赖氨酸 - 精氨酸失衡克服胶质母细胞瘤中由转录因子 E3 - 溶酶体轴介导的治疗耐受性：精准营养疗法的新突破

为解决胶质母细胞瘤（GBM）治疗耐受性问题，研究人员开展了针对 GBM 中溶酶体功能的精准营养方法研究。结果发现赖氨酸 - 精氨酸失衡可克服治疗耐受性，赖氨酸限制模拟物高精氨酸能增强抗癌疗法疗效。该研究为 GBM 治疗提供了新策略。

　　在癌症治疗领域，胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）一直是极为棘手的难题。它是最常见且致命的脑肿瘤，传统治疗手段包括手术、替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）和放疗，但许多患者对 TMZ 存在耐药性，这使得 GBM 的治疗效果大打折扣，患者预后较差。为了攻克这一难题，来自日本金泽大学等多个研究机构的研究人员开展了深入研究。他们聚焦于 GBM 的代谢机制，试图找到新的治疗靶点和策略。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为 GBM 的治疗带来了新的希望。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，利用患者来源的 GBM 细胞系进行体外培养，通过 RNA 测序分析基因表达变化，采用代谢组学技术检测细胞代谢物水平。在动物实验方面，构建了 GBM 细胞的异种移植小鼠模型，用于评估肿瘤生长和药物疗效。此外，还运用了基因编辑技术，如 CRISPR/Cas9 构建 TFE3 基因敲除和过表达细胞系，以探究基因功能。
研究结果如下：

1. 溶酶体活性是 GBM 肿瘤发生的代谢生物标志物：研究人员通过 DQ-BSA 检测等实验发现，大多数患者来源的 GBM 细胞系相较于永生的人类神经祖细胞，具有更高的溶酶体活性。并且，溶酶体蛋白水解活性与肿瘤球大小呈正相关，高溶酶体活性（Lyso-high）的 GBM 细胞具有更强的恶性特征，在体内生长更快，生存期更短。这表明溶酶体活性在 GBM 肿瘤发生和恶性进展中起着关键作用。
2. 溶酶体蛋白水解活性决定治疗效果：由于 GBM 细胞对传统治疗存在耐药性，研究人员进一步探究溶酶体蛋白水解活性与治疗效果的关系。他们发现 CD44 高表达的 GBM 细胞具有更高的溶酶体蛋白水解活性，且对传统治疗耐药。而使用溶酶体抑制剂巴弗洛霉素 A1（bafilomycin A1，bafA1）可增强 GBM 细胞对 TMZ 或放疗的敏感性，这说明溶酶体蛋白水解活性影响着 GBM 对癌症治疗的反应。
3. TFE3 调控代谢活动增强恶性特征：在探寻 GBM 中溶酶体活性调控机制时，研究人员发现 MiT/TFE 家族转录因子中，TFE3 在 GBM 细胞系中表达丰富。TFE3 敲除会降低溶酶体蛋白水解活性，而其过表达则会增强该活性。此外，TFE3 过表达还能激活恶性相关通路和代谢通路，促进肿瘤生长，表明 TFE3 在维持 GBM 细胞溶酶体功能和恶性特征方面至关重要。
4. TFE3 控制代谢改变诱导 TMZ 耐受性：研究表明，TFE3 过表达会增强 GBM 细胞对 TMZ 的耐受性。TFE3 高表达细胞具有较高的溶酶体和线粒体活性，且在 TMZ 处理后显著富集，属于 TMZ 耐受的持续存在细胞。抑制溶酶体活性会降低线粒体活性，说明 TFE3 - 溶酶体轴通过调节代谢改变，导致 GBM 对 TMZ 产生耐受性。
5. TFE3 介导的 PGC1α 诱导调节 Lyso - high 细胞特征：研究人员发现，TFE3 的靶基因之一过氧化物酶体增殖物激活受体 - γ 共激活因子 1 - α（Peroxisome Proliferator - Activated Receptor - Gamma Coactivator 1 - Alpha，PGC1α）在调节 Lyso - high GBM 细胞表型中起关键作用。PGC1α 过表达可增加线粒体和溶酶体活性，部分抵消 TFE3 敲除对细胞增殖的抑制作用，并使细胞对 TMZ 产生一定耐药性。此外，研究还发现钙和 AMPK 通路在 TFE3 - 溶酶体轴介导的药物耐受性中起重要作用。
6. 赖氨酸是维持 GBM 中溶酶体功能的必需氨基酸：通过转录组和代谢组分析，研究人员发现赖氨酸对维持 GBM 细胞溶酶体功能至关重要。赖氨酸缺乏会显著降低溶酶体蛋白水解活性，增强溶酶体膜的脆弱性，影响细胞的生长和对治疗的敏感性，说明赖氨酸是保护 GBM 细胞免受溶酶体损伤的关键氨基酸。
7. 赖氨酸通过拮抗 NO 产生维持溶酶体功能：赖氨酸可抑制细胞对精氨酸的转运，调节一氧化氮（Nitric Oxide，NO）的产生。研究发现，精氨酸过量会抑制溶酶体蛋白水解活性，增加 NO 水平，导致溶酶体功能障碍。而赖氨酸可通过拮抗精氨酸对 NO 合成的影响，维持溶酶体功能，表明赖氨酸 - 精氨酸平衡对维持溶酶体膜完整性和功能至关重要。
8. 赖氨酸限制及其模拟物增强 GBM 的治疗效果：研究表明，限制培养基中赖氨酸的含量可增强 GBM 细胞对 TMZ 的敏感性。由于赖氨酸限制饮食在实际治疗中存在局限性，研究人员探索使用高精氨酸来诱导溶酶体功能障碍。结果发现，高精氨酸可显著增加细胞内 NO 水平，抑制溶酶体蛋白水解活性，增强 GBM 细胞对 TMZ 和放疗的敏感性，且在体内实验中也证实了高精氨酸可增强 TMZ 的治疗效果。
   在研究结论和讨论部分，该研究揭示了 TFE3 - 溶酶体轴在 GBM 恶性特征中的关键作用，提出通过调节赖氨酸 - 精氨酸平衡来改善现有抗 GBM 药物治疗效果的策略，即 “Chemo - Boost Metabolite”。这一策略为 GBM 治疗开辟了新方向，有望提高 GBM 患者的治疗效果和生存率。同时，研究还发现 NO 在调节溶酶体功能中的重要作用，以及 PGC1α 和 TFE3 可能形成的协同网络对治疗耐药性的影响。然而，目前对于溶酶体功能障碍增强 TMZ 疗效的具体机制仍有待进一步研究。总体而言，该研究为深入理解 GBM 的发病机制和开发新的治疗策略提供了重要依据，具有重要的理论和临床意义。