《Free Radical Biology and Medicine》：Cannabigerol Induces Endoplasmic Reticulum Stress-Mediated Apoptosis and Ferroptosis via the IRE1α-XBP1 Axis in Human Pancreatic Cancer Cells
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本研究针对胰腺癌治疗耐药性强、现有疗法受限的难题，探索非精神活性植物大麻素大麻萜酚（CBG）的抗癌潜力。研究人员发现CBG通过激活内质网（ER）应激关键分支IRE1α-XBP1轴，在人胰腺癌细胞中同步诱导G1期阻滞、细胞凋亡（cleaved caspase-3/caspase-9/PARP1上调）及铁死亡（GPX4下调、HO-1/NRF2激活）。抑制IRE1α可显著逆转CBG的细胞毒性，揭示ER应激驱动的双死亡机制，为靶向ER应激脆弱性的胰腺癌治疗提供了新策略。
胰腺癌因其极高的致死率和有限的治疗选择，一直是肿瘤学领域的“硬骨头”。尽管化疗药物如吉西他滨（gemcitabine）和FOLFIRINOX方案不断迭代，但患者预后依然黯淡，耐药性问题突出。近年来，源于大麻（Cannabis sativa）的非精神活性植物大麻素——大麻萜酚（Cannabigerol, CBG）因其潜在的抗生素、抗炎及抗癌特性逐渐进入研究者视野。与广为人知的四氢大麻酚（THC）不同，CBG不会导致精神副作用，这为其临床转化打开了安全窗口。然而，CBG在胰腺癌中的治疗潜力及其深层分子机制此前尚属未知。为了揭开这一谜题，来自韩国江原大学自然科学学院生物科学系的研究团队开展了一项深入的机制研究，相关成果发表在《Free Radical Biology and Medicine》上。他们首次证实，CBG能通过触发内质网应激（Endoplasmic Reticulum stress, ER stress），强力激活未折叠蛋白反应（Unfolded Protein Response, UPR）中的IRE1α-XBP1信号轴，进而同时引爆细胞凋亡（apoptosis）和铁死亡（ferroptosis）两条程序性细胞死亡路径，为克服胰腺癌治疗抵抗提供了全新的理论依据和潜在靶点。
为了探究CBG的作用机制，研究团队主要采用了以下关键技术方法：首先，利用MTT法评估CBG对人胰腺癌细胞系PANC-1和MIA PaCa-2的细胞活力影响并确定半数抑制浓度（IC50）；其次，通过转录组测序（mRNA sequencing）分析CBG处理后的差异基因表达谱；接着，运用流式细胞术结合Annexin V/PI染色分析细胞凋亡比例，并通过PI染色进行细胞周期分布分析；此外，采用实时定量PCR（qRT-PCR）和蛋白质免疫印迹（Western blotting）分别从mRNA和蛋白水平验证凋亡、铁死亡及ER应激相关标志物（如CASP3、GPX4、IRE1α等）的表达变化；利用免疫荧光染色和ER-Tracker染色观察关键蛋白的定位及ER形态变化；通过H2DCFDA和C11-BODIPY染色检测活性氧（ROS）水平和脂质过氧化程度；并使用特异性抑制剂4μ8C干预IRE1α，反向验证其在CBG诱导的细胞死亡中的核心地位。
3.1. Cannabigerol (CBG) exerts growth-inhibitory effects on pancreatic cancer cells
通过MTT实验，研究发现CBG对PANC-1和MIA PaCa-2细胞表现出显著的剂量依赖性生长抑制作用，IC50值分别为25.84 μM和12.71 μM。形态学观察显示高浓度CBG导致细胞密度下降、脱落及坏死。转录组测序分析揭示了广泛的基因表达改变，基因本体和通路富集分析明确显示凋亡和铁死亡相关基因集显著富集，热图分析进一步证实了CASP3、CASP9、TP53以及氧化应激响应基因NFE2L2（编码NRF2）和HMOX1（编码HO-1）的上调，表明CBG可能通过协调激活这两种细胞死亡途径发挥作用。
3.2. CBG induces G1phase arrest and apoptosis in human pancreatic cancer cells
流式细胞术分析显示，低浓度CBG诱导细胞周期阻滞于G1期，而高浓度则显著增加Sub-G1比例。Annexin V/PI双染证实了高浓度CBG诱导了明显的细胞凋亡。Western blotting结果提供了分子层面的证据：肿瘤抑制因子p53以及凋亡执行蛋白cleaved PARP1、cleaved caspase-3和cleaved caspase-9的表达均呈剂量和时间依赖性上调，确证了CBG诱导G1期阻滞并促进凋亡的机制。
