FLAD1拷贝数扩增通过脂质代谢促进三阴性乳腺癌的进展

拷贝数改变在三阴性乳腺癌患者中经常发生。在这里，作者确定了FAD合成酶（FLAD1）在TNBC中作用的拷贝数扩增，并从机制上证明了这种扩增通过FLAD1/LSD1/SREBP1轴增加脂质代谢来驱动肿瘤发生。

　　

复旦大学附属肿瘤医院研究揭示三阴性乳腺癌新治疗靶点

近期，复旦大学附属肿瘤医院的研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了题为 “Copy number amplification of FLAD1 promotes the progression of triple-negative breast cancer through lipid metabolism” 的论文。这一研究成果对于深入理解三阴性乳腺癌（TNBC）的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义，为攻克这一难治性癌症提供了新的思路和潜在方向。

研究背景

乳腺癌是全球女性中最常见的癌症，而 TNBC 作为乳腺癌的一种亚型，其特征为雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体 2（HER2）均不表达。TNBC 约占乳腺癌病例的 10 - 15%，预后较差，复发、转移和死亡率较高，目前化疗仍是主要治疗手段，急需探索新的高效治疗方法。

拷贝数改变（CNA）是 TNBC 的重要特征，可导致正常 DNA 片段拷贝数的增减，驱动肿瘤生长并影响预后。TNBC 的 CNA 发生率高于其他乳腺癌亚型。同时，肿瘤代谢也是癌症治疗的关键关注点，已有研究表明某些癌基因的 CNA 可通过重编程代谢途径影响肿瘤进展，代谢基因的扩增也能诱导肿瘤代谢重编程，但 CNA 调控 TNBC 代谢重编程的具体机制尚待进一步探索。

研究材料与方法

研究材料

研究使用了来自复旦大学附属肿瘤医院（FUSCC）的 TNBC 队列，包含 465 例患者样本，其中部分样本有 OncoScan 微阵列拷贝数数据、RNA 测序数据等。此外，还纳入了 TCGA 队列数据用于验证。研究采用了多种 TNBC 细胞系，如 HCC1806、Hs578T、LM2 - 4175、SUM159 等，以及 HEK293T 胚胎肾细胞，所有细胞系均经过支原体检测和 STR 分型验证。

研究方法

1. 多组学数据分析：对 FUSCC 的 TNBC 多组学数据集进行综合分析，筛选在肿瘤组织中频繁扩增且高表达、CNA 值与 RNA 表达正相关的代谢基因，确定候选基因后，分析其在 TNBC 组织和癌旁组织中的 mRNA 表达差异及与预后的关系。
2. 细胞实验：通过转染 siRNA 或 shRNA 敲低 FLAD1 表达，或感染携带野生型 FLAD1（WT FLAD1）、催化失活突变体 FLAD1（FLAD1 - R530C）的慢病毒过表达 FLAD1，进行细胞增殖（CCK - 8、集落形成实验）、迁移（Transwell 实验）、脂质代谢相关实验（脂质组学、靶向代谢组学、葡萄糖追踪实验、总胆固醇和甘油三酯测定、中性脂质染色）以及蛋白质和基因表达检测（Western blotting、qRT - PCR）。
3. 动物实验：构建原位肿瘤移植模型，将转染或感染后的细胞接种到小鼠乳腺脂肪垫，观察肿瘤生长情况，评估 FLAD1 对肿瘤生长的影响。同时，在动物模型中研究 LSD1 或 SREBP1 抑制剂对 TNBC 生长的抑制作用，以及 GSK - LSD1 与多柔比星、SG 联合治疗的效果。
4. 患者来源的类器官实验：从 TNBC 患者手术标本中获取组织样本，培养类器官，用 GSK - LSD1 或 Fatostatin 处理，观察类器官的生长情况。
5. 染色质免疫沉淀实验（ChIP）：使用 ChIP - qPCR 技术，检测 H3K4me2 和 H3K9me2 在 SREBP1 启动子区域的富集情况，探究 FLAD1 对 SREBP1 表达的调控机制。
6. 统计学分析：使用 GraphPad Prism 9.3.0 和 R 进行统计分析，生存曲线用 Kaplan - Meier 方法生成，通过 log - rank 检验比较，设定 P < 0.05 为具有统计学意义。

