重磅发现！MTCH2—— 非小细胞肺癌治疗全新关键靶点及线粒体功能调控新机制

为解决非小细胞肺癌（NSCLC）治疗靶点问题，江南大学附属医院等单位研究人员开展 MTCH2 在 NSCLC 中作用的研究。发现 MTCH2 过表达促进癌细胞生长，可作潜在靶点。推荐阅读，助您把握前沿科研动态。

　　

江南大学附属医院胸外科的研究人员 Yong Zhao 等人在《Cell Death and Disease》期刊上发表了题为 “Mitochondrial carrier homolog 2 is important for mitochondrial functionality and non - small cell lung cancer cell growth” 的论文。这篇论文在非小细胞肺癌（NSCLC）研究领域意义重大，为该疾病的治疗提供了全新的潜在分子靶点和理论依据。

研究背景

肺癌在全球范围内带来了沉重的社会经济负担，每年因肺癌导致的死亡人数众多。肺癌主要分为小细胞肺癌（SCLC）和非小细胞肺癌（NSCLC），其中 NSCLC 最为常见，占所有肺癌病例的 85%，主要亚型包括腺癌（LUAD）和鳞状细胞癌（LUSC）。尽管 NSCLC 的治疗手段多样，涵盖手术、化疗、免疫治疗和靶向治疗等，但仍有大量患者确诊时已处于晚期，即便接受手术治疗也易复发，预后情况较差。

目前，针对 NSCLC 的靶向治疗主要针对 EGFR 突变、ALK 重排、BRAF 突变和 MET 改变等，但这些治疗方法存在耐药性和患者治疗反应差异大等问题。因此，寻找新的分子靶点对 NSCLC 的治疗至关重要。

线粒体在细胞的氧化磷酸化（OXPHOS）、ATP 生成、氨基酸代谢等过程中发挥着关键作用，同时在信号转导和细胞凋亡调控中也至关重要。线粒体功能亢进能为癌细胞的快速增殖提供能量，促进 NSCLC 的发展。

线粒体载体同源物 2（MTCH2）是溶质载体 25 家族蛋白，它主要位于线粒体外膜（OMM），与通常运输底物穿过线粒体内膜（IMM）的功能不同，它在 OMM 上作为插入酶和 scramblase，对维持线粒体的动力学和功能至关重要，还能调节细胞凋亡。已有研究表明 MTCH2 在多种疾病中发挥作用，并且可能在人类癌症中具有致癌作用，但其在 NSCLC 中的作用尚不明确，这促使研究人员开展了此项研究。

研究方法

1. 细胞与组织样本：使用 A549 NSCLC 细胞系、来自不同患者的原发性人 NSCLC 细胞（“pNSCLC - 1”“pNSCLC - 2” 和 “pNSCLC3”）以及原发性人肺上皮细胞（“pEpi1” 和 “pEpi2”）。同时收集了 20 例 III - IV 期 LUAD 患者的新鲜肿瘤样本和附近健康肺组织。

2. 实验技术
   

• 蛋白质与 RNA 检测：采用蛋白质免疫印迹法（Western blotting）检测蛋白质表达，通过定量实时聚合酶链反应（qRT - PCR）测定 RNA 水平。

• 基因编辑：利用 shRNA 介导的基因沉默技术和 CRISPR/Cas9 基因编辑技术对 MTCH2 进行敲低（knockdown）和敲除（knockout，KO）操作。

• 细胞功能检测：运用 EdU 染色检测细胞增殖，通过 Transwell 实验评估细胞迁移和侵袭能力，利用 TUNEL 染色和流式细胞术检测细胞凋亡，使用特定试剂盒检测线粒体呼吸、ATP 水平、线粒体膜电位、活性氧（ROS）生成等线粒体功能指标。

• 动物实验：构建裸鼠皮下移植瘤模型，通过瘤内注射携带 MTCH2 shRNA 的腺相关病毒（aav），观察对肿瘤生长的影响，并进行免疫组化和组织荧光染色分析。

研究结果

1. MTCH2 在 NSCLC 组织中过表达
   

• 通过对癌症基因组图谱（TCGA）数据库的生物信息学分析发现，LUAD 和 LUSC 组织中 MTCH2 mRNA 转录本水平高于正常肺组织。高 MTCH2 表达与 LUAD 患者较差的总生存率相关，且 MTCH2 表达在 LUAD 高病理分期、有 N2/N3 淋巴结转移以及死亡患者的组织中更高。

• 对 TCGA - LUAD 和 TCGA - LUSC 数据集进行的受试者工作特征（ROC）曲线分析显示，MTCH2 过表达可能是 LUAD 和 LUSC 的有效诊断标志物。此外，MTCH2 相关基因分析发现其共表达基因与 DNA 代谢、细胞周期调控和线粒体基因表达等生物学过程相关。

2. 单细胞测序数据显示 MTCH2 在 NSCLC 癌细胞群体中过表达：利用单细胞测序数据进行分析，发现 MTCH2 在 NSCLC 肿瘤的癌细胞群体中高表达，尤其是在增殖性癌细胞群体中。在不同来源的 NSCLC 单细胞数据中，包括原发性肿瘤、脑转移、淋巴结转移和胸腔积液中的癌细胞，都观察到 MTCH2 的过表达，且其表达水平从正常组织到早期癌症组织再到晚期癌症组织逐渐升高。