3.3. CBG triggers ferroptosis in human pancreatic cancer cells
鉴于转录组数据提示铁死亡通路改变，研究进一步探索了该机制。形态学观察到了铁死亡特征性的早期细胞皱缩和胞浆凝聚。qRT-PCR显示铁死亡相关基因NFE2L2、HMOX1、CHAC1、FTH1和SLC3A2显著上调，而GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4，铁死亡核心抑制因子）mRNA水平无显著变化。然而，蛋白水平的Western blotting和免疫荧光却揭示出GPX4蛋白表达下降，HO-1蛋白上调，且NRF2表达增加。氧化应激指标检测显示，CBG处理后细胞内ROS水平显著升高，GSH/GSSG比值降低，C11-BODIPY染色证实了脂质过氧化水平增加，这些结果共同支持了CBG诱导铁死亡的结论。
3.4. CBG induces endoplasmic reticulum (ER) stress and activates the unfolded protein response in human pancreatic cancer cells
为了解析上游信号，研究聚焦于ER应激。转录组和qRT-PCR数据显示，CBG上调了UPR三大分支（PERK、IRE1α、ATF6）的关键分子，特别是ERN1（编码IRE1α）、ATF6以及下游促凋亡转录因子DDIT3（编码CHOP）的mRNA水平激增。Western blotting验证了GRP78/BiP、IRE1α和CHOP蛋白的上调，而ATF6蛋白水平保持稳定。免疫荧光显示CHOP核易位和IRE1α上调。ER-Tracker染色结合流式细胞术还观察到CBG诱导了ER扩张，综合证明CBG强烈触发了ER应激并激活了UPR。
3.5. CBG treatment activates the IRE1α pathway, a branch of the unfolded protein response, in human pancreatic cancer cells
针对IRE1α分支的深入研究显示，CBG处理导致IRE1α磷酸化（p-IRE1α）水平随时间增加，并在约12小时达到峰值。RT-PCR和Western blotting均证实了XBP1 mRNA的非常规剪接以及剪接体XBP1s蛋白的剂量依赖性积累。免疫荧光染色进一步直观展示了XBP1s在细胞核内的聚集，确凿地证明了CBG激活了IRE1α-XBP1信号轴。
3.6. Inhibition of IRE1α alleviates CBG-induced cytotoxicity and modulates apoptotic and ferroptotic pathways in human pancreatic cancer cells
为了确立IRE1α的功能必要性，研究使用了特异性抑制剂4μ8C。结果显示，4μ8C有效阻断了XBP1的剪接，并部分恢复了CBG处理导致的细胞活力下降（尤其在48小时的MIA PaCa-2细胞中）。此外，4μ8C处理逆转了CBG引起的GSH/GSSG比值下降、脂质过氧化增加以及Annexin V阳性细胞比例的升高。在分子水平上，4μ8C抑制了HMOX1、DDIT3和NFE2L2的转录，并降低了HO-1和cleaved caspase-3的蛋白水平，有力证明了IRE1α是CBG诱导凋亡和铁死亡的关键介质。
该研究通过详实的实验数据阐明，CBG作为一种非精神活性的植物大麻素，能够通过诱导ER应激，特异性激活UPR中的IRE1α-XBP1-CHOP信号轴。这一过程不仅导致了经典的线粒体依赖型细胞凋亡（表现为cleaved caspase级联激活），还通过调控氧化还原平衡（NRF2/HO-1上调）和脂质代谢（GPX4蛋白下调），引发了铁死亡。尤为重要的是，通过药理学抑制IRE1α（使用4μ8C），研究人员成功挽救了CBG诱导的细胞死亡并逆转了相关分子表型，确立了IRE1α在该过程中的核心枢纽地位。
这项研究的意义在于，它不仅首次揭示了CBG在胰腺癌中通过单一药物同步诱导两种免疫原性细胞死亡（凋亡与铁死亡）的独特机制，而且将ER应激中的IRE1α分支确立为连接这两种死亡方式的关键桥梁。考虑到胰腺癌微环境中普遍存在的治疗抵抗和免疫抑制，能够同时触发多种死亡路径的策略极具吸引力。此外，CBG的非精神活性特性使其相较于THC具有更优的临床安全性前景。尽管研究中对于PERK-eIF2α-ATF4分支的具体贡献以及TRPV1通道是否直接参与ER应激触发尚需进一步澄清，但这项工作无疑为开发基于CBG或其衍生物的靶向ER应激脆弱性的胰腺癌联合治疗方案提供了坚实的临床前理论基础，也为克服现有化疗耐药提供了新的视角。
