去泛素化酶USP35通过代谢重编程促进胃癌腹膜播散的机制研究

《Cell Death & Disease》：De-ubiquitinase USP35 promotes peritoneal dissemination of gastric cancer by regulating metabolic reprogramming

本研究聚焦胃癌腹膜播散(GCPD)的防治难题，揭示了去泛素化酶USP35通过双重机制促进腹膜转移微环境形成的新机制。研究人员发现USP35通过去泛素化稳定STING蛋白，激活HIF-1α/FAK通路驱动肿瘤细胞糖代谢重编程，同时通过外泌体途径诱导腹膜间皮细胞间质转化(MMT)，为胃癌细胞腹膜定植创造有利条件。该研究为GCPD提供了新的治疗靶点和理论依据。

　　

胃癌是全球范围内严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一，其中腹膜播散是胃癌患者最常见的转移方式之一，也是导致治疗失败和死亡的主要原因。当胃癌细胞脱离原发灶进入腹腔后，需要经历抵抗凋亡、粘附腹膜、侵袭生长等多个环节才能形成转移灶。在这一复杂过程中，胃癌细胞与腹膜间皮细胞(PMCs)的粘附被认为是启动腹膜转移的"关键第一步"，然而其背后的分子机制尚未完全阐明。

与此同时，肿瘤细胞代谢重编程这一经典特征在腹膜转移中的作用也值得深入探索。众所周知的"瓦博格效应"(Warburg effect)使得肿瘤细胞即使在氧气充足的条件下也优先选择糖酵解供能，这种代谢特性如何影响肿瘤细胞的腹膜定植能力？而去泛素化酶作为重要的翻译后修饰调控分子，是否参与这一过程？这些问题都亟待解答。

在这项发表于《Cell Death & Disease》的研究中，中国医科大学的研究团队深入探讨了去泛素化酶USP35在胃癌腹膜播散中的作用机制。研究人员发现USP35在胃癌组织中显著高表达，尤其在腹膜转移灶中表达水平最高，且与患者不良预后密切相关。通过系列实验，团队揭示了USP35通过双重作用机制协同促进腹膜转移微环境形成的全新机制。

研究团队运用了多种关键技术方法开展本研究。他们收集了102例胃癌组织样本和37例癌旁组织进行免疫组化分析，并利用TCGA和GEO数据库进行生物信息学挖掘。在细胞层面，团队使用了高腹膜转移潜能的MKN-45P细胞系及其亲本MKN-45细胞，通过慢病毒转染实现基因的过表达和敲低。代谢水平通过检测ATP含量、葡萄糖摄取和乳酸产量进行评估，细胞粘附实验采用DiD标记共培养体系。机制研究方面，团队通过co-IP和泛素化实验验证蛋白质相互作用，利用外泌体提取和鉴定技术分析细胞间通讯，并构建小鼠腹膜转移模型进行体内功能验证。

3.1 USP35与胃癌不良预后相关

研究人员通过生物信息学分析发现，USP35在胃癌组织中的表达显著高于正常组织，且在伴有腹膜转移的胃癌组织中表达进一步升高。临床样本的免疫组化结果验证了这一发现：从癌旁组织、非转移性胃癌组织、伴有腹膜转移的胃癌组织到腹膜转移结节，USP35的表达水平呈现渐进式升高。生存分析显示USP35高表达患者预后较差，多因素COX回归分析证实USP35是影响患者预后的独立危险因素。

3.2 USP35通过调控能量代谢重编程增强胃癌细胞粘附能力

细胞实验表明，具有高腹膜转移潜能的MKN-45P细胞中USP35表达水平最高。基因集富集分析(GSEA)提示USP35与能量代谢和细胞粘附密切相关。RNA测序结果显示，过表达USP35可显著上调糖酵解相关基因表达。功能实验证实USP35能够促进胃癌细胞的葡萄糖摄取、乳酸生成和ATP水平，增强其与腹膜间皮细胞的粘附能力。使用2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)抑制糖酵解后，USP35增强的细胞粘附能力被显著逆转，表明USP35通过促进糖酵解来增强胃癌细胞的腹膜定植能力。

3.3 USP35通过去泛素化作用稳定STING表达

机制探索发现，USP35作为去泛素化酶，能够与STING蛋白直接相互作用。USP35不影响STING的mRNA水平，但显著延长了STING蛋白的半衰期。蛋白酶体抑制剂MG132能够逆转USP35敲低引起的STING降解。进一步的泛素化实验表明，USP35能够催化STING的去泛素化修饰，去除K6、K11、K27、K29、K48和K63等多种类型的泛素链，从而稳定STING蛋白表达。

3.4 USP35/STING通过激活HIF-1α/FAK通路促进胃癌细胞粘附

研究人员发现，USP35通过稳定STING表达来激活下游的HIF-1α/FAK信号通路。同时干扰USP35和STING表达的实验表明，STING过表达能够缓解USP35敲低对糖酵解和细胞粘附的抑制作用，而STING抑制剂C-176则产生相反效果。使用HIF-1α抑制剂PX-478处理后，USP35过表达引起的FAK磷酸化、粘附分子表达上调和细胞粘附增强均被显著抑制，证实USP35/STING通过HIF-1α/FAK轴调控胃癌细胞的腹膜定植能力。

3.5 外泌体USP35通过促进PMCs的MMT增强胃癌细胞粘附能力

研究团队还发现，胃癌细胞分泌的外泌体中富含USP35蛋白，且高转移细胞系MKN-45P来源的外泌体USP35含量最高。这些外泌体能够被腹膜间皮细胞有效内吞，诱导间皮细胞发生间质转化(MMT)，表现为细胞形态由鹅卵石状向纺锤形转变，上皮标志物E-钙黏蛋白下调，间质标志物纤连蛋白和α-SMA上调。功能上，外泌体USP35处理的间皮细胞迁移和粘附能力增强，为胃癌细胞腹膜定植创造了有利的"土壤"环境。

3.6 USP35在体内促进胃癌腹膜播散

动物实验进一步验证了上述发现。通过小动物PET成像和病理分析，研究人员发现USP35敲低可显著抑制胃癌细胞的腹膜播散，而STING过表达能够缓解这一效应。外泌体实验表明，USP35高表达的外泌体预处理能够促进野生型胃癌细胞的腹膜定植，破坏腹膜间皮的完整性，诱导MMT发生。

研究结论与讨论部分指出，该研究首次系统地揭示了USP35在胃癌腹膜播散中的双重作用机制。一方面，USP35通过去泛素化稳定STING蛋白，激活HIF-1α/FAK信号通路，驱动肿瘤细胞代谢重编程向糖酵解倾斜，从而增强其粘附能力；另一方面，外泌体途径传递的USP35诱导腹膜间皮细胞发生MMT，破坏腹膜防御屏障，为肿瘤细胞定植创造有利微环境。这一"种子-土壤"双重调控机制深化了对胃癌腹膜转移机制的理解，为开发针对USP35的靶向治疗策略提供了理论依据。

该研究的创新之处在于将代谢重编程、蛋白质翻译后修饰和细胞间通讯有机整合，全面阐释了USP35在腹膜转移中的核心作用。不仅为胃癌腹膜播散的早期诊断提供了潜在生物标志物（如外泌体USP35），也为治疗干预提供了新的靶点（如USP35/STING轴）。未来针对这一通路的药物开发，可能为防治胃癌腹膜转移提供新的策略，具有重要的临床转化价值。