AZIN1 依赖的多胺合成在骨肉瘤中的关键作用及免疫治疗新策略

为解决骨肉瘤对免疫治疗反应不佳的问题，研究人员开展了骨肉瘤代谢及免疫逃逸机制的研究。发现多胺生物合成增强促进骨肉瘤进展和免疫逃逸，靶向 AZIN1 - 多胺轴可抑制肿瘤生长、增强免疫治疗效果，为治疗骨肉瘤提供新思路。

　　骨肉瘤是青少年中最为常见的恶性骨肿瘤，就像隐藏在身体里的 “恶魔”，威胁着孩子们的健康。目前，常规的放疗和化疗在大约 70% 的非转移性病例中虽有一定效果，但对于确诊时已发生转移的患者而言，五年生存率却相当低。免疫疗法在多种癌症治疗中展现出潜力，然而在骨肉瘤治疗上却成效有限。这背后的原因究竟是什么呢？为了找到答案，来自广东省心血管病研究所、广东省人民医院、广东医学科学院、南方医科大学等多个机构的研究人员展开了深入研究。相关成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。
研究人员主要运用了非靶向代谢组学、构建动物模型、细胞实验、RNA 测序等技术方法。他们收集了骨肉瘤患者的肿瘤及相邻正常组织样本进行非靶向代谢组学分析；构建了裸鼠和 NSFG 小鼠的原位异种移植模型；培养多种细胞系开展细胞活力检测、体外细胞毒性实验等；还对细胞进行 RNA 测序以分析基因表达变化 。
研究结果如下：

1. 多胺合成与骨肉瘤进展的关联：通过对 30 例骨肉瘤患者的肿瘤及相邻非肿瘤组织进行非靶向代谢组学分析，利用正交偏最小二乘法判别分析（OPLS - DA）发现两者存在明显代谢差异。进一步分析确定了 20 种下调和 67 种上调的代谢物，多胺合成相关代谢通路显著改变。精氨酸水平异常升高，与多胺如腐胺、亚精胺呈正相关，表明增强的多胺合成与精氨酸水平密切相关。
2. 靶向多胺合成对骨肉瘤生长的影响：在体外，将骨肉瘤细胞系培养在精氨酸缺乏的培养基中，细胞增殖明显减缓。在体内，给原位 143B 异种移植模型小鼠喂食精氨酸缺乏的饮食，其肿瘤生长受到显著抑制，且肿瘤微环境中精氨酸、鸟氨酸和多胺水平发生明显改变。这说明限制多胺合成可有效抑制骨肉瘤肿瘤生长。
3. 靶向多胺合成对 TCR - T 细胞细胞毒性的影响：体外细胞毒性实验表明，用 ODC1 抑制剂二氟甲基鸟氨酸（DFMO）预处理 U2 - OS 和 143B - A2M4 细胞，可显著增强 A2M4 TCR - T 细胞介导的细胞毒性，同时细胞内多胺水平下降。在体内，NSFG 小鼠原位模型实验显示，短期 DFMO 预处理联合 A2M4 TCR - T 细胞治疗，比单独使用 TCR - T 细胞治疗更能有效抑制肿瘤生长，且肿瘤内 T 细胞浸润增加。这表明抑制多胺合成不仅能阻碍骨肉瘤进展，还能增强免疫微环境，提高 T 细胞介导的细胞毒性。
4. AZIN1 在骨肉瘤进展中的作用：通过分析公开的 RNA - seq 数据，发现骨肉瘤中 AZIN1 表达显著上调。构建稳定敲低 AZIN1 的 143B 和 U2 - OS 细胞系，细胞增殖明显减少，细胞内多胺水平降低，体内肿瘤生长受到抑制。临床数据显示，高 AZIN1 表达与患者无病生存期显著缩短相关，表明 AZIN1 在骨肉瘤增殖中起关键作用，是潜在的治疗靶点。
5. AZIN1 对骨肉瘤细胞周期的调控：对敲低 AZIN1 的 143B 和 U2 - OS 细胞进行 RNA 测序及基因集富集分析（GSEA），发现与细胞增殖、细胞周期相关的基因集显著下调。关键细胞周期调控基因如 CDC6、CDC7、MCM2 和 MCM3 等表达受到抑制，细胞周期阻滞在 G₀/G₁期。补充腐胺或亚精胺可部分缓解细胞周期阻滞，恢复细胞增殖能力。同时，AZIN1 敲低会降低 MYC 表达，MYC 可能是关键细胞周期基因的调控枢纽，揭示了 AZIN1 - 多胺 - MYC 轴在调控骨肉瘤细胞周期进展中的关键作用。
6. AZIN1 对骨肉瘤免疫原性的影响：对敲低 AZIN1 的骨肉瘤细胞进行 RNA 测序及 GSEA 分析，发现免疫相关基因集显著上调，关键 T 细胞激活标记 HLA - A/B/C、IL1A 和 IL1B 等表达增加。A2M4 TCR - T 细胞与敲低 AZIN1 的骨肉瘤细胞共培养时，分泌的 IFN - γ 显著增多，DFMO 处理的肿瘤中 MHC - I（HLA - A/B/C）表达升高。补充腐胺或亚精胺可部分逆转免疫相关基因的上调，削弱 T 细胞介导的杀伤作用。此外，AZIN1 敲低还会导致 PD - L1 表达增加，但抗 PD - L1 治疗可进一步增强 T 细胞的细胞毒性。同时，敲低 AZIN1 后，NFKBIA 表达增加，其编码的 IκBα 可抑制 NF - κB 过度激活。这些结果表明 AZIN1 驱动的多胺合成在调节骨肉瘤免疫微环境中起关键作用，影响肿瘤免疫原性和对 T 细胞介导的细胞毒性的敏感性。
   研究结论和讨论部分指出，骨肉瘤中多胺合成途径显著激活，主要由 AZIN1 过表达驱动。敲低 AZIN1 可有效抑制肿瘤生长，增强肿瘤对免疫治疗的敏感性，提示骨肉瘤的 “冷” 免疫表型可能与多胺代谢失调有关，靶向该途径有望改善骨肉瘤的免疫治疗效果。研究还深入探讨了多胺合成在骨肉瘤增殖和免疫逃逸中的作用机制，发现 AZIN1 - 多胺轴通过影响 MYC 表达，调控细胞周期相关基因和免疫相关基因，进而促进肿瘤生长和免疫逃逸 。基于这些发现，靶向 AZIN1 - 多胺轴为治疗骨肉瘤提供了一种有前景的策略，未来研究可进一步优化多胺生物合成的药理抑制剂，探索其与现有或新兴免疫疗法的协同作用，为骨肉瘤患者带来新的希望。