攻克AKT过度激活型肝内胆管癌的铁死亡及化疗免疫耐药难题！

期刊名称：Cancer Communications   

发表时间：2025年5月

影响因子：24.9            

期刊分区：JCR 1区/中科院1区

作者单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院        

样本类型：组织、细胞/动物模型

服务产品：IP-MS蛋白互作组研究解决方案

其他信息：生物标志物、机制研究、治疗靶点

在肝内胆管癌（ICC）治疗领域，化疗免疫治疗（CIT）取得了显著进展，但仍面临着治疗抵抗的挑战。铁死亡是一种细胞死亡形式，与癌症的发生、发展及治疗抵抗密切相关。PCK1作为代谢关键酶，在多种癌症中发挥着重要作用，但其在ICC中的具体作用尚不清楚。

2025年5月，华中科技大学同济医学院附属同济医院肝脏外科研究团队在Cancer Communications（IF=24.9）上发表了一篇题为“Simvastatin overcomes the pPCK1-pLDHA-SPRINGlac axis-mediated ferroptosis and chemo-immunotherapy resistance in AKT-hyperactivated intrahepatic cholangiocarcinoma”的论文。该研究首次发现蛋白激酶B（AKT）过度激活的ICC中，磷酸化磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1（pPCK1）通过乳酸代谢-甲羟戊酸通路轴诱发铁死亡抵抗，而常用降脂药辛伐他汀可破解此通路，显著提升CIT疗效。该研究为ICC治疗提供了新的理论基础和潜在的治疗策略。谱度众合为该研究提供了IP-MS蛋白互作组研究解决方案，为研究提供了重要技术支持。

研究设计

本研究通过构建KrasG12D/Tp53−/− ICC小鼠模型，利用代谢CRISPR筛选技术，结合体内外实验，全面解析了PCK1在ICC中的作用机制。研究通过多种实验技术，包括单细胞RNA测序、蛋白质组学分析（IP-MS）、代谢组学分析等，探讨了PCK1在ICC中的表达、功能及其调控机制。

研究结果

1. 代谢CRISPR筛选揭示PCK1是ICC中调节CIT抵抗的关键代谢调节因子

利用小鼠皮下移植瘤模型进行体内代谢CRISPR筛选，发现PCK1的敲除显著抑制肿瘤生长并增强化免联合治疗的疗效，同时增强肿瘤细胞对化疗和T细胞诱导的铁死亡敏感性。

图1 体内代谢筛选显示ICC中CIT的铁死亡调节因子

2. 磷酸化PCK1介导ICC中的铁死亡抵抗

研究人员通过IP-MS蛋白互作组研究解决方案发现，PCK1在KP-ICC细胞中主要以S90位点磷酸化的激酶形式存在。基因编辑实验表明，消除PCK1的S90位点磷酸化或敲低PCK1均能增强ICC细胞对铁死亡诱导剂RSL3的敏感性。此外，在10种胆管癌细胞系和10种ICC-PDOs中，pAKT-pPCK1活性水平较高的细胞和PDOs对GPX4抑制剂表现出抵抗性，而对FSP1-CoQ10H2系统抑制剂联合的GP更为敏感。这表明PCK1的激酶活性通过依赖FSP1-CoQ10H2系统而非GPX4-GSH系统的机制促进AKT激活的ICC细胞中的铁死亡抵抗。

图2 磷酸化PCK1介导ICC中的铁死亡抵抗

3. PCK1磷酸化阻断通过铁死亡依赖的方式增强CIT的疗效

研究人员在多种ICC细胞系中发现，PCK1敲低显著增强了对铁死亡诱导剂RSL3的敏感性，尤其是在pAKT-pPCK1活性较高的细胞系中。重新引入野生型PCK1可恢复铁死亡抵抗性，而磷酸化缺陷型PCK1（S90A）则不能。基于此，研究人员设计了PPB肽，通过阻断PCK1的S90位点磷酸化，显著增强了细胞对GP诱导的铁死亡的敏感性。体内实验进一步证实，PPB肽显著增强了CIT的疗效，表现为肿瘤生长抑制、脂质过氧化水平增加以及CD8+T细胞浸润增强，表明PCK1的S90位点磷酸化在调节铁死亡和CIT敏感性中起关键作用。

