I. Contesto della ricerca

Il cancro gastrico (GC) è il quinto tumore maligno più comune al mondo e la terza causa principale di mortalità-correlata al cancro. Il cancro gastrico in fase iniziale è privo di sintomi caratteristici specifici e la maggior parte dei pazienti viene diagnosticata in stadi avanzati con una prognosi complessiva sfavorevole.

La chemioterapia di combinazione con 5-fluorouracile (5-FU) e agenti a base di platino costituisce il regime standard di prima linea per il cancro gastrico avanzato. Tuttavia, la resistenza alla chemioterapia rimane un collo di bottiglia insolubile nella gestione clinica, con conseguente fallimento del trattamento e prognosi sfavorevole. Pertanto, chiarire i meccanismi molecolari alla base della resistenza al 5-FU nel cancro gastrico e identificare nuovi bersagli terapeutici ha un profondo significato clinico per prolungare la sopravvivenza globale dei pazienti con cancro gastrico avanzato.

La riprogrammazione metabolica nelle cellule tumorali guida la progressione del tumore e la resistenza alla chemioterapia. Prove sempre più numerose dimostrano che il metabolismo ossidativo mitocondriale partecipa allo sviluppo della resistenza ai farmaci anti-tumorali. Le cellule tumorali resistenti ai farmaci- generalmente mostrano una maggiore dipendenza dal metabolismo energetico mitocondriale e un'elevata fosforilazione ossidativa (OXPHOS) funge da caratteristica distintiva delle cellule resistenti in molteplici tumori maligni tra cui il cancro del colon, il melanoma e il cancro al seno. Nei tumori resistenti agli oncogeni-come il melanoma con mutazione BRAF-, anche la riprogrammazione metabolica cellulare si sposta verso la via OXPHOS. Tuttavia, le funzioni e i meccanismi regolatori di OXPHOS, in particolare nel cancro gastrico resistente al 5-FU, rimangono scarsamente definiti.

NIT2 appartiene alla superfamiglia delle nitrilasi, possiede un dominio nitrilasi conservato ed è classificato come ω-amidasi. I rapporti esistenti suggeriscono che NIT2 possiede una potenziale attività soppressoria del tumore-e può indurre l'arresto del ciclo cellulare nelle cellule tumorali, tuttavia il suo ruolo nella resistenza alla chemioterapia del cancro gastrico non è stato chiarito.

II. Riepilogo dei principali risultati della ricerca

Un team collaborativo guidato da He Weiling del Primo Ospedale Affiliato dell'Università di Sun Yat-sen, Wang Xiongjun dell'Università di Guangzhou e Li Guohui dell'Università Normale di Liaoning hanno pubblicato un articolo di copertina suMedicina traslazionale scientifica, dal titolo:NIT2 smorza la separazione di fase BRD1 e trattiene la fosforilazione ossidativa per aumentare la chemiosensibilità nel cancro gastrico.

Conclusioni principali di questo studio: una bassa espressione di NIT2 induce resistenza alla chemioterapia 5-FU nel cancro gastrico attraverso la sovraregolazione della fosforilazione ossidativa (OXPHOS) e questo effetto regolatore è indipendente dalla canonica funzione nitrilasi catalitica di NIT2. La metformina, un inibitore di OXPHOS, ripristina la sensibilità al 5-FU nei modelli di xenotrapianto derivato dal paziente (PDX) con bassa espressione di NIT2. NIT2 rappresenta un potenziale biomarcatore promettente per prevedere la risposta chemioterapica del 5-FU del cancro gastrico e offre una nuova strategia terapeutica per il cancro gastrico resistente ai farmaci.

