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胰腺癌（PDAC）死亡率高，缺乏有效疗法。研究人员聚焦 TRPM7 激酶结构域，用 CRISPR-Cas9 技术研究其对胰腺癌细胞命运的影响。结果发现该结构域维持癌细胞间质表型，与 PAK1 相互作用，影响肿瘤发生和转移，或成 PDAC 治疗新靶点。
在癌症的世界里，胰腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma，PDAC）堪称 “杀手之王”。它悄无声息地在人体的胰腺外分泌组织中生长，是胰腺癌中最主要且致命的类型。在 2022 年，它在全球癌症发病率中排第 12 位，死亡率却高居第 6 位。更令人担忧的是，流行病学预测显示，到 2040 年，它可能会成为癌症相关死亡的第二大原因。这主要是因为癌细胞对化疗有抗性，还具有转移的特性。肿瘤转移过程就像一场 “邪恶的旅程”，其中上皮 - 间质转化（Epithelial-to-Mesenchymal Transition，EMT）是关键的第一步，它会让癌细胞获得更强的迁移和侵袭能力。因此，深入了解 EMT 和癌细胞转移特性背后的分子机制，成为了对抗胰腺癌的关键。
离子通道作为膜蛋白，在众多癌症机制中都有参与，被视为有潜力的治疗靶点。而瞬时受体电位阳离子通道亚家族 M 成员 7（Transient Receptor Potential Cation Channel Subfamily M Member 7，TRPM7），这个兼具阳离子通道和丝氨酸 / 苏氨酸激酶结构域的蛋白，在 PDAC 中过表达，还与患者低生存率有关。在此背景下，来自法国多个研究机构的研究人员，针对 TRPM7 激酶结构域在调节 PDAC 细胞转移特性和体内致癌过程中的作用展开了研究。他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》上，为胰腺癌的治疗带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，构建了 TRPM7 激酶结构域缺失的细胞模型；二是通过 RT-qPCR 和 Western blot 技术，对基因和蛋白的表达水平进行检测；三是借助电生理学方法（如全细胞膜片钳技术）评估通道活性；四是采用细胞迁移和侵袭实验，研究细胞的转移能力；五是利用体内异种移植小鼠模型，探究 TRPM7 激酶结构域在体内的作用。
下面来详细看看研究结果：
- 内源性 TRPM7 激酶缺失对 PDAC 细胞系通道活性无影响：研究人员运用 CRISPR-Cas9 策略，删除了 PANC-1 和 MIA PaCa-2 细胞系中 TRPM7 基因第 34 外显子包含激酶结构域的 C 末端部分。经 RT-qPCR 和免疫印迹验证，虽然激酶结构域的删除并不完全，但通过全细胞膜片钳记录镁抑制阳离子（Magnesium-Inhibited Cation，MIC）电流，以及Mn2+ - 淬灭实验研究细胞Mn2+内流，结果表明，激酶结构域的删除对通道活性没有影响，这意味着在该细胞模型中，TRPM7 通道功能独立于激酶结构域。
- TRPM7 激酶缺失改变 MIC 电流对 MgATP 的敏感性：TRPM7 通道对细胞内游离Mg2+和 MgNTP 敏感。实验发现，细胞内游离Mg2+能显著抑制两种 PDAC 细胞系的 MIC 电流，且激酶结构域的删除不影响这种敏感性。然而，在对照细胞中加入 ATP 会增加 MIC 电流对细胞内游离Mg2+的敏感性，而在激酶缺失（ΔK）细胞中，MIC 电流对 MgATP 的敏感性却丧失了。
