转自 王初课题组
大家好，今天给大家分享一篇最近发表在Nature Communication上的文章，题目是“A GPX4-dependent cancer cell state underlies the clear-cell morphology and confers sensitivity to ferroptosis”, 文章的通讯作者是美国博德研究所和哈佛大学的Schreiber教授。他的研究方向主要集中在发展用于治疗的小分子药物。
透明细胞癌(Clear-cell carcinomas, CCCs)是指一类在组织学分析中癌细胞拥有透明清晰的细胞质的癌症，也是肾癌和卵巢癌中最常见和易转移的一种形态。目前已有抗癌手段对患有这种CCC的病人的疗效十分有限，因此找到与这种癌症的代谢状态相关的靶点对于发展新的治疗策略非常重要。作者之前开发了一个叫Cancer Therapeutics Response Portal (CTRP)的数据库，对481种“Informer Set”化合物在887种癌细胞系的敏感性进行了定量的筛选。作者发现谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的抑制剂能高效选择性的杀伤CCC细胞，而GPX4的抑制能诱导细胞产生铁死亡。因此，作者想探究CCC对这种基于依赖GPX4的铁死亡现象敏感（susceptibility）的内在机制。
作者首先系统的筛选了CTRP数据库中对CCC具有选择性杀伤的化合物，发现GPX4的抑制剂RSL3、ML210和ML162比传统的paclitaxel具有更好的疗效和选择性，并且这些抑制剂对GPX4抑制效果在CCC中要更优于其他实体瘤（solid cancer cell lines, sCCL）。通过在 Cancer Dependency Map (DepMap)数据库 的CRISPR 和shRNAs证实了其敏感性都与GPX4密切相关，而GPX4是铁死亡的“守门员”，因此作者推测CCC细胞对于铁死亡是敏感的。作者进一步通过铁死亡挽救剂ferrostatin-1和(Fer-1) or liproxstatin-1 (Lip-1)、脂质自由基成像、CCC生物标志物和活体肿瘤移植等实验证明了多种透明肾细胞癌（ccRCC）和透明卵巢细胞癌(OCCC)对于GPX4抑制诱导铁死亡是固有敏感的。
随后作者进一步通过对ccRCCs进行全基因组水平的CRISPR suppressor/resistance 筛选，寻找ML210处理后铁死亡过程中的调解因子，发现除了已知的参与铁死亡ACSL4和KEAP1外，缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF）通路的多个基因EPAS1 (encoding HIF-2α), EP300, FOSL1, CITED1, 和ARNT (encoding HIF-1β)。基因敲除EPAS1后，CCC细胞内的过氧化水平显著降低，降低了CCCs对于铁死亡的敏感性。相反，过表达EPAS1后，增加了CCCs对于铁死亡的敏感性。
为了进一步研究HIF 通路是如何调控CCCs对于铁死亡的敏感性，作者分别在敲除和过表达EPAS1的细胞系进行了脂质代谢组学实验，发现HIF-2α能够通过选择性富集多不饱和脂肪酰（PUFA）并将其转化为glycerolipids (三酰基甘油和磷脂质)来调控对铁死亡的敏感性。为了进一步确认HIF-2α的下游调节因子，RNA-Seq 和western blot 分析显示hypoxia-inducible, lipid droplet-associated protein (HILPDA)和G0/G1 Switch 2 (G0S2)是HIF-2α介导的铁死亡敏感性的必要蛋白。最后作者通过脂质代谢组学实验证明了HIF-2α介导的铁死亡敏感性是通过HILPDA通过富集不饱和脂质实现的。
总之，本文系统研究了在透明细胞癌中的GPX4依赖的铁死亡机制，发现HIF-2α-HILPDA通路是参与透明细胞癌对铁死亡敏感性的主要原因。
作者：TH
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09277-9
文章引用：
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-019-09277-9
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