III. Prove fenotipiche per NIT2 che regola la resistenza al 5-FU nel cancro gastrico

Utilizzando la tecnologia di editing genetico CRISPR-Cas9-, il team di ricerca ha verificato che NIT2 inverte la resistenza al 5-FU nel cancro gastrico e che questa funzione non dipende dalla sua attività enzimatica metabolica intrinseca. Diversi modelli tra cui linee cellulari, organoidi derivati ​​da pazienti affetti da cancro gastrico-e xenotrapianti hanno confermato congiuntamente che il knockout di NIT2 o la bassa espressione endogena attenuano notevolmente la risposta cellulare al 5-FU e conferiscono un fenotipo resistente alla chemioterapia nelle cellule di cancro gastrico.

IV. Chiarimento dei meccanismi molecolari

La via regolatoria fondamentale NIT2 si lega direttamente a BRD1, inibisce l'acetilazione della lisina 14 mediata da HBO1-sull'istone H3 (H3K14ac) e contemporaneamente sopprime la trascrizione guidata da RELA-dei geni correlati a OXPHOS.

Cascata di degradazione di NIT2 dopo stimolazione con 5-FU Il trattamento con 5-FU attiva la chinasi Src, che media la fosforilazione della tirosina 49 (Y49) su NIT2. Questa fosforilazione facilita la dissociazione di NIT2 da BRD1. NIT2 libero interagisce ulteriormente con l'ubiquitina ligasi E3 CCNB1IP1 e alla fine subisce una degradazione proteolitica dipendente dall'autofagia.

Separazione di fase BRD1 e amplificazione della segnalazione RELA A livelli intracellulari ridotti di NIT2, BRD1 subisce la separazione di fase liquido-liquido e lega l'istone H3. Nel frattempo, l'ubiquitinazione di RELA mediata da ING4 viene soppressa, aumentando la stabilità della proteina RELA. La RELA sostenuta attiva la trascrizione dei geni della via OXPHOS, portando ad un aumento della fosforilazione ossidativa e mediando la resistenza al 5-FU.

Convalida della correlazione clinica L'espressione di NIT2 nei campioni di cancro gastrico mostra una correlazione negativa significativa con i livelli di H3K14ac e l'attività di OXPHOS. I pazienti con elevata espressione di NIT2 ottengono risposte chemioterapiche superiori e una migliore prognosi a lungo-termine. Questo studio identifica una funzione biologica precedentemente non riconosciuta di NIT2 indipendente dalla sua attività catalitica enzimatica.

V. Strategia di intervento traslazionale: la metformina inverte la resistenza ai farmaci

Dato che OXPHOS agisce come la via effettrice centrale che guida la resistenza indotta dalla carenza di NIT2, il team ha effettuato esperimenti di intervento. Come classico inibitore di OXPHOS,metforminainverte efficacemente la resistenza del 5-FU mediata dalla perdita di NIT2 e migliora sostanzialmente l'efficacia anti-tumorale del 5-FU nei modelli animali PDX con bassa espressione di NIT2, supportando un regime di combinazione fattibile per il cancro gastrico resistente ai farmaci.

VI. Riepilogo della ricerca e implicazioni cliniche

Questo studio delinea un nuovo asse normativo completo che governa la resistenza alla chemioterapia nel cancro gastrico: la stimolazione del 5-FU innesca la degradazione autofagica di NIT2 dipendente da Src → la perdita di NIT2 allevia l'inibizione sulla separazione di fase BRD1 → H3K14ac sovraregolato e RELA stabilizzata → eccessiva attivazione della via OXPHOS → resistenza 5-FU nel cancro gastrico.

Innovazioni

Questo studio è il primo a dimostrare che NIT2 partecipa alla regolazione della resistenza tumorale alla chemioterapia attraverso un meccanismo non-enzimatico.

Valore clinico

NIT2 può fungere da potenziale biomarcatore per lo screening dei pazienti con cancro gastrico idonei alla chemioterapia con 5-FU;

La combinazione di inibitori di OXPHOS (metformina) e 5-FU può apportare benefici ai pazienti con cancro gastrico resistente ai farmaci con bassa espressione di NIT2, fornendo indicazioni per la progettazione di successivi studi clinici.