发现PRELID2在头颈部肿瘤组织中高度表达

讨论

本研究发现，PRELID2在NPC组织和细胞系中高度表达，其高表达与NPC患者的不良预后显著相关。PRELID2在体外促进了NPC细胞的增殖、迁移和侵袭，在体内增强了肿瘤生长。在分子水平上，PRELID2上调了TXNDC12的表达，增加了细胞内GSH水平，从而提高了GPX4活性，最终抑制了NPC细胞中的铁死亡。

结论

本研究首次证明PRELID2在NPC中高度表达并具有促肿瘤作用。它阐明了PRELID2通过调控TXNDC12-GSH-GPX4通路抑制铁死亡的分子机制，为NPC提供了新的预后生物标志物和治疗靶点。这些发现也为理解NPC中的铁死亡耐药机制和发展针对性治疗策略奠定了理论基础。

CRediT作者贡献声明

梁天松：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、项目监督、软件使用、资源管理、方法设计、实验实施、数据分析、概念构思。刘小静：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、软件使用、资源管理、实验实施、数据分析。游晓雅：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、软件使用

出版同意

不适用。

伦理审批和参与同意

本研究已获得郑州大学第一附属医院伦理委员会的批准（批准编号：ZZU-LAC20240802 [24]）。

资助

本研究未获得任何资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。