【铁死亡】细胞间相互作用通过影响NF2-YAP信号通路调节癌细胞铁死亡过程​

——生物学背景——

细胞死亡与许多生理过程息息相关，铁死亡（Ferroptosis）是2012年发现的新型细胞死亡方式，它与凋亡、坏死等其他死亡方式不同，它依赖于铁离子，因脂质过氧化物累积导致细胞死亡。铁死亡与许多病理过程相关，随着铁死亡在抗癌方面的作用被发现，越来越多的科学家开始探索铁死亡分子机制。

2019年7月25日，来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心的姜学军研究组与（）的陈志南研究组在Nature上发表题为“Intercellular interaction dictates cancer cell ferroptosis via NF2–YAP signalling”的文章，揭示了细胞间相互作用和NF2-YAP信号通路对于铁死亡的调控机制。

——实验结果——

作者开始想要通过改变培养基成分或者改变细胞数量操控细胞代谢，结果他们惊讶的发现在高细胞覆盖率（high cell confluency）情况下细胞系对铁死亡抗性变高。作者使用的细胞系是HCT116结肠癌细胞，铁死亡诱导剂是erastin或者RSL3。同时他们发现前人已有研究发现GPX4敲除的小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）在高密度接种或3D球形条件下可以生长，而用低密度传代则迅速死亡。为了验证细胞密度和铁死亡的关系，他们又研究了许多细胞系，基本都存在这一规律。见图1，其中不管密度如何，细胞系MDA231总是对铁死亡敏感，细胞系BT474总是抗性。

图1. 细胞对铁死亡的抗性随着细胞密度增加而升高

细胞密度升高，则细胞间相互作用也会增强。ECAD（E钙粘蛋白）是重要的接触调节因子，因此作者检测了细胞系中ECAD的含量，他们发现缺乏ECAD的细胞系对铁死亡敏感（MDA231没有，H1650很低），高表达的细胞系（BT474）有铁死亡抗性。接下来他们又通过抑制ECAD二聚、加入抗体、敲除回补的实验，确认了ECAD在铁死亡中的重要性。

ECAD介导的细胞间相互作用给Hippo通路发出信号，该途径可以调节增殖和器官大小。Hippo通路包括肿瘤抑制因子NF2和激酶级联。NF2抑制CRL4-DCAF1，后者降解LATS1和LATS2，LATS1/2促使癌基因转录共激活因子YAP磷酸化失活。ECAD下调导致NF2下调，下调的NF2无法有效抑制CRL4-DCAF1，CRL4-DCAF1降解LATS1/2，下调的LATS1/2无法使癌基因转录共激活因子YAP磷酸化失活，YAP活性提高，细胞对铁死亡敏感，且这些变化不影响细胞增殖。

作者接下来通过CHIP-seq确认了YAP-TEAD的基因靶点，发现转铁蛋白受体（TFRC）和酰基辅酶A合成酶长链家族成员4 (ACSL4) 是复合物的靶标。TFRC和ACSL4的表达随着细胞密度的增加而降低，并且TFRC和ACSL4通过ECAD的消耗，NF2的敲低或YAP的过表达而上调。

NF2缺失容易产生间皮瘤。作者设计了DOX诱导GPX4敲除的细胞分别还含有针对NF2的shRNA（shNF2）和非靶向shRNA（shNT）。前者细胞培养后的球状体对于铁死亡更敏感。接下来他们将两者接种于无胸腺裸鼠中产生皮下异种移植肿瘤，诱导敲除GPX4后，前者的肿瘤消退，后者仅显示生长减少。但是含shNF2的肿瘤生长更快且更容易转移，诱导GPX4敲除后肿瘤转移能力降低。因此NF2状态可以用作预测间皮瘤转移和诱导铁死亡的反应性的生物标志物。

——小结——

本文描述了一种用于调节铁死亡的非细胞自主机制：相邻细胞可以通过钙粘蛋白-NF2-Hippo-YAP信号轴对铁死亡的决策产生相当大的影响。考虑到多细胞生物经常受到氧化应激的损害，这种细胞间机制可能代表另一层重要的防御措施，以保护自己免受铁氧化作用，这是氧化应激的最终结果。与之前观点不同，致癌突变可能通过除增强增殖之外的机制影响铁死亡。由于钙粘蛋白-NF2-Hippo-YAP信号轴在癌症中经常发生突变，因此该研究对癌症治疗具有明显的意义。对于包含某些基因特征的癌症，可能存在一个剂量反应窗口，诱导铁死亡的治疗策略或许可以克服当前癌症治疗的耐药性问题。

参考文献：

Wu J, Minikes AM, et al. "Intercellular interaction dictates cancer cell ferroptosis via NF2-YAP signalling." Nature. 

DOI: 10.1038/s41586-019-1426-6.