基于SREBF1的前列腺癌代谢重编程促进肿瘤铁死亡抵抗

SREBF1-based metabolic reprogramming in prostate cancer promotes tumor ferroptosis resistance.

作者信息Guojiang Wei, Ying Huang, Wenya Li, Yuxin Xie, Deyi Zhang, Yuanjie Niu, Yang Zhao
PMID39988626
发布时间2025-02-23
DOI10.1038/s41420-025-02354-7

实验完整度

高

结合单细胞测序、hdWGCNA、Bulk-RNA分析、体外细胞实验(ROS、GSH、线粒体膜电位)和体内移植瘤模型的功能与机制验证。

主要模型

LNCaP细胞系 PC3细胞系 PC3皮下异种移植瘤小鼠模型 单细胞数据集(GSE193337及GSE137829)

重点核对

细胞系:LNCaP和PC3 Betulin处理浓度:5 μg/mL RSL3处理浓度:0.1 μM 动物模型:PC3皮下异种移植瘤,细胞接种量3×10^6 Betulin剂量:2 mg/kg,每三天一次;Docetaxel剂量:2 mg/kg,每周一次

摘要

前列腺癌的代谢重编程已被广泛认为是肿瘤进展和治疗抵抗的促进因素。本研究探讨了其与前列腺癌铁死亡抵抗的关联,并探索其治疗潜力。在本研究中,我们通过单细胞测序鉴定了正常前列腺组织和不同类型前列腺癌组织之间的上皮细胞特征差异。通过转录因子调控网络分析,我们聚焦于候选转录因子SREBF1。我们鉴定了SREBF1转录活性的差异及其与铁死亡的关联,并进一步使用hdWGCNA验证了这种关联。我们结合bulk RNA分析,基于与前列腺癌生化复发相关的SREBF1靶基因构建了风险评分。最后,我们验证了SREBPs抑制剂白桦脂醇对前列腺癌治疗及其化疗增敏效果。我们观察到正常前列腺组织和前列腺癌组织之间脂肪酸和胆固醇代谢的特征性差异,鉴定出前列腺癌组织中SREBF1的高转录活性。这表明SREBF1对前列腺癌的代谢重编程至关重要,其介导的代谢改变以多种方式促进前列腺癌的铁死亡抵抗。SREBF1靶基因与前列腺癌的生化复发相关。最后,我们的实验证实,SREBF1抑制剂能显著促进前列腺癌细胞中ROS的增加、GSH的降低和线粒体膜电位的降低,并证实了其在体内的化疗增敏作用。我们的发现强调了SREBF1与前列腺癌铁死亡抵抗之间的密切关联。SREBF1显著影响前列腺癌细胞的代谢重编程,导致铁死亡抵抗。重要的是,我们的结果表明SREBF1抑制剂能显著增强前列腺癌的治疗效果和化疗增敏,提示其在前列腺癌治疗中具有有前景的治疗潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
SREBF1介导的代谢重编程是否以及如何影响前列腺癌的铁死亡抵抗,以及SREBF1抑制剂是否具有治疗和化疗增敏潜力。
核心机制
SREBF1通过上调脂肪酸和胆固醇合成等代谢途径促进铁死亡抵抗。
主要证据
单细胞测序和hdWGCNA显示SREBF1活性与铁死亡和脂质代谢通路相关;体外实验显示SREBF1抑制剂Betulin增加ROS、降低GSH和线粒体膜电位;体内实验显示抑制肿瘤生长。
研究意义
SREBF1抑制剂可能成为前列腺癌治疗的新策略,具有化疗增敏潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞测序分析前列腺组织细胞特征

比较正常前列腺组织和不同类型前列腺癌细胞类型和上皮细胞特征。

从GEO数据获取单细胞测序数据,质量控制后注释细胞类型,分析差异基因和通路活性。

2

转录因子调控网络分析

鉴定前列腺癌上皮细胞中高活性的转录因子,特别是SREBF1。

使用SCENIC分析转录因子活性,鉴定219个转录因子,筛选RSS>0.2且Z>1.4的30个。

3

SREBF1分组差异及与铁死亡关联分析

基于SREBF1活性分组,探索代谢通路和铁死亡相关基因的差异。

将细胞分为SREBF1阳性组和阴性组,进行GSVA分析、特定基因表达比较。

4

hdWGCNA分析模块与SREBF1关联

识别与SREBF1活性相关的基因模块并分析其功能。

对上皮细胞进行hdWGCNA分析,计算模块与转录因子活性的相关性。

5

构建生化复发风险评分模型

基于SREBF1靶基因构建预测前列腺癌生化复发的风险评分。

利用TCGA和GEO数据,通过单变量Cox和Lasso回归筛选基因,多变量Cox构建风险评分。

6

体外验证SREBF1抑制剂Betulin的促铁死亡作用

验证Betulin对前列腺癌细胞铁死亡的影响。

使用LNCaP和PC3细胞,进行qRT-PCR, ROS检测, GSH检测,细胞活力检测。

7

检测线粒体膜电位和铁离子浓度

评估Betulin对前列腺癌细胞线粒体功能和铁离子的影响。

使用FerroOrange探针检测亚铁离子,JC-1探针检测线粒体膜电位。

8

体外药物联用研究

评估Betulin与多西他赛的协同抗肿瘤作用。

使用PC3细胞,不同浓度组合处理,计算ZIP协同评分。

9

体内验证Betulin的治疗效果和增敏作用

在动物模型中验证Betulin单独或联合多西他赛的抗肿瘤效果和化疗增敏。

建立PC3皮下异种移植瘤模型,分组给药,测量肿瘤体积,进行油红O和Ki-67染色。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基ProcellPM150110
胎牛血清Procell164210-50
白桦脂醇----
RSL3----
TRIzol试剂Invitrogen--
Evo M-MLV RT Mix试剂盒(qPCR Ver.2)--AG11728
SYBR Green PCR预混液Roche--
DCFH-DAAladdinH131224
谷胱甘肽检测试剂盒SolarbioBC1170
CCK-8试剂盒ApexBio TechnologyK1018
FerroOrange荧光探针DoJinDoF374
JC-1荧光探针BeyotimeC2006
多西他赛----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源(Procell),培养条件(RPMI-1640+10%FBS,37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and drug treatment
药物处理
Betulin浓度5 μg/mL,RSL3浓度0.1 μM
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and drug treatment
ROS检测
DCFH-DA浓度20 μM,孵育30分钟
阅读提示:Materials and methods: Detection of intracellular ROS
动物实验
小鼠品系(5-6周龄雄性裸鼠),细胞接种量3×10^6,给药方案(Betulin 2 mg/kg,每三天一次;Docetaxel 2 mg/kg,每周一次)
阅读提示:Materials and methods: Animal experiment
风险模型构建
TCGA中位风险评分0.9230274,LASSO筛选的16个基因
阅读提示:Materials and methods: Bulk-RNA Seq analysis