揭秘 IL-6 促肿瘤增殖新机制：CDO1 磷酸化调控半胱氨酸代谢

炎症微环境与肿瘤生长关系密切，IL-6 在其中作用关键却机制未明。研究人员以口腔鳞状细胞癌（OSCC）为对象，探究 IL-6 对 CDO1 及半胱氨酸代谢影响。发现 IL-6 经 AKT1 磷酸化 CDO1T89抑制其活性，促进肿瘤生长，为肿瘤治疗提供新靶点。

　　在肿瘤的世界里，炎症微环境就像一把双刃剑，它既可以为肿瘤细胞提供生长的 “沃土”，又隐藏着无数尚未被揭开的秘密。许多癌症都与慢性炎症脱不了干系，比如口腔鳞状细胞癌（OSCC），作为头颈部常见的恶性肿瘤，每年全球新增病例约 38 万。白细胞介素 - 6（IL-6）作为肿瘤微环境中重要的细胞因子，几乎在所有癌症类型中都有升高，在肿瘤组织中含量丰富，它就像一个神秘的 “幕后推手”，参与肿瘤细胞的增殖、转移等多个过程。然而，IL-6 在 OSCC 细胞内的具体作用机制，以及它与肿瘤细胞内其他分子的 “互动” 方式，一直是困扰科学家们的难题。

半胱氨酸（Cysteine）作为细胞内重要的氨基酸，参与众多关键的细胞过程，如抗氧化、解毒和蛋白质合成等。半胱氨酸双加氧酶 1（CDO1）则是半胱氨酸氧化代谢途径中的关键酶，它像一个 “开关”，调控着细胞内半胱氨酸的水平，而且已有研究表明它具有肿瘤抑制作用。但 CDO1 和半胱氨酸氧化是否参与癌细胞与炎症环境之间的 “对话”，这一问题的答案还隐藏在迷雾之中。

为了揭开这些谜团，四川大学生物治疗国家重点实验室、国家口腔医学中心、国家口腔疾病临床医学研究中心以及中国医学科学院口腔癌发生与管理研究室等机构的研究人员，踏上了探索之旅。他们开展了一系列研究，最终的成果发表在《Cell Communication and Signaling》杂志上。这项研究意义重大，它不仅揭示了 IL-6 促进肿瘤增殖的新机制，还为 OSCC 的治疗找到了潜在的新靶点，为攻克这一顽疾带来了新的希望。

研究人员为开展此项研究，用到了多种关键技术方法。在细胞实验方面，培养了多种细胞系，如 HSC-3、CAL-27 等，用 IL-6 处理细胞后，通过免疫沉淀和免疫印迹技术检测蛋白表达和磷酸化水平；利用 shRNA 干扰技术敲低相关基因表达，探究其功能。在动物实验方面，构建了小鼠肿瘤异种移植模型，观察肿瘤生长情况；还对 50 例临床 OSCC 样本进行免疫组化染色，分析相关蛋白表达与临床病理特征的关系 。

下面来看具体的研究结果：

• IL-6 处理抑制 CDO1 活性和半胱氨酸氧化：研究人员以 HSC-3 和 CAL-27 这两种对 IL-6 有反应的 OSCC 细胞系为模型，用¹⁴C 标记的胱氨酸处理细胞，检测半胱氨酸氧化产物¹⁴C 标记的丙酮酸水平。结果发现，IL-6 处理后，¹⁴C 标记的丙酮酸水平显著降低，细胞内半胱氨酸水平升高，且这并非由于半胱氨酸摄取增加。进一步研究表明，IL-6 处理使 CDO1 双加氧酶活性降低超过 50%，而 CDO1 蛋白表达无明显变化，说明 IL-6 抑制 CDO1 活性和半胱氨酸氧化。
• AKT1 在 IL-6 处理下磷酸化 CDO1^T89：为找出 IL-6 介导 CDO1 抑制的细胞内因素，研究人员用多种小分子抑制剂阻断炎症反应信号通路，发现只有 AKT 激酶的泛抑制剂 MK-2206 能显著恢复 IL-6 抑制的 CDO1 活性。通过 shRNA 敲低不同 AKT 亚型，证实只有 AKT1 缺失能恢复 CDO1 活性。体外激酶实验表明，AKT1 能直接磷酸化 CDO1，且磷酸化位点为 T89。IL-6 处理后，CDO1^T89磷酸化水平显著升高，这种磷酸化可被非磷酸化突变、AKT1 抑制剂或 shRNA 阻断。
• AKT1 介导的 T89 磷酸化降低 CDO1 酶活性：研究人员通过体外激酶实验，分离野生型和 T89A 突变型的 CDO1 蛋白，发现 AKT1 介导的 CDO1^T89磷酸化使野生型 CDO1 蛋白活性降低超过 60%，而 T89A 突变型活性不受影响。根据 CDO1 蛋白结构，T89 虽不直接接触铁和半胱氨酸分子，但靠近参与铁配位的 H88。实验表明，T89 磷酸化使 CDO1 对铁螯合更敏感，降低其与铁的结合亲和力，进而降低酶活性。
• CDO1^T89磷酸化是 IL-6 介导的半胱氨酸氧化抑制所必需的：研究人员通过敲低内源性 CDO1 并表达外源性野生型或 T89A 突变型 CDO1，操纵 CDO1^T89磷酸化。结果显示，IL-6 处理下，野生型 CDO1 细胞的¹⁴C - 丙酮酸生成减少，而 T89A 突变型细胞则恢复；同时，T89A 突变减轻了 IL-6 诱导的细胞内半胱氨酸积累，且影响蛋白质合成，表明 CDO1^T89磷酸化是 IL-6 介导的半胱氨酸氧化抑制所必需的，且支持蛋白质合成。
• CDO1^T89磷酸化是 IL-6 诱导的 OSCC 细胞增殖和肿瘤生长所必需的：BrdU 掺入实验和集落形成实验表明，IL-6 促进表达野生型 CDO1 的 OSCC 细胞增殖，而表达非磷酸化的 CDO1^T89A 突变型细胞增殖受限。小鼠异种移植模型显示，IL-6 促进肿瘤生长，而 CDO1^T89A 突变则抑制肿瘤生长。临床 OSCC 样本的免疫组化染色显示，IL-6 表达与 CDO1^T89磷酸化水平正相关，且 CDO1^T89磷酸化在晚期和低分化样本中更常见，说明 AKT1 依赖的 CDO1 磷酸化在 IL-6 诱导的 OSCC 细胞增殖和肿瘤进展中起重要作用。

综上所述，研究人员发现了 IL-6/AKT1 轴介导的 CDO1^T89磷酸化促进 OSCC 增殖的新机制。IL-6 刺激激活 AKT1，使其磷酸化 CDO1^T89，抑制 CDO1 酶活性和半胱氨酸氧化，导致半胱氨酸异常积累，增强蛋白质合成，支持 OSCC 细胞增殖和肿瘤生长。这一发现揭示了肿瘤细胞与炎症环境之间复杂的相互作用，为 OSCC 的治疗提供了潜在的新靶点，有望为开发更有效的治疗策略提供理论依据。未来，围绕这一机制的深入研究，或许能为攻克口腔鳞状细胞癌等恶性肿瘤带来更多突破，让更多患者受益。