BCAT2 调控前列腺癌关键通路：开辟诊疗新方向

前列腺癌严重威胁男性健康，现有治疗手段存在局限。研究人员聚焦分支链氨基酸（BCAAs）及 BCAT2 在前列腺癌中的作用。发现 BCAT2 高表达与预后不良相关，其通过与 PCBP1 互作调节 PI3K/AKT 通路，影响细胞进程。研究成果发表在《Cell Death and Disease》上，为前列腺癌诊疗提供新靶点和思路。

　　

前列腺癌，这一隐匿在男性健康背后的 “杀手”，近年来愈发猖獗，成为全球男性癌症相关死亡的重要原因之一。早期前列腺癌通过手术和放疗能得到有效控制，但对于局部晚期和转移性前列腺癌，雄激素剥夺疗法却只能带来短暂的缓解，多数患者最终会发展为去势抵抗状态。在这样的困境下，深入探究前列腺癌的发病机制和分子机制，寻找可靠的生物标志物用于早期检测、预测治疗反应和预后，以及探索新的治疗靶点，成为了医学领域亟待攻克的难题。

在这样的背景下，来自上海同济大学附属东方医院、河南科技大学第一附属医院等机构的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在分支链氨基酸（Branched-chain amino acids，BCAAs）和支链氨基酸转氨酶 2（Branched-chain aminotransferase 2，BCAT2）上，试图揭开它们在前列腺癌发生发展中的神秘面纱。最终，他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》上。

为了深入探究，研究人员运用了多种技术方法。他们收集了上海同济大学附属东方医院前列腺癌患者的组织标本以及复旦大学附属肿瘤医院的前列腺癌组织芯片，获取临床数据。通过生物信息学分析，从数据库中挖掘 BCAT2 相关信息。同时，利用细胞实验，对前列腺癌细胞系进行培养、转染等操作，还开展动物实验，构建小鼠模型。这些技术相互配合，为研究提供了有力支撑。

研究结果如下：

• BCAT2 在前列腺癌组织和细胞中表达上调：研究人员分析了 10 对前列腺癌和癌旁组织样本以及前列腺癌细胞系中的 BCAAs 水平，发现肿瘤组织和癌细胞系中的 BCAAs 水平显著高于正常组织和细胞。进一步研究关键酶表达，发现只有 BCAT2 在前列腺癌中显著上调，且免疫组化分析显示其表达与 Gleason 评分相关，在阳性淋巴结中也有明显表达。

• BCAT2 表达与前列腺癌进展和不良预后相关：临床相关性分析表明，BCAT2 表达与 Gleason 评分和 T 分期呈正相关。通过对 339 例前列腺癌患者的 Kaplan - Meier 曲线分析、单因素和多因素 Cox 回归分析，证实高 BCAT2 表达与生化复发风险增加相关，是前列腺癌患者生化无复发生存（Biochemical failure-free survival，BFFS）的独立预后危险因素。

• BCAT2 促进前列腺癌细胞增殖、迁移和侵袭：在 LNCaP、22Rv1 和 DU145 细胞中，通过慢病毒转染敲低或过表达 BCAT2，利用 Cell Counting Kit - 8（CCK - 8）法、细胞集落形成实验、EdU 实验、划痕实验、Transwell 实验和三维 Matrigel 滴侵袭实验，发现敲低 BCAT2 抑制细胞增殖、迁移和侵袭，而过表达则促进这些过程。

• BCAT2 抑制前列腺癌细胞自噬：基于 RNA 测序结果的基因集富集分析发现，敲低 BCAT2 激活自噬、凋亡和铁死亡通路。后续实验中，使用自噬抑制剂 3 - 甲基腺嘌呤（3 - MA）处理细胞，结合 Western blot（WB）分析、免疫荧光染色、透射电镜观察和转染 mCherry - green fluorescent protein - LC3B 双荧光质粒等实验，证实 BCAT2 对前列腺癌细胞自噬起抑制作用。

• BCAT2 介导的自噬调节前列腺癌细胞的 caspase 依赖凋亡：CCK - 8 实验表明，凋亡抑制剂 Z - VAD - FMK 可抵消敲低 BCAT2 导致的细胞增殖减少。WB 分析、流式细胞术检测和 TUNEL 染色等实验结果显示，敲低 BCAT2 通过激活自噬，部分介导了前列腺癌细胞的凋亡。

• BCAT2 介导的自噬调节前列腺癌细胞的铁死亡：CCK - 8 实验发现，铁死亡抑制剂 Fer - 1 可逆转敲低 BCAT2 导致的细胞死亡和增殖抑制。通过 WB 分析铁死亡相关蛋白水平、检测活性氧（Reactive oxygen species，ROS）、二氢乙锭（Dihydroethidium，DHE）、脂质 ROS、丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽（Glutathione，GSH）/ 氧化型谷胱甘肽（Glutathione disulfide，GSSG）比值、线粒体膜电位和细胞内铁离子水平等实验，表明敲低 BCAT2 通过增强自噬促进前列腺癌细胞铁死亡。

• BCAT2 与 PCBP1 结合影响 PCBP1 稳定性：通过 Co - IP 实验、质谱分析、蛋白质 - 蛋白质相互作用（Protein - protein interaction，PPI）分析、分子对接实验和构建点突变质粒等研究，发现 BCAT2 与聚（rC）结合蛋白 1（Poly (rC)-binding protein 1，PCBP1）相互作用，且 Leu239 是关键结合位点，BCAT2 可显著延长 PCBP1 蛋白半衰期。

• PCBP1 过表达可抵消 BCAT2 敲低的影响：在敲低 BCAT2 后过表达 PCBP1，细胞集落形成和 Transwell 实验表明，PCBP1 可有效抵消敲低 BCAT2 对细胞增殖和迁移的抑制作用，同时减轻敲低 BCAT2 导致的自噬、凋亡和铁死亡。

• BCAT2 与 PCBP1 的相互作用抑制 PI3K/AKT 通路：RNA 测序和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）富集分析显示，敲低 BCAT2 导致 PI3K/AKT 信号通路显著下调。WB 分析表明，BCAT2 与 PCBP1 的相互作用调节 PI3K/AKT 信号通路，影响前列腺癌进展，AKT 抑制剂 MK - 2206 可逆转相关细胞增殖变化。

• BCAT2 在体内抑制前列腺癌进展：通过构建裸鼠皮下移植瘤模型和肺转移模型，给予 BCAT2 抑制剂 BCAT2 - IN - 2 处理，免疫组化染色和生物发光成像等实验表明，BCAT2 在体内促进肿瘤生长和转移，调节细胞增殖、自噬、凋亡、铁死亡和 AKT 磷酸化。

研究结论和讨论部分指出，BCAT2 在前列腺癌中高表达，与患者预后不良相关。它通过与 PCBP1 在 Leu239 位点相互作用，调节 PI3K/AKT 信号通路，抑制自噬相关凋亡和铁死亡，促进前列腺癌进展。这一研究首次揭示了 BCAT2 与 PCBP1 的协同作用机制，为前列腺癌的诊断、预后评估提供了新的生物标志物，也为开发新的治疗策略提供了潜在靶点，在前列腺癌的诊疗领域具有重要意义，有望为前列腺癌患者带来新的希望。