CTSS通过KEAP1-NRF2信号通路调控肝细胞癌铁死亡敏感性的机制研究

研究人员针对肝细胞癌(HCC)对铁死亡(Ferroptosis)诱导剂耐药的关键机制展开研究，发现组织蛋白酶S(CTSS)通过促进KEAP1自噬-溶酶体降解，阻断NRF2泛素化降解，激活抗氧化基因转录从而增强HCC铁死亡抵抗。该研究揭示了CTSS-KEAP1-NRF2轴在调控铁死亡敏感性中的关键作用，为克服HCC治疗耐药提供了新靶点。

　　

肝细胞癌(HCC)是全球第六大常见恶性肿瘤，其治疗面临严峻挑战。尽管靶向治疗和免疫治疗取得进展，但患者应答率仍不理想，这主要归因于肿瘤细胞对药物诱导细胞死亡的固有或获得性抵抗。铁死亡作为一种铁依赖性程序性细胞死亡方式，因其独特的脂质过氧化特征成为肿瘤治疗新靶点。然而，HCC细胞对铁死亡诱导剂的敏感性普遍较低，揭示其耐药机制成为突破治疗瓶颈的关键。

复旦大学附属中山医院消化科和肝病科的研究团队在《Redox Biology》发表重要研究成果，系统阐明了组织蛋白酶S(CTSS)通过KEAP1-NRF2信号通路调控HCC铁死亡敏感性的分子机制。该研究通过构建铁死亡抵抗细胞模型、TCGA数据库分析和动物实验，首次发现CTSS在铁死亡抵抗的HCC细胞中显著上调，其抑制可显著增强HCC细胞对铁死亡诱导剂的敏感性。

研究采用的主要技术方法包括：建立erastin耐药HCC细胞系(HepaER)；RNA测序和生物信息学分析；体外细胞活力检测(CCK-8)和脂质过氧化指标测定；免疫共沉淀和免疫荧光分析蛋白相互作用；构建裸鼠和C57BL/6小鼠异种移植模型评估治疗效果。

研究结果部分：

3.1. CTSS在铁死亡抵抗的HCC细胞中过表达

通过逐步增加erastin浓度构建的HepaER细胞显示，CTSS在铁死亡抵抗细胞中表达显著升高。TCGA数据分析证实CTSS在HCC组织中高表达，且铁死亡诱导剂促进CTSS成熟体(24kDa)形成。

3.2. CTSS敲除使HCC细胞对铁死亡敏感

CTSS敲除显著增强erastin和RSL3诱导的细胞死亡，伴随谷胱甘肽(GSH)/氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值下降和脂质过氧化产物4-HNE、MDA水平升高，证实CTSS缺失促进铁死亡。

3.3. CTSS促进NRF2活化并抑制K48连接泛素化

基因富集分析显示CTSS高表达与氧化应激反应通路显著相关。机制研究发现CTSS通过减少K48连接的多聚泛素化抑制NRF2降解，促进其核转位和下游抗氧化基因(NQO1、HMOX1等)表达。

3.4. CTSS以NRF2依赖性方式调控铁死亡敏感性

NRF2过表达或激活剂tBHQ处理可逆转CTSS敲除导致的铁死亡敏感性增加，证实CTSS作用依赖于NRF2。

3.5. CTSS通过破坏KEAP1介导的NRF2降解激活NRF2

CTSS与KEAP1直接结合，抑制KEAP1-NRF2相互作用。蛋白酶活性缺失突变体(CTSS-C25A)丧失调控功能，表明CTSS的蛋白酶活性对KEAP1降解至关重要。

3.6. CTSS参与铁死亡过程中KEAP1的溶酶体降解

铁死亡诱导促进CTSS成熟体与KEAP1结合，溶酶体抑制剂氯喹(CQ)可阻断erastin诱导的KEAP1降解，证实CTSS通过溶酶体途径调控KEAP1稳定性。

3.7. CTSS抑制增强erastin体内抗肿瘤活性

在裸鼠和C57BL/6小鼠模型中，CTSS敲除或抑制剂LY3000328与erastin联用显著抑制肿瘤生长，伴随肿瘤组织4-HNE水平升高和NRF2核表达降低。

该研究首次揭示CTSS-KEAP1-NRF2轴在调控HCC铁死亡敏感性中的核心作用：铁死亡应激促进CTSS成熟，成熟CTSS通过溶酶体途径降解KEAP1，阻断KEAP1介导的NRF2泛素化降解，从而激活抗氧化程序抵抗铁死亡。这一发现不仅深化了对肿瘤细胞铁死亡抵抗机制的认识，更重要的是为克服HCC治疗耐药提供了新策略——靶向CTSS可有效增强铁死亡诱导剂的治疗效果。

从转化医学角度看，CTSS抑制剂LY3000328已进入临床试验阶段，该研究为其在HCC治疗中的应用提供了理论依据。此外，鉴于CTSS在多种实体瘤中过表达且与铁死亡抵抗相关，这一机制可能具有更广泛的肿瘤治疗指导价值。未来研究可进一步探索CTSS在肿瘤微环境免疫调控中的作用，以及与其他细胞死亡方式的交互关系，为开发联合治疗策略提供新思路。