MEK5-ERK5 通路调控 Nur77 介导线粒体自噬，竟成骨肉瘤细胞癌变 “帮凶”

为解决骨肉瘤（OS）诊断与治疗难题，甘肃省肿瘤医院等单位研究人员探究 MEK5/ERK5 通路对 OS 中线粒体自噬影响及机制。结果发现该通路经调节 Nur77 促进肿瘤发生。这为 OS 治疗提供新靶点，值得科研读者一读。

　　

在医学研究的大舞台上，骨肉瘤（Osteosarcoma，OS）是一种相当棘手的角色。它是最常见的恶性骨肿瘤，尤其爱 “欺负” 青少年和年轻人，每年每百万人中就有 2 - 3 人被它 “盯上”。这病恶性程度极高，特别喜欢早早地就往肺部转移，让患者的死亡率居高不下，预后情况也很糟糕。就算现在诊断和治疗技术有了进步，接受新辅助化疗和手术的患者 5 年无病生存率能达到 50 - 70%，但那些初诊时就有肺转移的患者，2 年无病生存率只有 28%（要是转移病灶≥3 个，情况更差），而且大约 30% 初诊时无转移的患者会复发，有转移的患者复发率更是高达 80%。所以，找到能精准诊断骨肉瘤，以及能监测它侵袭和转移的标志物与靶点，就成了医学专家们迫切要解决的难题。

线粒体，作为细胞里的 “能量工厂”，负责通过氧化磷酸化产生 ATP，为细胞的各种生命活动提供能量。可一旦线粒体受损，就会像失控的 “小恶魔”，释放出活性氧物种或者凋亡因子，把细胞搅得不得安宁，甚至导致细胞受损或凋亡。这时候，线粒体自噬（Mitophagy，一种特殊的自噬形式，专门负责识别和清除受损的线粒体）就显得尤为重要。已有研究表明，线粒体自噬和肿瘤的发生发展有着千丝万缕的联系，在骨肉瘤中也发挥着关键作用。

还有 MEK5 - ERK5 信号通路，它可是 MAPK 级联反应中的重要成员，在细胞的增殖、分化和存活等过程中都扮演着重要角色，就像细胞活动的 “指挥官”。而且它在多种癌症的发生发展中都有参与，之前的研究还发现它和转移性前列腺癌、结肠癌以及侵袭性骨肉瘤的发病机制有关，在调节线粒体自噬方面也有着重要作用。另外，Nur77 这个基因也不简单，它在很多生物学过程中都有重要意义，在癌症里常常出现表达失调的情况。有研究显示，激活的 ERK5 信号通路会让 Nur77 的表达上调，而且 Nur77 还能从细胞核跑到线粒体，调节线粒体的活动。但 MEK5/ERK5 通路对骨肉瘤中线粒体自噬的影响，以及其中涉及的分子机制，一直都还是未解之谜。

为了揭开这些谜团，甘肃省肿瘤医院骨与软组织肿瘤科等单位的研究人员在《European Journal of Medical Research》期刊上发表了题为 “MEK5–ERK5 pathway mediates mitophagy by regulating Nur77 to promote tumorigenesis of osteosarcoma cells” 的论文。研究发现，MEK5 - ERK5 通路通过调节 Nur77 来介导线粒体自噬，进而促进骨肉瘤细胞的肿瘤发生。这一发现为骨肉瘤的治疗提供了极具潜力的新靶点，给攻克骨肉瘤带来了新希望。

研究人员在这场探索之旅中，用到了好几种关键技术方法。首先是生物信息分析，他们从 MSigDB 数据库里找出和线粒体自噬相关的通路和基因，又从 GEO 数据库下载骨肉瘤样本数据，筛选出差异表达基因，再把这些基因和线粒体自噬相关基因比对，找出重叠基因。之后，他们还进行了细胞实验，培养了多种细胞系，通过转染技术干扰 MEK5 的表达，用 Western blotting、Transwell assay、Cell counting kit - 8（CCK - 8）、Mitochondrial membrane potential（MMP）assay、Quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction（qRT - PCR）等实验方法，检测相关蛋白和基因的表达水平、细胞的各种行为以及线粒体膜电位等指标，从多个角度来探究 MEK5 - ERK5 通路、Nur77 和线粒体自噬之间的关系。

下面来看看研究人员都有哪些重要发现。

Nur77 在骨肉瘤中显著过表达，且与线粒体自噬和免疫密切相关

研究人员发现，Nur77 在骨肉瘤转移组的表达明显比原发组高，这就像是转移组的 “秘密武器”，含量特别高。而且，Nur77 高表达的患者生存率更低，通过预测 1 年、3 年和 5 年生存率的曲线可以看出，相关的 AUC 值都在 0.615 以上，这意味着 Nur77 的表达水平和患者的预后情况紧密相关。