技术路线

研究人员首先对 TNBC 多组学数据进行筛选分析，确定 FLAD1 为关键代谢基因。接着在细胞和动物水平研究 FLAD1 对 TNBC 细胞增殖、迁移和脂质代谢的影响，探究其作用机制，包括对 LSD1 酶活性、SREBP1 表达的调控。然后评估 FLAD1 在 TNBC 治疗中的潜在价值，研究 LSD1 和 SREBP1 抑制剂的疗效以及联合治疗的效果。

研究结果

综合基因组和转录组分析揭示 FLAD1 在 TNBC 中的潜在致癌作用

通过对 FUSCC 的 TNBC 多组学数据集进行综合分析，筛选出 69 个在肿瘤组织中频繁扩增的代谢基因，进一步分析得到 20 个 CNA 与 mRNA 表达正相关的基因，最终确定 5 个候选基因，选择 FLAD1 深入研究。在 FUSCC 和 TCGA 的 TNBC 队列中，均发现 FLAD1 拷贝数扩增与 mRNA 表达正相关，且在 TNBC 组织中 FLAD1 mRNA 表达显著高于癌旁组织。高 FLAD1 表达与 TNBC 患者更高的 T 分期、组织学分级及更差的预后相关。

FLAD1 促进 TNBC 增殖和迁移

在高表达 FLAD1 的 LM2 - 4175 和 SUM159 细胞中，通过 siRNA 和 shRNA 敲低 FLAD1 表达，CCK - 8 和集落形成实验表明细胞增殖和集落形成能力显著抑制，Transwell 实验显示细胞迁移能力减弱。在体内原位肿瘤移植模型中，敲低 FLAD1 显著降低肿瘤重量和体积，证明 FLAD1 促进 TNBC 细胞的恶性表型。

FLAD1 以酶依赖的方式促进恶性肿瘤发展

构建 FLAD1 的催化失活突变体 FLAD1 - R530C，在 HCC1806 和 Hs578T 细胞中过表达 WT FLAD1 可显著促进细胞增殖、集落形成和迁移，而 FLAD1 - R530C 则无此作用。在体内实验中，过表达 WT FLAD1 显著增加肿瘤重量和体积，FLAD1 - R530C 则不能，说明 FLAD1 促进 TNBC 恶性表型依赖其酶活性。

FLAD1 缺乏减弱 TNBC 细胞中的脂质积累

对敲低 FLAD1 的 SUM159 细胞进行转录组测序和基因集富集分析（GSEA），发现胆固醇和脂肪酸代谢途径显著受抑制。脂质组学分析显示，敲低 FLAD1 减少多种脂质，包括胆固醇、脂肪酸和甘油三酯。靶向代谢组学实验表明，敲低 FLAD1 降低脂肪酸从头合成途径中多种中间产物的丰度。葡萄糖追踪实验显示，敲低 FLAD1 显著降低胆固醇和甘油三酯的葡萄糖标记。此外，敲低 FLAD1 减少细胞内胆固醇和甘油三酯积累，过表达 WT FLAD1 则增加积累，FLAD1 - R530C 无此效果，中性脂质染色结果也证实了上述结论。

