GABA：非小细胞肺癌脑转移的关键 “推手” 与潜在治疗靶点

为探究非小细胞肺癌（NSCLC）脑转移机制，上海肺科医院研究人员开展 GABA 相关研究，发现 GABA 经 FOXA2/ABAT/GABA 轴促进转移，为治疗提供理论依据。

　　非小细胞肺癌（NSCLC）是一种令人闻风丧胆的恶性肿瘤，在全球范围内，其死亡率居高不下。而脑转移更是雪上加霜，成为了 NSCLC 患者死亡的重要原因之一。据统计，约 20% 的患者在初次诊断时就已出现脑转移，还有 40 - 50% 的患者在疾病过程中会发生脑转移。这些脑转移病灶会引发一系列神经系统并发症，严重影响患者的生活质量，然而目前针对 NSCLC 脑转移的治疗手段却十分有限。

癌症细胞在转移过程中会发生代谢重编程，以适应不同的微环境。“谷氨酰胺成瘾” 是肿瘤代谢重编程的重要部分，但其下游的非蛋白质氨基酸 γ- 氨基丁酸（GABA）却鲜少被研究。GABA 作为中枢神经系统（CNS）中主要的抑制性神经递质，在大脑的信号传递和稳态调节中发挥着关键作用。近年来，研究发现 GABA 在某些实体肿瘤的发展中也扮演着重要角色，可促进肿瘤细胞的增殖和进展，但它在 NSCLC 脑转移中的作用却一直未被深入探索。

此外，星形胶质细胞是大脑微环境中的主要神经胶质细胞，与神经元紧密接触。以往研究表明，肿瘤细胞可通过与星形胶质细胞相互作用来增强其在脑部的定植能力，但脑转移癌细胞是否能通过分泌 GABA 来 “驯化” 星形胶质细胞，进而营造有利于肿瘤细胞生存的微环境，这一问题也有待解答。

为了揭开这些谜团，上海肺科医院的研究人员开展了一项全面深入的研究。他们通过多组学分析结合体内外实验，对 GABA 在 NSCLC 脑转移中的作用及机制进行了系统探究。研究成果为 NSCLC 脑转移的治疗提供了新的理论依据和潜在治疗靶点，有望为患者带来新的希望。该研究成果发表于相关学术期刊。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们建立了脑转移小鼠模型，通过将肺癌细胞注入小鼠左心室，模拟 NSCLC 脑转移过程。同时，对不同处理的细胞进行 RNA 测序和代谢组测序，以分析基因表达和代谢物变化。此外，还开展了细胞增殖、迁移、侵袭等多种体外实验，以及体内的左心室注射实验，并收集了临床样本进行分析，综合这些实验结果深入探究 GABA 在 NSCLC 脑转移中的作用机制。

