GLS2抑制联合铜：重编程 TCA 循环驱动食管癌铜死亡增敏放疗新策略

《Experimental Hematology & Oncology》：GLS2 inhibition synergizes with copper to reprogram TCA cycle for cuproptosis-driven radiosensitization in esophageal cancer

为解决食管癌（ESCC）放疗敏感性难以提高的问题，研究人员开展了 GLS2和铜（Cu）对 ESCC 放疗敏感性影响的研究。结果发现抑制 GLS2可增敏放疗，Cu 影响细胞活力和放疗敏感性。该研究为食管癌治疗提供新方向。

　　在癌症治疗领域，食管癌一直是个棘手的难题。食管癌中的食管鳞状细胞癌（ESCC）在中国极为常见，然而其预后情况却不容乐观，患者生存率较低。放疗（RT）作为 ESCC 的主要治疗手段之一，却面临着难以提升放疗敏感性的困境。探寻与癌细胞代谢和死亡相关的新机制，尤其是铜死亡（一种铜依赖的死亡形式，通过结合酰化蛋白抑制三羧酸（TCA）循环诱导细胞死亡），成为了突破这一困境的潜在方向。虽然生物信息学分析显示铜死亡与肿瘤预后存在关联，但其中的具体机制尚不明确。同时，谷氨酰胺酶 2（GLS₂）在食管癌铁死亡中上调与放疗抵抗相关，但其致癌机制也未明确，且其对 TCA 循环的影响也有待研究。在这样的背景下，为了找到提高食管癌放疗效果的新途径，山东第一医科大学附属山东省立医院、山东第二医科大学附属医院等研究机构的研究人员展开了深入研究。最终他们发现，在食管癌中，抑制 GLS₂表达能够与铜协同作用，重编程 TCA 循环，增强放疗敏感性，这一成果为食管癌的治疗提供了新的潜在方向。该研究成果发表在《Experimental Hematology & Oncology》上。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，通过分析癌症基因组图谱（TCGA）数据库获取 ESCC 患者 GLS₂的表达数据。其次，进行细胞实验，对 ESCC 细胞系（如 KYSE150、KYSE30 细胞）进行 GLS₂敲低处理，检测细胞增殖、克隆形成、伤口愈合能力等指标；同时设置不同铜浓度处理组，评估铜对细胞活力和放疗敏感性的影响。此外，构建肿瘤异种移植模型，观察不同处理组对肿瘤生长的影响。最后，运用蛋白质免疫印迹（Western blot）技术检测关键蛋白（如 LIAS、DLST）的表达水平，评估 α-KGDHC 的活性。

研究结果如下：

1. GLS₂表达与 ESCC 放疗敏感性的关系：TCGA 数据显示 GLS₂在 ESCC 中显著高表达。对 53 例接受新辅助放化疗的 ESCC 患者预处理标本分析发现，73.6% 的患者 GLS₂高表达，且与较差的病理完全缓解相关。敲低 GLS₂后，ESCC 细胞增殖能力下降、克隆形成速度减慢、伤口愈合能力受损，放疗敏感性增强。
2. 铜对 ESCC 细胞生物学行为和放疗敏感性的影响：低浓度铜促进 ESCC 细胞活力，高浓度铜（>IC₅₀）抑制细胞增殖。放疗联合铜处理时，对细胞增殖的抑制作用比单独放疗或单独铜处理更明显，且这种增强的抑制作用可被铜螯合剂四硫代钼酸盐（TTM）减弱。在肿瘤异种移植模型中，铜处理组肿瘤生长减缓、体积减小，放疗联合铜处理组效果更显著，但在正常 GLS₂表达状态下，外源性铜添加虽增强放疗敏感性，但未激活铜死亡途径。
3. GLS₂抑制联合铜增强放疗敏感性的机制：研究人员最初假设 GLS₂抑制联合铜增强放疗敏感性的机制可能是 α- 酮戊二酸（α-KG）水平降低抑制 TCA 循环或活性氧（ROS）增加，但并未观察到这些现象。进一步研究发现，GLS₂表达与关键铜死亡蛋白硫辛酸合酶（LIAS）表达呈正相关。敲低 GLS₂后，LIAS 和二氢硫辛酰胺 S - 琥珀酰转移酶（DLST）表达显著下调，α-KGDHC 活性降低。补充单甲基琥珀酸能够挽救敲低 GLS₂且接受放疗联合铜处理的 ESCC 细胞的生长缺陷。

研究结论表明，GLS₂在食管癌铜死亡中通过代谢重编程而非抗氧化剂消耗发挥调节作用。在存在外源性铜的情况下，抑制 GLS₂可通过下调 LIAS 和 DLST、降低 α-KGDHC 活性、阻断 TCA 循环，增强 ESCC 放疗敏感性。虽然研究未排除铜促进食管癌放疗增敏存在其他潜在机制，但铜依赖的铜死亡很可能是实现放疗增敏的有效途径。该研究强调了铜死亡在 ESCC 放疗中的重要作用，为食管癌治疗策略的创新提供了理论依据，也为后续临床转化和靶向治疗研究奠定了坚实基础，有望为食管癌患者带来新的希望。