研究人员还通过数据库和数据分析，找到了 13 条线粒体自噬相关通路、109 个相关基因，以及 981 个差异表达基因（其中 442 个上调，539 个下调），并且确定了 4 个和线粒体自噬相关的差异表达基因，分别是 GABARAPL1、HIF1A、PINK1 和 RB1CC1。其中，HIF1A 和 GABARAPL1 在转移组的表达显著升高，PINK1 则相反。通过 GSVA 分析发现，有 3 条线粒体自噬相关通路在转移组和原发组的活性评分差异明显。更重要的是，Nur77 和一条线粒体自噬相关通路（GOBP MITOPHAGY）呈显著负相关，这表明 Nur77 和线粒体自噬之间有着特殊的 “互动” 关系。

在免疫方面，研究人员发现，骨肉瘤转移样本和原发样本中 4 种免疫细胞的比例存在显著差异，而且 Nur77 和很多免疫细胞，比如活化的树突状细胞、活化的肥大细胞和 M0 巨噬细胞都有很强的相关性。在免疫反应基因集方面，抗菌剂、趋化因子和细胞因子在原发和转移样本中的活性有显著差异，Nur77 和趋化因子、细胞因子也密切相关。这说明 Nur77 在骨肉瘤的免疫过程中也发挥着重要作用。

MEK5/ERK5 通路在骨肉瘤中被激活

研究人员对比了骨肉瘤细胞系 U2OS、MG63 和正常成骨细胞系 hFOB1.19 中 MEK5、ERK5 和 Nur77 的表达水平。结果发现，在骨肉瘤细胞系中，MEK5 和 ERK5 的 mRNA 和蛋白表达水平都明显高于正常细胞系，Nur77 的 mRNA 表达水平也是如此。而且 U2OS 细胞中这些基因的水平比 MG63 细胞更高，所以后续研究就主要聚焦在 U2OS 细胞上。这一系列结果表明，MEK5/ERK5 通路在骨肉瘤中被激活，Nur77 也处于过表达状态，它们很可能是骨肉瘤发展进程中的关键因素。

MEK5/ERK 通路促进 U2OS 细胞中 Nur77 的表达、肿瘤发生和线粒体功能

为了进一步探究 MEK5/ERK 通路在骨肉瘤中的作用，研究人员构建了 MEK5 的慢病毒载体（sh - MEK5）并转染到 U2OS 细胞中干扰 MEK5 的表达。结果发现，MEK5 表达下调后，Nur77 的表达也显著受到抑制，但加入 ERK 通路激活剂 LM22B - 10 后，这种抑制作用又被逆转了。

在细胞行为方面，MEK5 表达下调抑制了 U2OS 细胞的肿瘤发生能力，细胞的迁移、侵袭和活力都受到影响，但加入 LM22B - 10 后又能恢复。在线粒体功能方面，MEK5 下调会显著削弱 U2OS 细胞的线粒体膜电位，而 LM22B - 10 可以抑制这种下降。

研究人员还加入了 Nur77 激活剂 Cytosporone B 来验证 MEK5 - ERK5 通路通过调节 Nur77 促进骨肉瘤细胞肿瘤发生的假设。结果发现，加入 Cytosporone B 后，sh - MEK5 组的 Nur77 蛋白表达明显升高，细胞的肿瘤发生能力增强，线粒体膜电位下降的情况得到抑制，线粒体自噬标志物 PINK1 和 Parkin 的蛋白水平也发生了逆转。这一系列实验结果充分证实了他们的假设。

综合来看，这项研究得出结论：MEK5/ERK5 通路在骨肉瘤中被激活，它通过调节 Nur77 来介导线粒体自噬，进而促进骨肉瘤细胞的肿瘤发生。这一结论意义重大，为骨肉瘤的治疗提供了全新的方向。以前，我们对骨肉瘤的发病机制了解有限，治疗手段也比较局限。现在发现了 MEK5 - ERK5 通路和 Nur77 在其中的关键作用，就可以针对它们开发新的靶向治疗药物，有望更精准、更有效地对抗骨肉瘤。不过，研究也存在一些局限性，比如目前的结论只是基于体外实验，还需要进行体内实验进一步验证；在检测线粒体自噬方面，还可以探索更多的指标和方法；对于其他线粒体自噬标志物，像 LC3 和 Beclin1，也需要进一步评估；而且 MEK5/ERK 通路和 Nur77 能否真正成为临床治疗的靶点，还需要在临床层面进行更深入的研究。但不管怎么说，这项研究已经为后续的研究和治疗奠定了坚实的基础，就像在黑暗中为我们点亮了一盏探索骨肉瘤治疗新方法的明灯，让我们离攻克骨肉瘤这个难题又近了一步。