- TRPM7 激酶缺失维持 Panc-1 细胞的上皮表型：由于 PANC-1 细胞系携带 KRAS G12D 突变，这是 PDAC 中最常见的 KRAS 突变，且与较差的总生存率相关，因此被选作后续研究对象。研究发现，与对照细胞相比，ΔK 细胞形状更圆，E - 钙粘蛋白（E-cadherin）的 mRNA 和蛋白表达增加，波形蛋白（vimentin）的 mRNA 和蛋白表达减少，同时，EMT 相关转录因子 Snai1、Twist1、Zeb1 和 Zeb2 的 mRNA 表达也降低。这些数据强烈表明，TRPM7 激酶结构域对维持 PANC-1 细胞的间质表型至关重要。
- TRPM7 激酶是 PANC-1 细胞迁移和侵袭所必需的：MTT 实验表明，激酶结构域的删除对细胞活力没有影响。但伤口愈合实验和博伊登小室实验显示，ΔK 细胞的定向迁移和趋化诱导迁移均减少。使用 TRPM7 激酶活性的药理阻断剂 TG100-115 处理，对照细胞的迁移能力下降，而 ΔK 细胞无额外效应。在基质胶修饰的博伊登小室实验中，细胞侵袭能力也出现类似结果。这说明 TRPM7 激酶结构域促进了 PDAC 细胞的间质样表型，从而增强了细胞的迁移和侵袭能力。
- TRPM7 激酶调节黏附复合物蛋白和小 GTP 酶的表达：细胞迁移和侵袭与细胞黏附和脱离机制以及涉及小 GTP 酶的肌丝重塑有关。研究发现，ΔK 细胞中，参与细胞黏附复合物和细胞迁移调节的粘着斑激酶（Focal Adhesion Kinase，FAK）的磷酸化水平降低，桩蛋白（Paxillin，PXN）的磷酸化和总表达均下降，这表明激酶缺失削弱了 PANC-1 细胞的粘着斑形成。同时，PAK1 和 RhoA 的 mRNA 表达下降，PAK1 的磷酸化和总蛋白表达也降低，RAC 表达完全消失。通过免疫共沉淀和邻近连接分析（Proximity Ligation Assays，PLA）证实，PAK1 与 TRPM7 相互作用，且 TRPM7 激酶活性对这种相互作用至关重要。
- TRPM7 激酶缺失可预防体内胰腺肿瘤的发展：在小鼠异种移植模型中，研究人员监测肿瘤生长 60 天。结果显示，对照小鼠的肿瘤体积从 30 天到 60 天持续增加，而移植 ΔK 细胞的小鼠肿瘤体积无明显变化，且其肿瘤质量显著低于对照小鼠。通过 RT-qPCR 检测肝脏和肺部的人 GAPDH mRNA，发现对照小鼠的 2 个肝脏和 3 个肺部中有微转移，而移植 ΔK 细胞的小鼠则未检测到，这表明 TRPM7 激酶结构域对肿瘤生长和胰腺癌细胞的扩散是必需的。
- TRPM7 激酶在 MIA PaCa-2 KRAS G12C PDAC 细胞系中的作用：在具有罕见 KRAS G12C 突变（约占 PDAC 的 1 - 2%）的 MIA PaCa-2 细胞中，TRPM7 激酶结构域的删除却产生了相反的效果。ΔK 细胞变得不那么圆润，细胞迁移和侵袭能力增强，同时细胞活力降低，细胞周期阻滞在 S 期和 G2/M 期。此外，虽然 PAK1 与 TRPM7 在同一蛋白复合物中，但通过 PLA 未检测到它们之间的相互作用。在小鼠体内，TRPM7 激酶结构域的删除对肿瘤生长和微转移检测没有影响。这表明 TRPM7 激酶结构域的作用具有细胞特异性，可能取决于 KRAS 癌基因突变状态。
研究结论和讨论部分指出，TRPM7 激酶结构域在胰腺癌发生中起着重要作用。它对维持 PDAC 细胞的间质表型至关重要，且与 PAK1 相互作用，调节 FAK 磷酸化、PXN 表达和细胞迁移。在体内，它对肿瘤生长和癌细胞扩散不可或缺。然而，其作用在不同细胞系中有所差异，可能与 KRAS 突变状态有关。例如，在 PANC-1 细胞（KRAS G12D 突变）中，激酶结构域促进细胞迁移和侵袭；而在 MIA PaCa-2 细胞（KRAS G12C 突变）中，却起到相反的作用。这一发现强调了在研究 PDAC 时考虑细胞异质性的重要性。从临床角度看，虽然 PAK1 在 PDAC 组织中过表达，且与 TRPM7 表达呈正相关，但 TRPM7 - PAK1 复合物在 PDAC 组织中的存在及其临床意义仍需进一步研究。总体而言，该研究为胰腺癌的治疗提供了一个有前景的靶点，即抑制 TRPM7 激酶可能是治疗 PDAC 进展和转移的有效策略，为后续的临床研究和治疗方案的开发提供了重要的理论依据。
