机械转导相关铁死亡增强硼中子俘获治疗在胶质母细胞瘤三维球体模型中的疗效

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗中硼中子俘获治疗(BNCT)的机制空白，首次揭示了BNCT通过诱导铁死亡(ferroptosis)发挥抗肿瘤作用。研究人员利用三维(3D)球体模型，发现BNCT通过上调FACL4和YAP-1蛋白，引发内质网(ER)应激和氧化应激，导致25%的细胞死亡。该研究为增强BNCT疗效提供了基于细胞力学的新策略，相关成果发表于《Molecular Therapy Oncology》。

　　

胶质母细胞瘤是最具侵袭性的原发性脑肿瘤，患者中位生存期仅12-18个月。尽管硼中子俘获治疗(BNCT)通过¹⁰B(n,α)⁷Li反应产生的高线性能量转移(LET)α粒子显示出临床潜力，但其分子机制尚不明确。近年来，铁死亡(ferroptosis)作为一种由磷脂过氧化引发的细胞死亡方式，在肿瘤治疗中备受关注，但其在BNCT中的作用仍是未知领域。

为解决这一问题，来自台湾清华大学和台湾大学的Lin-Sheng Yu团队开展了创新性研究。研究人员采用U87(放射抗性)和U251(放射敏感)两种胶质母细胞瘤细胞系，构建三维(3D)球体模型模拟体内肿瘤力学微环境。通过BNCT联合机械力干扰剂Y-27632等实验，系统探究了铁死亡在BNCT中的作用机制。

关键技术方法包括：1)建立直径350-370μm的三维球体模型；2)使用THOR反应堆进行BNCT处理(1.2 MW，8分钟)；3)通过BDP 581/591 C11探针检测脂质过氧化；4)Western blot分析FACL4、YAP-1等蛋白表达；5)免疫荧光观察蛋白空间分布；6)克隆形成实验评估细胞存活率。

研究结果分为五个关键发现：

BNCT诱导脂质过氧化

BNCT使U87和U251细胞的脂质过氧化物分别增加4倍和2.5倍，显著高于铁死亡诱导剂erastin的效果。三维球体模型显示，这种氧化损伤深度渗透至球体核心区域。

BNCT促进三维球体铁死亡

克隆形成实验证实，BNCT导致约25%细胞死亡，铁死亡抑制剂ferrostatin-1可使存活率提高1.3倍。值得注意的是，放射抗性的U87细胞对BNCT的敏感性与放射敏感的U251相当。

BNCT上调FACL4并引发ER应激

Western blot显示BNCT使U87球体中FACL4表达增加2倍，其分布区域扩大至80μm。伴随内质网应激标志物Grp78上调40%，表明FACL4介导的脂质代谢紊乱参与了铁死亡过程。

BNCT破坏氧化应激稳态

BNCT使活性氧(ROS)水平升高30%，线粒体膜电位下降50%。Bcl-2蛋白表达显著降低，且在U87细胞核内异常聚集20%，提示线粒体功能紊乱和氧化应激失衡共同促进铁死亡。

机械力调控增强治疗效果

BNCT使机械敏感蛋白YAP-1表达增加60%，其分布从球体外周扩展至核心。肌球蛋白抑制剂Y-27632进一步使YAP-1上调1.7倍，将BNCT诱导的铁死亡增强1.5倍，显著降低细胞存活率。

这项研究首次阐明BNCT通过三重机制诱导铁死亡：1)FACL4介导的脂质过氧化；2)内质网-线粒体应激轴激活；3)机械力-YAP-1信号放大。特别重要的是，研究发现干扰细胞力学可突破放射抗性，为临床联合治疗提供了新思路。

该成果的创新性体现在：1)将BNCT作用机制拓展至铁死亡领域；2)揭示机械力在肿瘤治疗抵抗中的关键作用；3)提出FDA已批准的Y-27632作为BNCT增效剂的转化潜力。这些发现不仅为胶质母细胞瘤治疗提供了新靶点，也为其他富含脂质的难治性肿瘤(如胰腺癌、乳腺癌)的治疗策略开发提供了理论依据。