图3 PCK1磷酸化阻断通过铁死亡依赖的方式增强CIT疗效

4. pPCK1介导的乳酸代谢-MVA通量重编程驱动ICC中的铁死亡抵抗

研究人员发现，在AKT激活的ICC细胞中，pPCK1通过降低PEPCK酶活性，独立于其糖异生功能，促进糖酵解和乳酸生成。pPCK1敲低降低了葡萄糖摄取、乳酸生成和全蛋白的赖氨酸乳酸化水平，但不影响PEPCK酶活性，表明其主要以蛋白激酶形式促进脂质合成。此外，pPCK1显著促进了MVA通路的激活，增加了CoQ10H2和MK4的合成，这些物质是铁死亡抵抗的关键抗氧化剂。通过补充乳酸或MVA，可以恢复因pPCK1缺乏而增加的铁死亡敏感性，表明pPCK1通过连接糖酵解和MVA通路，促进ICC细胞逃避铁死亡。

图4 pPCK1介导的乳酸代谢-MVA通量重编程驱动ICC中的铁死亡抵抗

5. pPCK1-pLDHA轴促进ICC中乳酸代谢-MVA通量重编程

研究人员通过IP-MS发现PCK1与LDHA存在相互作用，并能磷酸化LDHA的T248位点，增强其酶活性。实验结果表明，PCK1通过直接结合并磷酸化LDHA的T248位点，促进糖酵解和乳酸生成，进而激活SREBP2驱动的MVA通路，增加CoQ10H2和MK4的合成，这些物质是铁死亡抵抗的关键抗氧化剂。此外，pPCK1-pLDHA轴通过促进SCAP从内质网向高尔基体的转运，增强SREBP2的成熟和核积累，最终促进MVA通路的激活。这些发现揭示了pPCK1-pLDHA轴在ICC中通过乳酸代谢和MVA通量重编程介导铁死亡抵抗的新机制。

图5 pPCK1-pLDHA轴促进乳酸代谢-MVA通量重编程

6. KAT7介导的SPRING K82乳酸化调控pPCK1-pLDHA轴的抗铁死亡效应

为了进一步探索pPCK1-pLDHA轴如何调控SCAP从高尔基体向内质网的转运，研究人员利用IP-MS技术，鉴定出pPCK1-pLDHA轴通过乳酸化修饰SPRING的K82位点来调控这一过程。SPRING是一种新鉴定的蛋白质，通过促进SCAP从高尔基体向内质网的转运，调节肝脏中的SREBP信号传导，从而辅助脂质代谢。研究人员发现，SPRING的K82位点乳酸化对于SCAP的转运和SREBP2的成熟及核积累至关重要。研究人员通过系列实验证实KAT7是负责SPRING K82位点乳酸化的酶。KAT7的抑制显著降低了SPRING的乳酸化水平，影响了SCAP的高尔基体转运和SREBP2的核积累，进而削弱了MVA通路的激活。这些发现揭示了KAT7介导的SPRING K82乳酸化在pPCK1-pLDHA轴调控的抗铁死亡效应中的关键作用，为理解ICC中铁死亡抵抗的分子机制提供了新的视角。

图6 KAT7介导的SPRING K82乳酸化调控pPCK1-pLDHA轴的抗铁死亡效应

7. 辛伐他汀靶向pPCK1-pLDHA-SPRINGlac轴增强ICC中CIT疗效

研究揭示pPCK1通过调节MVA通路介导铁死亡和CIT抵抗。辛伐他汀通过抑制HMGCR，靶向pPCK1-pLDHA-SPRINGlac轴，增强ICC细胞对铁死亡诱导剂RSL3的敏感性。体内实验表明，辛伐他汀联合CIT显著抑制肿瘤生长，增加脂质过氧化，增强CD8+T细胞浸润。这些发现支持使用辛伐他汀靶向MVA通路来增强AKT激活的ICC患者中CIT疗效的临床可行性。