3. MTCH2 在局部治疗的 NSCLC 组织和多种 NSCLC 细胞中表达升高：对 20 例原发性 NSCLC 患者的肿瘤组织和相邻正常肺上皮组织进行检测，发现 NSCLC 组织中 MTCH2 mRNA 和蛋白质表达水平显著升高。在多种 NSCLC 细胞，包括原发性人 NSCLC 细胞和 A549 细胞系中，MTCH2 mRNA 和蛋白质表达也明显高于原发性人肺上皮细胞。

4. MTCH2 沉默抑制 NSCLC 细胞活力、增殖和迁移：在 pNSCLC - 1 细胞中使用 shRNA 介导的 MTCH2 沉默，显著降低了 MTCH2 mRNA 和蛋白质水平，同时减少了线粒体中依赖 MTCH2 的蛋白质 CYB5B 和 FUNDC1 的水平。MTCH2 沉默抑制了 pNSCLC - 1 细胞的增殖、集落形成和细胞活力，降低了细胞迁移和侵袭能力。在其他原发性 NSCLC 细胞和 A549 细胞系中也观察到类似结果，而在肺上皮细胞中 MTCH2 沉默对细胞增殖和活力无显著影响。

5. MTCH2 沉默诱导 NSCLC 细胞凋亡激活：MTCH2 沉默导致 pNSCLC - 1 细胞中 Caspase - 3 和 Caspase - 9 活性升高，Caspase - 3 和 PARP1 裂解，细胞色素 C 从线粒体释放到细胞质中，TUNEL 染色阳性细胞核和 Annexin V 阳性细胞比例增加，表明细胞凋亡增加。在其他原发性 NSCLC 细胞和 A549 细胞系中也证实了 MTCH2 沉默诱导凋亡的作用，但在肺上皮细胞中未观察到这种现象，说明 MTCH2 沉默诱导凋亡具有癌细胞类型特异性。

6. MTCH2 沉默损害 NSCLC 细胞线粒体功能：MTCH2 沉默的 pNSCLC - 1 细胞线粒体复合体 I 活性、ATP 水平和氧消耗率（OCR）显著降低，线粒体膜电位去极化，ROS 生成增加。在其他原发性 NSCLC 细胞和 A549 细胞系中也观察到类似的线粒体功能受损现象，表明 MTCH2 对维持 NSCLC 细胞线粒体功能至关重要。

7. MTCH2 敲除损害线粒体功能并抑制 NSCLC 细胞进展：利用 CRISPR/Cas9 技术构建 MTCH2 敲除的 pNSCLC - 1 细胞系，验证了 MTCH2 蛋白完全消除。MTCH2 敲除细胞的线粒体复合体 I 活性、ATP 水平降低，线粒体去极化，ROS 生成增加，细胞增殖、迁移和侵袭能力受到抑制，同时细胞凋亡增加，进一步证实了 MTCH2 在维持线粒体完整性和细胞过程中的关键作用。

8. MTCH2 过表达增强 NSCLC 细胞增殖和迁移：在 pNSCLC - 1 细胞中过表达 MTCH2，显著增加了线粒体复合体 I 活性和 ATP 水平，促进了细胞增殖和迁移。在其他原发性 NSCLC 细胞和 A549 细胞系中过表达 MTCH2 也得到了类似结果，表明 MTCH2 在增强 NSCLC 细胞线粒体功能、增殖和迁移能力方面的重要作用。

9. MTCH2 沉默阻碍裸鼠皮下 NSCLC 移植瘤生长：将 pNSCLC - 1 细胞接种到裸鼠皮下形成移植瘤，瘤内注射携带 MTCH2 shRNA 的腺相关病毒（aav - shMTCH2 - S1）显著抑制了肿瘤生长，降低了肿瘤体积和重量。在 aav - shMTCH2 - S1 处理的移植瘤组织中，MTCH2 表达、线粒体复合体 I 活性、ATP 含量和 GSH/GSSG 比值降低，TBAR 活性增加，同时 Ki - 67 阳性染色比例下降，Caspase - 3 活性升高，TUNEL 阳性凋亡细胞核比例增加，表明 MTCH2 沉默抑制了肿瘤增殖并诱导了凋亡。

研究结论与讨论

本研究表明，MTCH2 在 NSCLC 组织和细胞中过表达，其过表达与患者预后不良相关。沉默或敲除 MTCH2 可抑制 NSCLC 细胞的增殖、迁移和侵袭，诱导细胞凋亡，同时损害线粒体功能；而过表达 MTCH2 则促进细胞增殖和迁移，增强线粒体功能。在体内实验中，MTCH2 shRNA 腺相关病毒注射显著抑制了裸鼠皮下移植瘤的生长。

这些结果表明 MTCH2 可能是 NSCLC 治疗的新靶点。MTCH2 通过维持线粒体的高功能状态促进 NSCLC 细胞生长，抑制 MTCH2 可导致线粒体功能障碍，进而抑制肿瘤细胞的生长和进展。这一发现为 NSCLC 的治疗提供了新的方向，有望开发针对 MTCH2 的靶向治疗方法，为 NSCLC 患者带来新的希望。

然而，目前 NSCLC 的靶向治疗仍面临挑战，如耐药性和患者个体差异等问题。MTCH2 作为新的治疗靶点，未来还需要进一步研究其在不同患者群体中的作用差异，以及开发更有效的靶向策略，以克服现有治疗的局限性，提高 NSCLC 患者的治疗效果和生存率。