联合抑制谷胱甘肽和核苷酸从头合成：胶质母细胞瘤治疗的新希望

本文发现端粒酶逆转录酶（TERT）通过上调谷氨酸 - 半胱氨酸连接酶催化亚基（GCLC）促进谷胱甘肽（GSH）合成。抑制 GCLC 会引发补偿反应，但联合抑制 GCLC、谷氨酰胺酶（GLS）和氨甲酰磷酸合成酶 2 等（CAD），对胶质母细胞瘤（GBM）具有合成致死作用，为 GBM 治疗提供新策略。

　　

研究背景

端粒酶逆转录酶（TERT）在约 85% 的人类肿瘤中表达，对端粒维持至关重要，但其作为治疗靶点面临挑战。肿瘤存在代谢重编程现象，且 TERT 与肿瘤代谢及氧化还原状态改变相关，不过 TERT 上调谷胱甘肽（GSH）的机制及相关代谢改变是否可成治疗靶点尚不清楚。GSH 是细胞内重要抗氧化剂，其合成的关键限速步骤由谷氨酸 - 半胱氨酸连接酶（GCL）催化，GCL 由催化亚基（GCLC）和调节亚基（GCLM）组成。本研究旨在明确 TERT 维持 GSH 稳态的分子机制，并探索其治疗潜力。

研究结果

1. TERT 调控 GSH 合成的机制：在等基因星形胶质细胞模型中，研究人员对比了表达 TERT 的永生正常人类星形胶质细胞（NHA_TERT）、不表达 TERT 的细胞（NHA_CONTROL）以及敲除 ATRX 的细胞（NHA_{ATRX - KO}）。发现 NHA_TERT细胞中 GSH 丰度显著更高，且¹³C 标记的 GSH（m+5）也更高，这与 GCLC mRNA、蛋白表达及 GCL 活性升高有关，而 GCLM 和 GS 表达无差异。进一步研究表明，TERT 通过抑制转录因子叉头盒 O1（FOXO1）的磷酸化，减少 FOXO1 与 GCLC 启动子的结合，从而上调 GCLC 表达，促进 GSH 合成。在多种癌症模型及患者活检组织中也证实了这一调控机制。
2. 抑制 GCLC 对肿瘤细胞的影响：针对 GCLC 进行基因敲除或使用丁硫氨酸亚砜亚胺（BSO）进行药物抑制，结果显示，这会使 TERT 依赖的癌细胞中 GSH 减少、活性氧（ROS）增加，抑制细胞活力，但对依赖替代端粒延长（ALT）途径的癌细胞无明显影响，表明 GCLC 是 TERT 依赖癌症的特异性代谢脆弱点。在 GBM 细胞中，抑制 GCLC 还会导致细胞周期停滞在 G1 期，增加细胞倍增时间，诱导氧化 DNA 损伤，但不诱导细胞凋亡和铁死亡，说明抑制 GCLC 以细胞静止方式抑制 TERT 驱动的癌细胞活力。
3. 抑制 GCLC 引发的代谢补偿反应：抑制 GCLC 虽减少了¹³C 标记的 GSH 合成，但会导致 GBM 细胞中谷氨酸、三羧酸循环（TCA）代谢物、天冬氨酸和嘧啶核苷酸的¹³C 标记增加，表明抑制 GCLC 会引发补偿性的氧化谷氨酰胺代谢和嘧啶核苷酸生物合成上调。进一步研究发现，这一现象是通过 MYC 依赖的方式上调谷氨酰胺酶（GLS）和氨甲酰磷酸合成酶 2、天冬氨酸转氨甲酰酶和二氢乳清酸酶（CAD）实现的。
4. 联合抑制的治疗效果：6 - 重氮 - 5 - 氧代 - L - 正亮氨酸（DON）可抑制 GLS 和 CAD 活性，抑制 GBM 细胞活力，使细胞周期停滞在 G1 期，且该作用可被尿苷挽救。DON 与 BSO 联合使用对 GBM 细胞具有协同致死作用，能诱导细胞凋亡。JHU - 083 是 DON 的前药，具有脑渗透性，与 BSO 联合使用对 GBM 细胞也具有协同致死作用。在小鼠颅内 GBM 异种移植模型中，联合使用 BSO 和 JHU - 083 可诱导肿瘤消退，延长小鼠生存期。

研究讨论

本研究揭示了 TERT 通过 FOXO1 调控 GCLC，进而影响 GSH 合成的机制。抑制 GCLC 可作为 TERT 依赖癌症的治疗策略，但会引发补偿性代谢变化。联合抑制 GCLC、GLS 和 CAD 在体内外对 GBM 均具有合成致死作用，为 GBM 治疗提供了新的联合治疗策略。不过，BSO 存在脑渗透性和药代动力学方面的局限，未来需开发更有效的 GCLC 抑制剂。JHU - 083 作为 DON 的前药，在临床应用上具有潜力，但仍需进一步研究其在人体中的效果。此外，研究中发现 DON 和 JHU - 083 对嘌呤核苷酸生物合成的影响与预期不符，且联合治疗在部分模型中未能完全根除肿瘤，可能与肿瘤微环境等因素有关，需要更多研究加以探索。