FLAD1 通过 SREBP1 依赖性上调脂肪生成酶促进从头脂肪生成

敲低 FLAD1 显著降低参与脂肪酸和胆固醇合成的酶（FASN、ACC1、SCD、HMGCR）的 mRNA 和蛋白质水平，过表达 WT FLAD1 则上调这些酶的表达，FLAD1 - R530C 无明显作用。FLAD1 敲低导致 SREBP1 mRNA 和蛋白质表达下降，过表达 WT FLAD1 则上调 SREBP1 表达，对 SREBP2 表达无显著影响。恢复 FLAD1 表达可挽救敲低 FLAD1 导致的细胞增殖、迁移能力受损以及脂质含量和脂肪生成基因表达下降，表明 SREBP1 在 FLAD1 调控脂肪生成酶表达中起关键作用。

FLAD1 通过 FAD - LSD1 信号促进 SREBP1 表达

FLAD1 敲低增加 H3K4me2 和 H3K9me2 蛋白表达水平，间接反映 LSD1 酶活性降低；过表达 WT FLAD1 则降低这些蛋白表达水平，FLAD1 - R530C 无此作用。敲低或抑制 LSD1 可上调 H3K4me2 和 H3K9me2 表达，抑制脂肪生成基因表达。在 SUM159 细胞中，过表达 LSD1 上调脂肪生成基因表达，敲低 SREBP1 可抑制这一上调作用。LSD1 抑制剂 GSK - LSD1 可挽救 FLAD1 过表达诱导的胆固醇和脂肪酸合成酶 mRNA 和蛋白质水平的增加。ChIP - qPCR 分析表明，FLAD1 通过 LSD1 介导的 H3K9me2 去甲基化上调 SREBP1 表达。

FLAD1 决定 LSD1 和 SREBP1 抑制剂的治疗效果

FLAD1 高表达的 TNBC 细胞对 GSK - LSD1 或 Fatostatin 更敏感，敲低 FLAD1 降低细胞对这些抑制剂的敏感性。在 TNBC 患者来源的类器官和体内 TNBC 异种移植模型中也得到类似结果，表明 FLAD1/LSD1/SREBP1 轴在促进 TNBC 增殖中起关键作用，FLAD1 可作为 TNBC 治疗的生物标志物和潜在靶点。

GSK - LSD1 联合多柔比星或 SG 增强治疗效果

在原位肿瘤移植模型中，GSK - LSD1 与多柔比星联合治疗比单药治疗更能有效抑制肿瘤进展，诱导更高的 cleaved caspase 3 表达和更低的 Ki - 67 表达。GSK - LSD1 与 SG 联合治疗也增强了体内治疗效果，同样诱导更高的 cleaved caspase 3 表达和更低的 Ki - 67 表达，且未观察到药物相关毒性，表明 LSD1 抑制剂联合化疗药物或抗体 - 药物偶联物可能是 TNBC 有前景的治疗策略。

研究结论与讨论

本研究表明，FLAD1 作为驱动 TNBC 进展的关键调节因子，通过 FLAD1/LSD1/SREBP1 信号通路促进 TNBC 细胞的恶性行为。FLAD1 参与核黄素代谢，其拷贝数扩增和高表达与 TNBC 患者预后不良相关。FLAD1 以酶依赖的方式促进 TNBC 细胞增殖、迁移和脂质积累，通过 LSD1 介导的 H3K9me2 去甲基化上调 SREBP1 表达，进而促进脂肪生成酶表达，增强脂质合成。

该研究具有重要的临床和转化意义。首先，FLAD1 表达可作为生物标志物，用于筛选对 LSD1 或 SREBP1 靶向治疗敏感的 TNBC 患者。其次，GSK - LSD1 与多柔比星联合治疗为 TNBC 患者提供了新的治疗策略。再者，GSK - LSD1 与 SG 联合治疗展现出更强的协同抗肿瘤效果，提示 LSD1 抑制剂联合抗体 - 药物偶联物是有前景的 TNBC 治疗方向。

本研究为 TNBC 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗策略，有助于推动 TNBC 精准治疗的发展，为改善 TNBC 患者的预后带来新的希望，但仍需进一步的临床研究来验证这些发现的有效性和安全性。