图7 辛伐他汀通过破坏pPCK1-pLDHA-SPRINGlac轴介导增强的ICC中CIT疗效

8. PCK1 S90磷酸化水平较低的ICC患者从CIT中显著受益

研究人员分析了36例接受CIT治疗的ICC患者的组织样本，发现pAKT和pPCK1水平较高的患者对治疗反应较差，而水平较低的患者从CIT治疗中显著受益。此外，通过IHC分析68例原发性ICC样本，研究人员发现pAKT、pPCK1和pan-Klac之间存在显著相关性，且高水平的pAKT和pPCK1与较短的总生存期相关。进一步的代谢分析表明，PI3K-AKT活性较高的ICC细胞具有更高的MVA通路活性，且pAKT-pPCK1水平较高的细胞系和PDOs中MVA和CoQ10H2/CoQ10水平较高。这些发现表明pAKT-pPCK1轴在ICC的临床进展中起重要作用，可作为预测CIT疗效的潜在生物标志物。

图8 pPCK1 在接受 CIT 的 AKT 过度激活 ICC 患者中的预后相关性

研究结论

该研究通过在蛋白激酶B(AKT)高激活的肝内胆管癌(ICC)小鼠模型中进行体内代谢CRISPR筛选，鉴定出磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)是影响化疗免疫治疗(CIT)响应的关键调节因子。研究发现，在AKT高激活条件下，pPCK1通过促进糖酵解和甲羟戊酸(MVA)途径重编程，增强泛醌和甲基萘醌-4的合成，从而介导铁死亡抵抗。抑制PCK1磷酸化或使用辛伐他汀可显著增强CIT的疗效。研究揭示了pAKT-pPCK1-pLDHA-SPRINGlac轴作为驱动AKT高激活ICC中铁死亡抵抗的新机制，并发掘了使用他汀类药物进行靶向治疗这一潜在策略，以增强ICC细胞对铁死亡的敏感性并改善治疗结果。

编者总结

谱度众合为本文提供了IP-MS蛋白互作组研究解决方案，鉴定了与PCK1相互作用的蛋白质，以及PCK1的磷酸化位点。发现PCK1与乳酸脱氢酶A(LDHA)存在相互作用，且PCK1的S90位点是主要的磷酸化位点。这些结果为理解PCK1在铁死亡抵抗中的作用机制及其在代谢重编程中的具体功能提供了关键线索。欢迎感兴趣的老师们前来咨询~

本研究的创新点在于：首次揭示了pAKT-pPCK1-pLDHA-SPRINGlac轴在ICC中铁死亡抵抗中的关键作用，发现了AKT高激活条件下通过影响糖酵解和MVA途径的代谢重编程来调控铁死亡的新机制，为ICC的治疗提供了新的视角和潜在的生物标志物。研究还提出了通过抑制PCK1磷酸化或使用辛伐他汀靶向MVA途径来提高ICC治疗效果的新策略，并综合运用了多种前沿技术系统解析了ICC的代谢调控网络。然而，研究的局限性包括：临床样本量较小，缺乏长期随访数据，未深入探讨所有ICC亚型，药物组合的临床可行性待验证，以及未完全明确所有分子机制，这些都值得开展进一步的研究。

文献原文：Zhu J, Xiong Y, Zhang Y, et al. Simvastatin overcomes the pPCK1-pLDHA-SPRINGlac axis-mediated ferroptosis and chemo-immunotherapy resistance in AKT-hyperactivated intrahepatic cholangiocarcinoma. Cancer Commun (Lond). Published online May 29, 2025. doi:10.1002/cac2.70036

本文由谱度众合“生物标志物发现与药物靶点筛选平台”（该平台被认定为“国家生物产业基地公共服务平台”）完成蛋白质组学检测及分析工作。