研究结果

1. 综合多组学分析 NSCLC 脑转移：研究人员建立了 NSCLC 脑转移小鼠模型，发现脑转移癌细胞的增殖和凋亡率高于皮下肿瘤和肺转移瘤。通过分离具有脑转移倾向的 NSCLC 细胞亚群，研究发现这些细胞的增殖、迁移和侵袭能力更强。对亲本细胞和脑转移细胞进行 RNA 测序和代谢组学分析后发现，脑转移肺癌细胞 H460BrM 中 GABA 和 L - 谷氨酰胺水平显著升高，这表明 GABA 可能在 NSCLC 脑转移中发挥重要作用。
2. 体内外验证 GABA 是 NSCLC 脑转移的关键因素：研究人员检测了不同病灶中 GABA 的表达，发现脑转移灶中的 GABA 水平高于肺转移灶，且脑转移细胞的细胞裂解液和上清液中 GABA 含量也更高。此外，NSCLC 脑转移患者的血清 GABA 浓度显著高于无脑转移患者。体外实验表明，GABA 能促进 NSCLC 细胞的增殖、迁移和侵袭，且呈剂量依赖性。体内实验也证实，GABA 处理组小鼠的脑转移倾向更高，这充分说明 GABA 可促进 NSCLC 的进展及其向脑的转移。
3. GABA 通过激活 NF-κB 通路促进 NSCLC 进展：由于 GABA 可通过进入三羧酸（TCA）循环提供能量或激活下游通路，研究人员检测了 GABA 处理后 NSCLC 细胞的 ATP 水平，发现其变化不明显，这表明外源性 GABA 可能无法单独提供足够能量。RNA 测序和基因集富集分析显示，GABA 处理后 NSCLC 细胞中 NF-κB 信号通路被激活。进一步研究发现，GABA 可上调 NF-κB 相关基因的表达，增加 p65 和 IκBα 的磷酸化水平。抑制 NF-κB 通路可减轻 GABA 诱导的 NSCLC 细胞增殖、迁移和侵袭能力的增强，说明 GABA 通过激活 NF-κB 通路促进 NSCLC 进展。
4. 脑转移过程中 ABAT 缺失增加 GABA 并促进 NSCLC 恶性进展：为探究 GABA 水平升高的机制，研究人员分析了亲本细胞和脑转移细胞的 RNA 测序结果，发现负责 GABA 分解代谢的 4 - 氨基丁酸转氨酶（ABAT）在脑转移细胞中显著下调。qPCR 和免疫组化（IHC）分析也证实了这一结果。在 H460BrM 和 PC9BrM 细胞中过表达 ABAT，可降低 GABA 的产生，并抑制细胞的迁移、侵袭和增殖能力，且外源性 GABA 可部分逆转这些抑制作用。体内实验也表明，高 ABAT 表达可减少脑转移、降低肿瘤重量和体积，说明 ABAT 缺失通过增加 GABA 水平促进 NSCLC 脑转移和肿瘤生长。
5. FOXA2 激活 ABAT 转录：研究人员利用在线预测工具探索 ABAT 转录激活的调控机制，发现叉头框 A2（FOXA2）是关键的上游转录因子。FOXA2 在脑转移细胞中的表达显著低于亲本细胞，敲低 FOXA2 可导致 ABAT 水平大幅下降。双荧光素酶报告基因实验证实了 FOXA2 与 ABAT 之间的调控关系。此外，低水平的 FOXA2 与 NSCLC 患者较差的总生存期相关，说明 FOXA2 通过激活 ABAT 转录影响 NSCLC 的进展。
6. 星形胶质细胞被脑转移细胞来源的 GABA 吸引并通过正反馈促进肿瘤进展：肿瘤微环境（TME）对肿瘤的进展和转移具有重要影响。研究人员对脑转移灶进行 IHC 分析，发现星形胶质细胞（GFAP+）在转移灶周围组织中积累，而小胶质细胞（IBA1+）未出现类似积累。进一步研究发现，脑转移细胞比过表达 ABAT 的脑转移细胞更能吸引星形胶质细胞，外源性 GABA 可促进星形胶质细胞的迁移。此外，星形胶质细胞可增强肿瘤细胞的增殖能力，且 GABA 处理可激活星形胶质细胞中炎性小体相关基因的表达。抑制炎性小体可降低脑转移细胞的增殖能力，表明星形胶质细胞与肺癌脑转移细胞之间存在正反馈回路，它们的相互作用促进了脑转移的进展。
7. ABAT 表达水平与 NSCLC 患者的生存预后相关：研究人员分析了 TCGA 数据库中的数据，发现肿瘤组织中 ABAT 水平低于相邻组织。Kaplan-Meier 分析表明，NSCLC 患者中 ABAT 水平较低者生存预后较差。构建组织微阵列进行 IHC 分析也得到了类似结果。此外，ABAT 表达与肺癌的病理类型有关，在肺鳞状细胞癌中的表达高于肺腺癌，但与肿瘤分期、淋巴结转移状态和远处转移状态无关。

研究结论与意义

本研究通过对亲本细胞和脑转移细胞的转录组和代谢组分析，揭示了 GABA 促进 NSCLC 脑转移的潜在机制。研究发现，肺癌细胞可通过 FOXA2/ABAT/GABA 轴激活 NF-κB 通路，从而促进脑转移。同时，NSCLC 与星形胶质细胞之间的相互作用构建了一个抑制性微环境，有利于肿瘤细胞的定植。该研究为将 GABA 作为 NSCLC 脑转移的潜在治疗靶点提供了理论基础，有望为 NSCLC 脑转移的治疗开辟新的方向，对改善患者的预后具有重要意义。然而，目前的研究仍存在一定局限性，未来还需要进一步深入研究，以更好地理解 GABA 在 NSCLC 脑转移中的作用，为临床治疗提供更有效的策略。